精餾塔利用混合物中各組分揮發(fā)能力的差異,通過液相和氣相的回流,使氣、液兩相逆向多級(jí)接觸,在熱能驅(qū)動(dòng)和相平衡關(guān)系的約束下,使得易揮發(fā)組分(輕組分)不斷從液相往氣相中轉(zhuǎn)移,而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移,使混合物得到不斷分離,稱該過程為精餾。該過程中,傳熱、傳質(zhì)過程同時(shí)進(jìn)行,屬傳質(zhì)過程控制。原料從塔中部適當(dāng)位置進(jìn)塔,將塔分為兩段,上段為精餾段,不含進(jìn)料,下段含進(jìn)料板為提留段,冷凝器從塔頂提供液相回流,再沸器從塔底提供氣相回流。氣、液相回流是精餾重要特點(diǎn)。
在精餾段,氣相在上升的過程中,氣相輕組分不斷得到精制,在氣相中不斷地增濃,在塔頂獲輕組分產(chǎn)品。
在提餾段,其液相在下降的過程中,其輕組分不斷地提餾出來,使重組分在液相中不斷地被濃縮,在塔底獲得重組分的產(chǎn)品
精餾設(shè)備
精餾過程與其他蒸餾過程的區(qū)別,是在塔兩端同時(shí)提供度較高的液相和氣相回流,為精餾過程提供了傳質(zhì)的必要條件。提供度的回流,使在相同理論板的條件下,為精餾實(shí)現(xiàn)度的分離時(shí),始終能一定的傳質(zhì)推動(dòng)力。所以,只要理論板足夠多,回流足夠大時(shí),在塔頂可能得到度的輕組分產(chǎn)品,而在塔底獲得度的重組分產(chǎn)品
玻璃精餾柱合液加入蒸餾釜中,在恒定壓力下加熱至沸騰,使液體不斷汽化,產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝后作為頂部產(chǎn)物。餾出液通常是按不同組成范圍分罐收集的。終將釜液一次排出。故此簡單蒸餾是一個(gè)不穩(wěn)定過程。
簡單蒸餾只能使混合液部分地分離,故只適用于沸點(diǎn)相差較大而分離要求不高的場合,或者作為初步加工,粗略地分離多組分混合液,例如原油或煤油的初餾。
實(shí)驗(yàn)室精餾塔
除了精餾塔外,還必須同時(shí)有塔底再沸器和塔頂冷凝器,有時(shí)還要配有原料預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備,才能實(shí)際現(xiàn)整個(gè)操作。
原料液經(jīng)預(yù)熱器在溫度下送入精餾塔進(jìn)料板,在進(jìn)料板上與自塔上部下降的液體匯合后逐板溢流,后流入塔底再沸器中。塔底再沸器連續(xù)將液體部分汽化,產(chǎn)生上升的蒸汽,送回塔內(nèi)亦稱汽相回流;所產(chǎn)生的液體作為塔底產(chǎn)品,亦稱釜?dú)堃?。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被全部冷凝,并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體,其余部分作為塔頂產(chǎn)品,亦稱為餾出液。另外塔頂沒有分凝器,塔頂蒸汽的一部分被冷凝作為回流,而剩余部分經(jīng)組分再全部冷凝后作為餾出液。
精餾實(shí)驗(yàn),精餾實(shí)驗(yàn)裝置
將液體進(jìn)行一次部分氣化,部分冷凝,只能起到部分分離的作用,因此這種方法只適用于要求粗分或初步加工的場合。顯然,要使混合物中的組分得到幾乎完全的分離,??必須進(jìn)行多次部分氣化和部分冷凝的操作過程。
如去掉級(jí)和第二級(jí)冷凝器與第二級(jí)和第三級(jí)加熱器則:當(dāng)級(jí)所產(chǎn)生的蒸氣與第三級(jí)下降的液體直接混合時(shí),由于液相溫度低于氣相溫度,因此高溫的蒸氣將加熱低溫的液體,而使液體部分氣化,蒸氣自身則被部分冷凝。由此可見,不同溫度且互不平衡的汽液兩相接觸時(shí),必然會(huì)同時(shí)產(chǎn)生傳熱和傳質(zhì)的雙重作用。所以,使上一級(jí)的液相回流(如液相)與下一級(jí)的氣相(如氣相),直接接觸,而省去了逐級(jí)使用的中間加熱器和冷凝器??。