双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置,包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质,位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化,蒸气沿塔上升,余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降,进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中,汽液两相逆流接触,进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相,汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系,只要设计和操作得当,馏出液将是高纯度的易挥发组分,塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段,把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓,称为精馏段;进料口以下的塔段,从下降液体中提取易挥发组分,称为提馏段。两段操作的结合,使液体混合物中的两个组分较完全地分离,生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时,须有n-1个塔。
精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离,关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相,从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比,称为回流比,它是精馏操作的一个重要控制参数,它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。

评价精馏操作的主要指标是:①产品的纯度。板式塔中的塔板数或填充塔中填料层高度,以及料液加入的位置和回流比等,对产品纯度均有一定影响。调节回流比是精馏塔操作中用来控制产品纯度的主要手段。②组分回收率。这是产品中组分含量与料液中组分含量之比。③操作总费用。主要包括再沸器的加热费用、冷凝器的冷却费用和精馏设备的折旧费,操作时变动回流比,直接影响前两项费用。此外,即使同样的加热量和冷却量,加热费用和冷却费用还随着沸腾温度和冷凝温度而变化,特别当不使用水蒸气作为加热剂或者不能用空气或冷却水作为冷却剂时,这两项费用将大大增加。选择适当的操作压力,有时可避免使用高温加热剂或低温冷却剂(或冷冻剂),但却增添加压或抽真空的操作费用。

精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法,是工业上应用最广的液体混合物分离操作,广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式,可分为连续精馏和间歇精馏;根据混合物的组分数,可分为二元精馏和多元精馏;根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂,可分为普通精馏和特殊精馏(包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏)。若精馏过程伴有化学反应,则称为反应精馏。

在精馏塔内气液两相的温度自上而下逐渐增加,塔顶最低,塔底最高。如果塔底和塔顶的温度相差较大,可在精馏段设置中间冷凝器,在提馏段设置中间再沸器,以降低操作费用。供热费用取决于传热量和所用载热体的温位。在塔内设置的中间冷凝器,可用温位较高、价格较便宜的冷却剂,使上升气体部分冷凝,以减少塔顶低温冷却剂的用量。同理,中间再沸器可用温位较低的加热剂,使下降液体部分汽化,以减少塔底再沸器中高温加热剂的用量。

温度,压力信号采用PID仪表控制与反馈。MCGS工控系统,显示屏为触摸屏,自动采集处理数据,生成报表与曲线,可查实时曲线和历史曲线。并且可以通过USB口导出。 整体来看,电气面板设计简洁大气,相对传统精 馏装置繁多仪表,操作人员更易上手。 工艺流程图直接显示在触摸屏上,各个工控点对应在流程图相应位置,数据设定与监控一触即可进入对应界面。阀门操作全部集中到前面板,减少操作人员的实验强度。面板后面为不锈钢管线集成,阀件连接为美式卡套连接,泄漏率低。真空缓冲罐具有两个功能,即真空缓冲和气液分离,防止系统抽出的气相进入泵内损害泵体。玻璃塔集中在防爆柜内,玻璃件接头为球形磨口, 密封效果好于市场流通的锥形磨口。塔节加热方式为透明电加热膜,易于观察实验现象。回流比控制采用双延时继电器配合PLC控制,数据调整范围更广。防爆柜设计为实验人员实验操作提供了更多的安全保障。