蒸馏

[拼音]：zhengliu

[外文]：distillation

利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随后使蒸汽部分冷凝，从而实现其所含组分的分离，是一种属于传质分离过程的单元操作。蒸馏在炼油、化工、轻工、食品工业等部门广泛应用，例如将原油分离为汽油、煤油、柴油、润滑油，将液化空气分离为氧、氮和各惰性气体等。

蒸馏的应用有悠久的历史。早在公元初，人们已利用蒸馏的方法制取酒和芳香油。当时所用的方法与现在的简单蒸馏大体相同(图1)。

到14世纪，酒精的生产已初具工业规模。第一个从煤焦油中提取油品的蒸馏过程，1746年在英国取得专利。第一个石油炼厂1860年在美国正式投产。早期的蒸馏设备是若干个水平放置、串连操作的蒸馏釜，能耗大、分离效果差。1830年爱尔兰人A.科菲设计了第一座用于蒸馏的直立式筛板塔（图2），且采用了回流技术。科菲的筛板塔被认为是现代精馏设备的先驱。20世纪以来，化学工业特别是石油化工的迅速发展，无论在过程规模上，还是分离难度上，都对蒸馏提出更高的要求。在发展生产的推动下，各种生产能力大、分离效率高、流动阻力小的新型蒸馏设备不断涌现；作为较复杂的蒸馏操作，一些特殊的精馏方法（如萃取精馏、恒沸精馏）也得到迅速发展。

以分离双组分混合液为例。将料液加热使它部分气化，易挥发组分在蒸气中得到增浓，难挥发组分在剩余液中也得到增浓，这在一定程度上实现了两组分的分离。两组分的挥发能力相差越大，即相对挥发度越大，则上述的增浓程度也越大。将双组分汽相混合物部分冷凝，也能获得同样的分离效果。原则上只要两组分的相对挥发度不等于1，即不形成恒沸物(见汽液平衡)，通过多次的部分汽化和部分冷凝，就可以达到混合组分的高纯度分离。在工业精馏设备中，使部分汽化的液相与部分冷凝的汽相直接接触，以进行汽液相际传质，结果是汽相中的难挥发组分部分转入液相，液相中的易挥发组分部分转入汽相，也即同时实现了液相的部分汽化和汽相的部分冷凝。使两相间进行充分的逆流接触传质，就能实现混合物的高纯度分离。

工业蒸馏的方法有：

（1）闪急蒸馏。将液体混合物加热后经受一次部分汽化的分离操作。

（2）简单蒸馏。使混合液逐渐汽化并使蒸气及时冷凝以分段收集的分离操作。

（3）精馏。借助回流来实现高纯度和高回收率的分离操作，这是应用最广泛的蒸馏方法。

对于各组分挥发度相等或相近的混合液，为了增加各组分间的相对挥发度，可以在精馏分离时添加溶剂或盐类，这类分离操作称为特殊精馏，其中包括恒沸精馏、萃取精馏和加盐精馏；还有在精馏时混合液各组分之间发生化学反应的，这称为反应精馏。

对于含有高沸点杂质的混合液，若它与水不互溶，可采用水蒸气蒸馏以降低操作温度。对于热稳定性极差的混合液，则可采用高真空下操作的分子蒸馏。

蒸馏是目前应用最广的一类液体混合物分离方法，这除了由于蒸馏技术比较成熟以外，还由于①操作简便，通常只需提供能量和冷却水，就能得到高纯度产品；而其他分离操作（如吸收、吸附和萃取等）都须使用分离剂（如吸收剂、吸附剂或萃取剂等），而用过分离剂常需经过再生后循环使用，因而增加了附加操作。

（2）适用于各种浓度混合液的分离，而吸收、吸附和萃取等通常仅适宜于低浓度混合液的分离。

（3）改变操作压力（即加压蒸馏或真空蒸馏），可使常温常压下呈气态或固态的混合物在液化后得以分离；也能使热敏性物料在较低温度下分离，以免变质。

（4）对于组分挥发度相等或相近的混合液，可用特殊的蒸馏方法分离。当然，加压和减压将消耗额外能量，添加物使分离操作变得复杂。一般说来，分离热敏性物料和组分挥发度很相近的混合物，萃取、吸收或吸附更经济有效。