蒸馏原理与基本方式

蒸馏原理与基本方式知识目标：

掌握蒸馏原理；

了解蒸馏的分类方式；

理解平衡蒸馏、简单蒸馏、精馏分离过程。能力目标：能描述蒸馏分离原理；

能描述平衡蒸馏、简单蒸馏、精馏过程。素质目标：踏实、认真的学习态度；

对所学结果进行自我评价、自我学习的能力；

培养分析问题、解决问题的能力；

明确职业岗位所处的位置，不断提升自身职业能力。教学重点：掌握蒸馏分离的依据；

理解精馏分离的过程。教学难点：能理解精馏分离过程教学方法以PPT展示、黑板讲授相结合为主，启发、提问、讨论等多种方法相结合。学习目标第一部分：组织教学、清点人数第二部分：新课导入第三部分：新课讲授（具体时间分配在教学具体实施过程中注明）第四部分：课堂小结第五部分：布置作业教学组织及时间分配什么是物质的挥发性？[复习提问]生产中将原油分离成汽油、柴油和煤油等不同的油品；石油裂解气分离成纯度较高的乙烯、丙烯和丁二烯；将粗苯分离成苯、甲苯和二甲苯等等。这些分离过程都属于蒸馏，蒸馏操作是化工生产中最重要的单元操作之一。第二部分：新课导入蒸馏操作依据的是混合物中各组分挥发性或沸点的差异。蒸馏过程的实质是气液相的相际间的传质传热过程，沸点低易挥发的组分吸收热量从液体混合物中汽化向气相中扩散；同时沸点高难挥发的组分释放热量由蒸汽冷凝成液体从气相向液相扩散，最终实现气液分离。蒸馏操作的分类方法很多，按操作方式分可分为：简单蒸馏、精馏和特殊精馏；按操作压力分为常压、加压和减压蒸馏；按组分数目分为双组分和多组分蒸馏；按操作方式分为连续精馏和间歇精馏。第三部分：新课讲授如何操作才能实现连续精馏？[提问、集体讨论]1简单蒸馏蒸馏按操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏和精馏等。简单蒸馏装置是由蒸馏釜、冷凝冷却器和若干个馏出液贮槽组成，如图1所示。操作时将待分离的混合液加入蒸馏釜1中，使溶液逐渐气化，产生的蒸气随即引出并进入冷凝冷却器2中，冷凝冷却到一定的温度的馏出液，即可按不同组成范围导入馏出液贮槽3中。当釜液的浓度下降到规定的要求时，即停止操作，将釜中残液排出后，再加入新的混合液于釜中进行蒸馏。由于是一次简单蒸馏达到的分离效果是有限的。所以，该蒸馏方式只适用于分离沸点差较大、或者分离要求不高的二元组分混合液体系。如蒸馏发酵醪液以得到饮用酒精，原油或煤焦油的粗分离等。

简单蒸馏的显著特点是过程不稳定，相当于分批多次采用一个理论塔板进行蒸馏。图2平衡蒸馏装置图1简单蒸馏装置2平衡蒸馏平衡蒸馏装置如图2所示。原料液用泵送人加热器，加热后经减压阀喷入分离器。原料液从加热器流到分离器过程中,压力逐渐减小,绝热蒸发。气液两相充分接触而达到平衡状态。汽液混合物以切线方向闪蒸进入分离器,使汽液相分离。含量较多的易挥发组分的气相从顶部排出后,在冷凝器中冷凝为液体,成为顶部产品。含量较少的易挥发组分液相在离心力作用下沿器壁向下流到分离器底部而排出，成为底部产品。

3精馏简单蒸馏、平衡蒸馏是仅进行一次部分气化和部分冷凝的过程，故只能部分地分离液体混合物；而精馏则是把液体混合物进行多次部分气化和部分冷凝，使混合物分离达到所要求的组成。如含乙醇不到100的醪液经一次简单蒸馏可得到500的烧酒，再蒸一次可到650，依次重复蒸馏，乙醇含量还可继续提高；同样也可用多次平衡蒸馏来逐次分离、提高纯度。理论上多次部分气化在液相中可获得高纯度的难挥发组分，多次部分冷凝在气相中可获得高纯度的易挥发组分。如果将上述多次部分气化、多次部分冷凝分别在若干个加热釜和若干个冷凝器内进行，如图3所示。一是蒸馏装置将非常庞大；二是能量消耗非常大。不难看出，图3所示的流程，工业上是不可能采用的。如果将图3所示的流程变为图4所示的流程。

图3多次部分冷凝和部分气化示意图最上一级装置中，气、液两相经过分离后，气相可以作为产品排出，液相返回至下一级，这部分液体称为回流液；最下一级装置中，气液两相经分离后，液相可以作为产品排出，气相则返回至上一级，这部分上升蒸汽称为汽相回流。当上一级所产生的冷液回流与下一级的热汽回流进行混合时，由于液相温度低于气相温度，因此高温蒸气将加热低温的液体，使液体部分气化，蒸气自身被部分冷凝，起到了传热和传质的双重作用。同时，中间既无产品生成，又不设置加热器和冷凝器。图4多次部分冷凝和部分气化示意图

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