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第4章 液体蒸馏
Distillation
4.1 概述
在化工生产中、日常生活中什么时候能遇到蒸馏技术？
思考：
它们在化工生产中有哪些应用？是分离什么样的混合物？
蒸馏技术的应用
白酒的酿造、石油炼制（如常减压蒸馏）、石油化工（如各种烃类及其衍生物的分离）、炼焦化工（如焦油分离）、有机合成产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。
均相混合物
指不同组分的物质混合形成一个相的物系.如不同组分的气体组成的混合气体、能相互溶解的液体组成的各种溶液、气体溶解于液体得到的溶液等等；
思考：蒸馏分离的原理是什么？
分离液体均相混合物最常用的化工单元操作是蒸馏,对混合物进行分离总是利用混合物中各组分的某种性质的差异。为了说明蒸馏分离的基本原理，让我们先做一个小实验:
在一个容器中放入苯40mol(3.12kg) ，甲苯60mol(5.52kg) ，充分搅拌使之混合均匀成为均相混合物。
　 然后进行加热，升温到100 C，则混合物处于沸腾状态，将产生的蒸汽引入冷凝器冷凝后装入另一个容器，这样原来的混合物被分成两部分，如图所示。
一次部分汽化部分冷凝的分离效果
xF,A=0.4
xF,B=0.6
F=100mol
xA=0.257
xB=0.743
mx=28.1mol
yA=0.456
yB=0.544
my=71.9mol
A=苯，B=甲苯，t=100 C
上述实验通过一次部分汽化和部分冷凝的操作，将原来的液体混合物分为两部分。
其中冷凝液部分苯的组成由原来的0.4提高到0.456，我们称它富集了苯；
另一部分剩余液体甲苯的组成由原来的0.6提高到y=0.743，我们称它富集了甲苯。
通过这样一次部分汽化部分冷凝，就使分开的两部分液体产生一定程度的分离效果。
可以设想，如果将所得的冷凝液再进行一次类似的操作，可以得到苯的含量更高的液体；
同理，对剩余液体再进行一次类似的操作，可以得到含甲苯的量更高的液体。
思考：
为什么进行一次部分汽化部分冷凝的操作就能够产生一定程度的分离效果效果呢？
这是由于在混合液中两种组分—苯和甲苯
的挥发性大小不同。
从它们的常压沸点看，苯的常压沸点是80.1 C，而甲苯的常压沸点是110.6 C，在相同的温度下，苯比甲苯的挥发性大，当液体沸腾时，苯分子具有较强的从液相中逸出进入汽（注意“气相”和“汽相”的区别）相的趋势（或者说“倾向”），因此汽化时含有较多的苯。
同理，液相中甲苯的挥发性较小，汽化时液相中含有较多的甲苯。
　　　与液体部分汽化能够产生一定程度的分离效果的道理相似，当对处于过热状态的汽体混合物进行冷却再冷凝，使部分汽体冷凝成液体时所形成的液体和剩余的汽体也能够产生一定程度的分离效果。
　　　
结论：
蒸馏操作是利用液体混合物中各组分挥发性（沸点）大小的差异实现分离的。
蒸馏的基本知识
一、蒸馏
1、定义：分离液体混合物的典型单元操作。
2、依据：混合物中各组分挥发能力的差异。
3、特点：是利用液体混合物中各组分挥发性的不同，或沸点的不同，使各组分得以分离的单元操作。
4、挥发能力强，是指在一定外压下，组分的沸点低；或在一定温度下，组分的饱和蒸气压高。
5、组分：蒸馏操作中，将挥发能力强的组分称为易挥发组分或轻组分，挥发能力弱的组分称为难挥发组分或重组分。
6、蒸馏操作类型
按操作方式分为：简单蒸馏、精馏、特殊蒸馏
按操作压力分为：常压、加压、减压
按组分数分为：双组分、多组分
按连续性分为：连续、间歇
二、蒸馏分类
1、按操作方法分：
{
2、按蒸馏方法分：
简单蒸馏（分离要求不高）
平衡蒸馏（闪蒸）
精馏
特殊精馏 (恒沸精馏、萃取
精馏)
{
{
3、按组分数分：
双组分蒸馏
多组分蒸馏
复杂系蒸馏
4、按操作压力分：
{
常压
减压（热敏性物料）
加压
连续蒸馏
间歇蒸馏
本章主要讨论常压下双组分连续精馏
简单蒸馏:一般用在混合物各组分挥发性相差大，对组分分离程度要求又不高的情况下。
精馏：在混合物组分分离纯度要求很高时采用。
特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，或
形成恒沸液（azeotrope），难以或不能用普通精
馏加以分离时，借助某些特殊手段进行的精馏。
间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求
的场合。
连续精馏：多用于大批量工业生产中。
常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。
减压蒸馏：用于常压下物系沸点较高，使用高温加热介质不经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低操作温度。
加压蒸馏：对常压沸点很低的物系，蒸汽相的冷凝不能
采用常温水和空气等廉价冷却剂，或对常温
常压下为气体的物系（如空气）进行精馏分
离，可采用加压以提高混合物的沸点。
多组分精馏：例如原油的分离。
双组分精馏：例如乙醇-水体系的分离。
古代的蒸馏装置
蒸馏分离操作实例：石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置

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