第六節(jié)間歇蒸餾

1、第六節(jié) 間歇蒸餾化工生產(chǎn)中若化學(xué)反應(yīng)是分批進(jìn)行的，反應(yīng)產(chǎn)物的分離也要求分批進(jìn)行時(shí)；或者欲分離混合物種類(lèi)或組成經(jīng)常變動(dòng)；或者要求用一個(gè)塔把多組分混合物切割成為幾個(gè)餾分；或者欲處理的物料量很小時(shí)，采用間歇蒸餾（batch distillation）比用連續(xù)精餾更為恰當(dāng)。間歇蒸餾的流程示于圖5-38。間歇蒸餾與連續(xù)精餾的不同點(diǎn)在于：（1）原料在操作前一次加入釜中，其濃度隨著操作的進(jìn)行而不斷降低，待釜液組成降至規(guī)定值后一次排出。因此，各層板上汽液相的濃度也相應(yīng)地隨時(shí)在改變，所以間歇蒸餾屬于非穩(wěn)態(tài)操作。（2）間歇蒸餾只有精餾段沒(méi)有提餾段。間歇蒸餾可以按兩種方式進(jìn)行：（1）保持餾出液濃度恒定而相應(yīng)地不斷改

2、變回流比。（2）保持回流比恒定，而餾出液組成逐漸降低。5-6-1 餾出液組成維持恒定的操作間歇蒸餾的釜液組成xW隨蒸餾時(shí)間加長(zhǎng)而逐漸降低，而塔內(nèi)理論板數(shù)又是固定不變的，只有采用逐漸加大回流比的辦法，才能維持餾出液組成不變。操作情況如圖5-39所示。圖中系假定在四塊理論板下操作，餾出液組成如維持為xD時(shí)，在回流比R（圖中實(shí)線所示）下進(jìn)行操作，釜液組成可降到xw1。隨著操著時(shí)間加長(zhǎng)，釜液組成不斷下降，如降到xw2，在仍為四塊理論板的條件下，要維持xD不變，只有將回流比加大到R2（圖中虛線所示），使操作線由ac1移到ac2。這樣不斷加大回流比，直到釜液組成達(dá)到規(guī)定組成xwe，即停止操作。設(shè)原料組成為

3、xF（亦即釜液的最初組成），要求經(jīng)過(guò)分離后，釜液最終組成為xwe，餾出液組成恒定為xD。顯然分離最困難是蒸餾的最后階段，故確定理論板數(shù)應(yīng)以最終蒸餾階段釜液組成xwe為基準(zhǔn)計(jì)算。圖5-34 間歇蒸餾流程圖 5-35 維持餾出液組成恒定的間歇蒸餾參閱圖5-40（a），根據(jù)xD確定a點(diǎn)，作x=xwe的直線與平衡線交于d1，直線ad1即為操作終了時(shí)在最小回流比下的操作線。 算得Rmin后，取適當(dāng)倍數(shù)以求操作回流比R，再算出操作線在y軸上的截距，就可以按一般作圖法求所需的理論板數(shù)。圖5-40（b）表示需要6層理論板（包括塔釜）。在每批蒸餾的后期，由于釜液濃度太低，所需的回流比很大，餾出液量又很小，為了經(jīng)

4、濟(jì)上更合理，常在回流比要急劇增大時(shí)終止收集原定濃度的餾分，仍保持較小回流比蒸出一部分中間餾分，直至釜液達(dá)到規(guī)定組成為止。中間餾分則加入下一批料液中再次蒸餾。圖5-36（a） 間歇蒸餾最小回流比的求法 圖5-36（b） 間歇蒸餾理論板數(shù)的圖解法5-6-2 回流比維持恒定的操作在一定的塔板數(shù)下進(jìn)行間歇蒸餾，若回流比保持不變，則釜中液體的組成必隨操作的進(jìn)行而逐漸減小，同時(shí)每一瞬間餾出液的組成亦將隨之減小。圖5-41表示具有三層理論板的情形，當(dāng)餾出液組成為xD1時(shí)，相應(yīng)的釜液組成為xw1；餾出液組成為xD2時(shí)，相應(yīng)的釜液組成為xw2，直到釜液組成達(dá)到規(guī)定值，操作即可終止。所得餾出液組成是各瞬間組成的平均值。要求餾出液平均組成為，則設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使操作初期的餾出液組成比平均組成更高，這樣才能使平均組成達(dá)到或高于規(guī)定值。如規(guī)定的平均組成。為（參見(jiàn)圖5-42），設(shè)計(jì)時(shí)則提高到xD1。顯然，最小回流比Rmin應(yīng)根據(jù)xD1計(jì)算圖5-37 回流比恒定的間歇蒸餾 圖5-38 最小回流比的求法 式中 yFe與原料液相平衡的汽相組成。確定最小回流比后，取適當(dāng)?shù)谋稊?shù)可得操作