2.1　蒸餾的特點與分類

2.1.1　蒸餾的特點

蒸餾是分離液體均相混合物最早實現工業化的典型單元操作。它是通過加熱造成氣液兩相體系，利用混合物中各組分揮發度的差別達到組分分離與提純的目的。

眾所周知，液體具有揮發而成為蒸汽的能力，但不同液體在一定溫度下的揮發能力各不相同。例如：將一瓶酒精和一瓶水同時置于一定溫度下，瓶子中的酒精比水揮發得快。如果在一定壓力下，對酒精和水混合液進行加熱，使之部分汽化，因酒精的沸點低易于汽化，故在產生的蒸汽中，酒精的含量將高于原始混合液中酒精的含量。若將汽化的蒸汽全部冷凝，便可獲得酒精含量高于原始混合液的產品，使酒精和水得到某種程度的分離。習慣上，我們把混合物中揮發能力高的組分（如酒精）稱為易揮發組分或輕組分，把揮發能力低的組分（如水）稱為難揮發組分或重組分。

蒸餾是目前應用最廣泛的一類液體均相混合物的分離方法。除了蒸餾應用的歷史悠久、技術比較成熟外，蒸餾分離還具有以下特點。

①通過蒸餾操作，可以直接獲得所需要的產品，不像吸收、萃取等分離方法，還需要外加吸收劑或萃取劑，并需要進一步使所提取的組分與外加組分再進行分離，因而蒸餾操作流程通常較為簡單。

②蒸餾分離適用的范圍廣泛，它不僅可以分離液體混合物，而且可通過改變操作壓力使常溫常壓下呈氣態或固態的混合物在液化后得以分離。例如，將空氣液化，再用精餾方法獲得氧、氮等產品；再如，脂肪酸的混合物，可用加熱使其熔化，并在減壓下建立氣液兩相系統，用蒸餾方法進行分離。對于揮發度相等或相近的混合物，可采用特殊精餾方法分離。

③蒸餾是通過對混合物加熱建立氣液兩相體系的，氣相還需要再冷凝液化，因此需要消耗大量的能量（包括加熱介質和冷卻介質）。另外，加壓或減壓將消耗額外的能量。蒸餾過程中的節能是個值得重視的問題。

2.1.2　蒸餾的分類

工業蒸餾過程有多種分類方法。

（1）按蒸餾方式可分為平衡（閃蒸）蒸餾、簡單蒸餾、精餾和特殊精餾

平衡蒸餾和簡單蒸餾常用于混合物中各組分的揮發度相差較大，對分離要求又不高的場合；精餾是借助回流技術來實現高純度和高回收率的分離操作，它是應用最廣泛的蒸餾方式。如果混合物中各組分的揮發度相差很小（相對揮發度接近于1）或形成恒沸液時，則應采用特殊蒸餾。若精餾時混合物組分間發生化學反應，稱反應精餾，這是將化學反應與分離操作耦合的新型操作過程。對于含有高沸點雜質的混合液，若它與水互不相溶，可采用水蒸氣蒸餾，從而降低操作溫度。對于熱敏性混合液，則可采用高真空下操作的分子蒸餾。

（2）按操作壓力分為加壓蒸餾、常壓蒸餾和真空蒸餾

常壓下為氣態（如空氣、石油氣）或常壓下泡點為室溫的混合物，常采用加壓蒸餾；常壓下，泡點為室溫至150℃左右的混合液，一般采用常壓蒸餾；對于常壓下泡點較高（一般高于150℃）或熱敏性混合物（高溫下易發生分解、聚合等變質現象），宜采用真空蒸餾，以降低操作溫度。

（3）按被分離混合物中組分的數目可分為兩組分精餾和多組分精餾

工業生產中，絕大多數為多組分精餾，但兩組分精餾的原理及計算原則同樣適用于多組分精餾，只是在處理多組分精餾過程時更為復雜些，因此常以兩組分精餾為基礎。

（4）按操作流程分為間歇精餾和連續精餾

間歇蒸餾主要應用于小規模、多品種或某些有特殊要求的場合，工業中以連續蒸餾為主。間歇蒸餾為非穩態操作，連續蒸餾一般為穩態操作。

2.1.3　精餾操作流程

精餾分離過程可連續操作，也可間歇操作。精餾裝置系統一般應由精餾塔、塔頂冷凝器、塔底再沸器等相關設備組成，有時還要配原料預熱器、產品冷卻器、回流用泵等輔助設備。

圖2-1所示為典型的連續精餾操作流程。通常，將原料加入的那層塔板稱為加料板。在加料板以上的塔段，上升氣相中難揮發組分向液相中傳遞，易揮發組分的含量逐漸增高，最終達到了上升氣相的精制，因而稱為精餾段。塔頂產品稱為餾出液。加料板以下的塔段（包括加料板），完成了下降液體中易揮發組分的提出，從而提高塔頂易揮發組分的收率，同時獲得高含量的難揮發組分塔底產品，因而將之稱為提餾段。從塔釜排出的液體稱為塔底產品或釜殘液。

圖2-2所示為間歇精餾操作流程。與連續精餾不同之處是：原料液一次加入釜中，因而間歇精餾塔只有精餾段而無提餾段；同時，間歇精餾釜液組成不斷變化，在塔底上升汽量和塔頂回流液量恒定的條件下，餾出液的組成也逐漸降低。當釜液達到規定組成后，精餾操作即被停止，并排出釜殘液。

應予指出，有時在塔底安裝蛇管以代替再沸器，塔頂回流液也可依靠重力作用直接流入塔內而省去回流液泵。