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化工原理课程论文

题目：简单蒸馏与平衡蒸馏比较

院（系）：资环学院
班级：化工09-1
姓名：梁亮
学号：24
指导教师：熊楚安
教师职称：教授

简单蒸馏与平衡蒸馏的比较

摘要：详细分析简单蒸馏与平衡蒸馏的特点与蒸馏过程原理,析他们的优缺点，找出各自在工艺上的适应性!
关键词：稳态操作间歇气化率相平衡单级操作
引言：蒸馏是分离液体混合物的典型操作。它是通过加热造成气液两相物系、利用物系中各组分挥发度不同的特性实现分离的目的。按照蒸馏方式分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等，那么简单蒸馏和平衡蒸馏有什么不同之处呢？
平衡蒸馏

（一）操作原理
闪蒸是一种单级连续蒸馏操作。

原料液连续加入到加热器中，预热至一定温度后，经减压阀减至预定压强，由于压力突然降低，过热液体发生自蒸发，液体部分汽化，气液两相在分离器中分开，塔顶产品中Ａ得到提浓，底部产品Ｂ增浓。
（二）物料衡算
总物料衡算：
F=D+W(1)
轻组分物料衡算：
F*XF=D*y+W*x(2)
式中Ｆ、Ｄ、Ｗ——分别为原料液、气相和液相产品的流量，kmol.h-1或kmol.s-1；
xF、y、x——分别为原料液、气相和液相产品的组成，摩尔分率。
令q＝w／F——液化率，则将(1)式与(2)式联立整理得到下式：
Y=q/(q-1)*x-1/(q-1)*xF（3）
该式表达了闪蒸中气液两相间的平衡关系。当规定了液化分率和进料组成时，式（3)的x、y间呈直线关系，该直线通过点（xF,xF），斜率为q/(q-1)<０，直线与平衡线间的交点为平衡点，即（y，x）。对于理想体系，平衡关系符合y=a*x/(1+(a-1)x）
二、简单蒸馏
（一）操作原理

简单蒸馏装置
如图所示，简单蒸馏是间歇式操作。将一批料液一次加入蒸馏釜中，在外压恒定下加热到沸腾，生成的蒸汽及时引入到冷凝器中冷凝后，冷凝液作为产品分批进入贮槽，其中易挥发组分相对富集。过程中釜内液体的易挥发组分浓度不断下降，蒸汽中易挥发组分浓度也相应降低，因此顶部分批收集流出液，最终将釜内残液一次排出。
：即：贮槽，产品平均浓度，浓度逐渐降低
贮槽，产品平均浓度，
贮槽，产品平均浓度,
显然，简单蒸馏得不到大量的高纯度的产品。
（二）物料衡算
简单蒸馏是非稳态操作过程。取dτ时间内对易挥发组分Ａ作物料衡算，则有：(4)

式中F—原料液流量，kmol.h-1；
W—釜液流量，kmol.h-1；
Y*—瞬间与x呈相平衡的气相组成。
简单蒸馏过程的特征是任意瞬间的气液组成y和x互成相平衡关系，即y＊＝f（x），相平衡关系可按以下几种情况处理：

（1）气液相平衡关系符合：将此式代入式（4）中，则有
(5)

（2）平衡关系在操作范围内呈直线，即
将此式代入式（4）中，则有：

（6）

若不能用简单函数关系表示，则应用图解积分法或数值积分法求解。
（4）上升蒸汽组成y虽然不断变化，但简化计算可取全部过程的平均值,即
则总物料衡算式：（7）

轻组分物料衡算式：（8）

总结：当工艺参数稳定时，平衡蒸馏塔顶、塔底物料浓度是恒定的。而简单蒸馏塔顶和塔底浓度逐渐降低，因为是间歇过程，易挥发组分越蒸越少，如果分次在塔顶采出时，可得到不同浓度的产品，而平衡蒸馏不行，需要改变工艺参数，计算结果表明，若气化率相同，简单蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果，即流出液组成更高。这是因平衡蒸馏实现了过程的连续操作，造成了物料的混合所致。若要求俩种蒸馏保持相同的分离程度，则简单蒸馏较平衡蒸馏时的大。