第十章 蒸馏设备
蒸馏设备工作原理
蒸馏设备工作原理蒸馏设备是一种常见的工业设备，用于分离液体混合物中的成分。
其工作原理基于液体的沸点差异，通过加热液体混合物，使沸点较低的成分先蒸发，然后经过冷凝，最终得到纯净的目标成分。
本文将详细介绍蒸馏设备的工作原理。
一、蒸馏设备分类蒸馏设备根据其结构和工作原理的不同，一般可以分为以下几种类型：1. 管式蒸馏设备：由垂直安装的角钢管组成，其中液体在管内向上运动，蒸汽则从管顶部向下流动。
这种设备适用于处理高沸点液体的分离。
2. 塔式蒸馏设备：由一系列并列、相互连接的塔板构成，每个塔板上设置有装有填料的塔壳，液体和蒸汽通过塔板交替流动，以增强萃取效果。
3. 回流式蒸馏设备：液体通过一个带有冷凝器的封闭系统循环流动，其中一部分液体通过冷凝器冷凝成液体，回流到塔底，形成反复的蒸馏过程。
二、蒸馏设备的工作原理简要描述如下：1. 加热过程：将混合物加热至其中成分的沸点。
沸点较低的成分先开始蒸发，而沸点较高的成分则滞留在液体中。
2. 蒸汽冷凝：蒸发的成分从加热区域进入冷凝区域，通过冷凝器冷凝成液体。
冷凝器通常采用水冷或空气冷却，以保持较低的温度。
3. 分离收集：冷凝后的液体通过收集装置收集，蒸发过程中滞留在液体中的成分则留在原容器中。
4. 控制参数：蒸馏过程通常需要控制参数，如加热温度、冷凝器冷却效果、液位等，以确保有效分离目标成分。
三、蒸馏设备应用蒸馏设备在各个行业都有广泛的应用，例如：1. 石油化工领域：用于石油分馏、天然气提纯、石油加工等。
2. 医药制造领域：用于制造药品，如提取纯化药物分子。
3. 食品和饮料行业：用于酿造、酒精分离、精制植物油等。
4. 环境保护产业：用于处理废水、废气等，以去除有害物质。
5. 实验室研究：用于合成有机物和分离化合物。
四、蒸馏设备的优点和局限性蒸馏设备具有以下优点：1. 分离效果好：能够高效分离液体混合物中的成分，获得高纯度的目标物质。
2. 适用广泛：适用于多种行业和领域，具有很大的应用潜力。
第十章蒸馏
第十章蒸馏第十章 蒸馏1.解：以第二组数据做典型计算：84.478.2749.134;915.033.10169.039.134;69.078.2739.13478.2733.101000000====⨯===--=--=BA A BA Bpp P x p y p p p P x α各组数据计算结果如下表：424.47970.30771===∑=i imαα２.解:（1）溶液开始沸腾的温度为371K ，瞬间蒸汽组成为0.82；（2）当溶液加热到380K 时，体系呈气液平衡状态，液相组成为0.32，汽相组成为0.67； （3）当溶液加热到388K 时，溶液完全汽化为蒸汽，其液相组成为0.195；（4）应将温度控制371K ～388K 之间，才能使溶液得到初步分离。
3.解:（1）0503.0927.95783.4783.4=+=Ax223.324.22010835.1206898.624.22035.1206898.6lg 0=+-=+-=t p AmmHgp A 3.16700=⇒mmHgp t p B B 55.7088504.258.21910894.1343953.658.21994.1343953.6lg 0=⇒=+-=+-=该体系为理想物系，则：mmHgp p P mmHgx p p mmHg x p p B A B B B A A A 93.75691.67202.8491.672)0503.01(55.708;02.840503.03.167000=+=+=∴=-⨯===⨯==/(2)Pp y A A /= = 84.02 756.93 = 0.111 (3) 当P =500mmHg, A y= 0.55时，0000000500500BA B A BA BA A A A A p p p p p p p P P p P x p P p y --==--===首先取不同温度，用安托因公式计算出对应的p A 0、 p B 0，再以上述露点方程计算出y A ，当y A =0.55时，对应温度即为所求温度。
第十章蒸馏
第十章 蒸馏1.解：以第二组数据做典型计算：84.478.2749.134;915.033.10169.039.134;69.078.2739.13478.2733.101000000====⨯===--=--=BA A BA Bpp P x p y p p p P x α各组数据计算结果如下表：424.47970.30771===∑=i im αα２.解:（1）溶液开始沸腾的温度为371K ，瞬间蒸汽组成为0.82；（2）当溶液加热到380K 时，体系呈气液平衡状态，液相组成为0.32，汽相组成为0.67； （3）当溶液加热到388K 时，溶液完全汽化为蒸汽，其液相组成为0.195； （4）应将温度控制371K～388K 之间，才能使溶液得到初步分离。
