第六节间歇蒸馏

1、第六节 间歇蒸馏化工生产中若化学反应是分批进行的，反应产物的分离也要求分批进行时；或者欲分离混合物种类或组成经常变动；或者要求用一个塔把多组分混合物切割成为几个馏分；或者欲处理的物料量很小时，采用间歇蒸馏（batch distillation）比用连续精馏更为恰当。间歇蒸馏的流程示于图5-38。间歇蒸馏与连续精馏的不同点在于：（1）原料在操作前一次加入釜中，其浓度随着操作的进行而不断降低，待釜液组成降至规定值后一次排出。因此，各层板上汽液相的浓度也相应地随时在改变，所以间歇蒸馏属于非稳态操作。（2）间歇蒸馏只有精馏段没有提馏段。间歇蒸馏可以按两种方式进行：（1）保持馏出液浓度恒定而相应地不断改

2、变回流比。（2）保持回流比恒定，而馏出液组成逐渐降低。5-6-1 馏出液组成维持恒定的操作间歇蒸馏的釜液组成xW随蒸馏时间加长而逐渐降低，而塔内理论板数又是固定不变的，只有采用逐渐加大回流比的办法，才能维持馏出液组成不变。操作情况如图5-39所示。图中系假定在四块理论板下操作，馏出液组成如维持为xD时，在回流比R（图中实线所示）下进行操作，釜液组成可降到xw1。随着操着时间加长，釜液组成不断下降，如降到xw2，在仍为四块理论板的条件下，要维持xD不变，只有将回流比加大到R2（图中虚线所示），使操作线由ac1移到ac2。这样不断加大回流比，直到釜液组成达到规定组成xwe，即停止操作。设原料组成为

3、xF（亦即釜液的最初组成），要求经过分离后，釜液最终组成为xwe，馏出液组成恒定为xD。显然分离最困难是蒸馏的最后阶段，故确定理论板数应以最终蒸馏阶段釜液组成xwe为基准计算。图5-34 间歇蒸馏流程图 5-35 维持馏出液组成恒定的间歇蒸馏参阅图5-40（a），根据xD确定a点，作x=xwe的直线与平衡线交于d1，直线ad1即为操作终了时在最小回流比下的操作线。 算得Rmin后，取适当倍数以求操作回流比R，再算出操作线在y轴上的截距，就可以按一般作图法求所需的理论板数。图5-40（b）表示需要6层理论板（包括塔釜）。在每批蒸馏的后期，由于釜液浓度太低，所需的回流比很大，馏出液量又很小，为了经

4、济上更合理，常在回流比要急剧增大时终止收集原定浓度的馏分，仍保持较小回流比蒸出一部分中间馏分，直至釜液达到规定组成为止。中间馏分则加入下一批料液中再次蒸馏。图5-36（a） 间歇蒸馏最小回流比的求法 图5-36（b） 间歇蒸馏理论板数的图解法5-6-2 回流比维持恒定的操作在一定的塔板数下进行间歇蒸馏，若回流比保持不变，则釜中液体的组成必随操作的进行而逐渐减小，同时每一瞬间馏出液的组成亦将随之减小。图5-41表示具有三层理论板的情形，当馏出液组成为xD1时，相应的釜液组成为xw1；馏出液组成为xD2时，相应的釜液组成为xw2，直到釜液组成达到规定值，操作即可终止。所得馏出液组成是各瞬间组成的平均值。要求馏出液平均组成为，则设计时应使操作初期的馏出液组成比平均组成更高，这样才能使平均组成达到或高于规定值。如规定的平均组成。为（参见图5-42），设计时则提高到xD1。显然，最小回流比Rmin应根据xD1计算图5-37 回流比恒定的间歇蒸馏 图5-38 最小回流比的求法 式中 yFe与原料液相平衡的汽相组成。确定最小回流比后，取适当的倍数可得操作