一、精馏过程原理

1、多次部分汽化和冷凝

精馏过程原理可用t-x-y图来说明。如图1所示，将组成为xF、温度为tF的某混合液加热至泡点以上，则该混合物被部分汽化，产生的气液两相，其组成分别为y1和x1，此时y1>xF>x1。将气液两相分离，并将组成为y1的气相混合物进行部分冷凝，则可得到组成为y2的气相和组成为x2的液相，继续将组成为y2的气相进行部分冷凝，又可得到组成为y3的气相和组成为x3的液相，显然y3>y2>y1。如此进行下去，最终气相经全部冷凝后，即可获得高纯度的易挥发组分产品。同时，将组成为x1的液相进行部分汽化，则可得到组成为y2'的气相和组成为x2'的液相，继续将组成为x2'的液相部分汽化，又可得到组成为y3'的气相和组成为x3'的液相，显然x3'<x2'<x1'。如此进行下去，最终的液相即为高纯度的难挥发组分产品。

图1 精馏原理示意图

由此可见，液体混合物经多次部分汽化和冷凝后，便可得到几乎完全的分离，这就是精馏过程的基本原理。

2、精馏塔模型

上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔内进行的，图2所示为精馏塔模型。在精馏塔内通常装有一些塔板或一定高度的填料，前者称为板式塔，后者则称为填料塔。

图2 精馏塔模型

图3 塔板上的操作情况

图4 塔板操作分析

图3为板式塔任意第n层塔板上的操作情况，具体如图4所示，在塔板上，由下层（n+1板）上升蒸气通过第n板的升气道；而上层塔板（n-1板）上的液体通过降液管下降到第n板上，设进入第n板的气相组成和温度分别为yn+1和tn+1，液相组成和温度分别为xn-1和tn-1，且tn+1大于tn-1，xn-1大于与yn+1呈平衡的液相组成xn+1。由于存在温度和组成差，气相发生部分冷凝，因难挥发组分更易冷凝，故气相中部分难挥发组分冷凝后进入液相；同时液相发生部分汽化，因易挥发组分更易汽化，故液相中部分易挥发组分汽化后进入气相；其结果是离开第n板的气相中易挥发组分的组成较进入该板时增高，即yn>yn+1，而离开该板的液相中易挥发组分的组成较进入该板时降低，即xn<xn-1。由此可见，每通过一层塔板，即进行一次部分汽化和冷凝过程，当经过多层塔板后，则进行了多次部分汽化和冷凝过程，最后在塔顶气相中获得较纯的易挥发组分，在塔底液相中获得较纯的难挥发组分，从而实现液体混合物的分离。

二、精馏操作流程

根据精馏原理可知，单有精馏塔尚不能完成精馏操作，还必须有提供回流液的塔顶冷凝器、提供上升蒸汽流的塔底再沸器及其他附属设备，那这些设备安装组合，即构成了精馏操作流程。精馏过程根据操作方式的不同，分为边续精馏和间歇精馏两种流程。

1、连续精馏操作流程

       化工生产以连续精馏为主，其装置如图5所示。操作时，原料液连续地进入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。

图5 连续精馏操作流程

2、间歇精馏操作流程

间歇精馏与连续精馏不同，其装置如图6所示，可以看到其中原料液一次加入精馏釜中，因而间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段。在精馏过程中，精馏釜的釜液组成不断变化，在塔底上升蒸汽量和塔顶回流液量恒定的条件下，馏出液的组成也逐渐降低。当釜液达到规定组成后，精馏操作即被停止。

精馏过程按操作方式不同，分为连续精馏和间歇精馏，连续精馏有精馏段和提馏段，而间歇精馏只有精馏段无提馏段。