3.解:（1）0503.0927.95783.4783.4=+=A x223.324.22010835.1206898.624.22035.1206898.6lg 0=+-=+-=t p A mmHg p A 3.16700=⇒mmHg p t p B B 55.7088504.258.21910894.1343953.658.21994.1343953.6lg 00=⇒=+-=+-=该体系为理想物系，则：mmHgp p P mmHg x p p mmHg x p p B A B B B A A A 93.75691.67202.8491.672)0503.01(55.708;02.840503.03.167000=+=+=∴=-⨯===⨯==(2) P p y A A /= = 84.02 / 756.93 = 0.111 (3) 当P =500 mmHg, A y = 0.55时，000000000500500BA B A BA BA A A AA p p p p p p p P Pp P x p P p y --==--===首先取不同温度，用安托因公式计算出对应的p A 0、 p B 0，再以上述露点方程计算出y A ，当y A =0.55时，对应温度即为所求温度。
蒸馏装置图
蒸馏装置图蒸馏装置图蒸馏装置是一种常用于分离液体混合物的设备，它基于不同物质的沸点差异，通过加热和冷却来使混合物中的组分分别沸腾和凝结，从而实现分离的目的。
蒸馏装置一般包括以下几个主要部分：加热部分、蒸发器、冷凝器、分液器和收集器。
在图中，我们可以看到蒸馏装置的整体结构。
首先，加热部分由一个加热器组成，其作用是提供热量以使混合物开始沸腾。
在加热器的下方，有一个容纳混合物的容器，其中混合物被加热直至沸腾。
加热部分也包括一个温度控制装置，用于控制加热器的温度，以确保蒸馏过程的稳定和安全。
蒸发器是蒸馏装置的核心部分，其作用是将混合物中的某个组分蒸发出来。
在蒸发器中，混合物被加热至沸腾，从而产生蒸汽。
蒸汽中含有混合物中易挥发的组分，而其他组分则留在蒸发器中。
蒸发器通常采用圆柱形设计，底部设有加热器。
在整个蒸发器的内壁上，还安装有一系列冷凝管，在冷凝管中冷却蒸汽以使其凝结，并较好地分离出不同组分。
冷凝器是蒸馏装置中的另一个重要部分，主要用于冷却和凝结蒸汽。
冷凝器一般由一组冷凝管组成，冷凝管外部通有冷却剂，例如冷水，通过冷却剂的流动来使蒸汽迅速冷却，凝结并变成液体。
凝结后的液体会从冷凝器的出口处流出，并进入分液器。
分液器是用于分离液态组分的蒸馏装置的重要组成部分。
它通常由数个玻璃球形装置组成，以增加分离面积。
通过设定不同的压力和温度，将凝结的液体分成不同的组分。
分液器内部的分离板和冷凝器之间设有导流装置，以避免液体之间的混合。
最后，分离出的组分将通过管道进入收集器，分别被收集。
收集器一般位于蒸馏装置的下方，通过管道将分离出的组分输送至不同的容器中。
总之，蒸馏装置图展示了蒸馏装置中各个部分之间的连接和工作原理。
通过合理的设计和控制，蒸馏装置可以高效地实现液体混合物的分离和纯化。
这对于化工、生物技术和制药等领域来说是非常重要的。
水蒸气蒸馏设备图
水蒸气蒸馏设备图
四、水蒸气蒸馏法主要设备与流程示意图例
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图3-1 水蒸气蒸馏流程示意图
1—蒸馏锅 2—精油受器 3—油水分离器 4—换热器 5—馏出水贮槽图3-2 蒸汽蒸馏锅示意图
1—加热蒸汽管 2—锅底 3—出料门 4—承料格栅
5—锅身 6—压力表 7—锅盖 8—安全阀 9—蒸出管 10—加料门
图3-3 水中蒸馏流程示意图
1—直接蒸汽喷管 2—液位视镜 3—锅体 4—加料门(入孔) 5—挡板 6—蒸出管 7—换热器 8—油水分离器 9—回水漏斗 10—回流装置 11—加热夹套
图3-4 水上蒸馏流程示意图
1—水上蒸馏锅 2—冷凝器 3—回水贮槽
4—油水分离器 5—回水泵 6—精油受器
图3-5 直接蒸汽蒸馏流程示意图 1—直接蒸汽蒸馏锅 2—捕集器 3—冷凝器4—轻重油水分离器 5—轻油受器 6—重油受器
图3-6 串联蒸馏流程示意图 1—直接蒸汽蒸馏锅 2—捕集器 3—冷凝器
4—轻重油水分离器 5—轻油分受器 6—重油分受器
图3-7 水扩散蒸汽蒸馏流程示意图 1—蒸汽 2—蒸馏锅 3—料层 4—冷凝器5—油水分离器
图3-8 夹套式换热器 1—锅体 2—夹套 3—下接管 4—上接管
图 3-9 沉浸式蛇管换热器
图3-10 固定管板式列管换热器 1—管板(花板) 2—管束 3—膨胀节 4—外壳5—端盖 6—接管
图3-11 轻油油水分离器
图3-12 重油油水分离器
图3-13 轻重油联用油水分离器
图3-14 间歇复馏流程图
1—复馏锅 2—液位计 3—除沫器
4—螺旋板式换热器 5—油水分离器 6—加热装置。
蒸馏基本过程与设备装置
向爆炸。
蒸馏基本过程和设备装置
2.2 抽气部分
抽气部分用减压泵，最常见的减压泵有水泵和油泵两 种。 ➢ 水泵（水循环泵）： ➢ 油泵：油泵的效能决定于油泵的机械结构以及真空泵 油的好坏。好的油泵能抽至真空度为13.3Pa。油泵 结构较精密，工作条件要求较严。蒸馏时，如果有挥 发性的有机溶剂、水或酸的蒸气，都会损坏油泵及降 低其真空度。因此，使用时必须十分注意油泵的保护。
2. 平衡蒸馏
平衡蒸馏又称闪蒸，其基本流程：原料液经泵加压后 连续地进入加热器，在加热至一定温度后（高于分 离器内压力下的泡点）流经一节流阀减压至预定压 力。由于压力的突然降低，液体处于过热状态，高 于泡点的显然随即转化为潜热－使部分液体气化。 气、液混合物在分离器中分开：顶部为气相产品， 其中的易挥发组分得到提浓，经冷凝后收集；底部 为液相产品，其中的难挥发组分得到提浓。
➢ 当系统内的压力减小后，进行的蒸馏为减压蒸馏。
蒸馏基本过程和设备装置
1. 减压蒸馏的应用
➢ 减压蒸馏亦是分离提纯液态有机化合物常用的方法。 ➢ 许多有机化合物的沸点当压力降低到1.3～2.0（10～
１5mmHg）时，可以比其常压下的沸点降低80～ 100℃，因此，减压蒸馏对于分离或提纯沸点较高或 性质比较不稳定的液态有机化合物具有特别重要的意 义。 ➢ 它特别适用于那些在常压蒸馏时未达沸点即已受热分 解、氧化或聚合的物质。
据被分离物系的一些特殊要求，精馏还包括水蒸气精馏、 间歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏等。
蒸馏基本过程和设备装置
一、蒸馏方式
1.简单蒸馏
一定量的原料液投 入蒸馏釜中，在恒 定压力下加热气化， 陆续产生的蒸汽进 入冷凝器，经冷凝 后的液体（又称馏 出液）根据不同要 求放入不同的产品 罐中。
第十章 蒸馏习题
解： 间接蒸汽加热时操作线方程 精馏段操作线方程为：
《化工原理》电子教案/第十章
R xD 2 0.9 y x x 0.667 x 0.3 R 1 R 1 2 1 2 1
L L qF
V V (q 1) F
解： （1）产品量
《化工原理》电子教案/第十章
41 / 78 xF 0.4504 41 / 78 59 / 92
97.5 / 78 xD 0.9787 97.5 / 78 2.5 / 92
1.8 / 78 xw 1.8 / 78 98.2 / 92 0.0212
x n 1 x n x n 1 x n *
y1 0.3 1 y1 3.0 2.0 0.3 0.125 q=1，xF=0.20 x w 3.0 0.0859 yw 0.22 1 1 x w 1 2.0 0.0859
0.9 0.3 D D xF 0.3 0.9 F xD
W D 1 0.7 F F
FxF Dx D x F D / F x D 0.3 0.3 0.9 xw 1 0.3 1 D / F FD
0.043
y 2 0.3 1.2 0.7 x 0.043 2 0.3 1.2 0.7 2 0.3 1.2 0.7
至于xW，也用作图＋排除法 推知，只能变大。
y
x
《化工原理》电子教案/第十章
操作型定性分析举例
第十章 (三)工艺计算-全塔物料衡算及操作线方程
2. 恒摩尔流—— L1 L2
L1 L2
恒摩尔流成立的条件：
Ln L L Lm
V1 V2 V1 V2
Vn V V Vm
①两组分的摩尔潜热相等； ②汽液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；
③保温良好，塔的热损失可以忽略不计。
第四节 双组分连续精馏塔的计算 四、进料热状况[121]
过冷液相
F L V F
饱和液相 （泡点）
L V
汽液混合
F L
V
饱和汽相 （露点）
F L
过热汽相
F L V
V
L’
V’
L’
V’
L’
V’
L’
V’
L’
V’
L L F V V
L L F L L L F V V V F V V
第四节 双组分连续精馏塔的计算
二、精馏计算的两个基本假设[120]
物系 乙醇 水 质量潜热 kJ/kg 854 2260 分子量 kg/kmol 46 18 摩尔潜热 kJ/kmol 39284 40680
苯
甲苯
394
363
78
92
30732
33396
乙醇—水、苯—甲苯物系可近似为恒摩尔流物系。
第十章 蒸 馏
已知苯—甲苯物系：xF =0.25, xD =0.98, xW =0.085, a =2.47, R =5, q =1,塔顶为全凝器，泡点回流。 求：精馏段及提馏段操作线方程。
精馏段操作线方程为：
提馏段操作线方程为：
y 0.8333x 0.1633 y 1.737 x 0.0626
第四节 双组分连续精馏塔的计算 四、进料热状况[126]