化工原理23闪蒸
化工原理期末-(下)
一、判断题精馏1.进行蒸馏别离，混合溶液中易挥发组分在气相中的含量较液相中低。
〔×〕2.回流液的作用，是使蒸汽局部冷凝的冷却剂，并使精馏稳定进行。
〔×〕3.通过提馏段物料衡算得出的方程是提馏段操作线方程。
〔√〕4.精馏塔釜的作用，是向最下面一块塔板供给蒸汽。
〔×〕5.精馏〔或蒸馏〕的根本原理为：易挥发组分在气相中的含量大于它在液相中的含量。
〔√〕6.普通精馏操作可别离所有的液体混合物。
〔×〕7.全回流时，精馏所用理论板层数最多。
〔×〕8.精馏是一种既符合传质规律，又符合传热规律的单元操作。
〔√〕9.蒸馏是别离均相液的一种单元操作。
〔√〕10.精馏操作线方程是指相邻两块塔板之间蒸气组成与液体组成之间的关系。
〔√〕11.简单蒸馏属于间歇性操作。
( √ )12.精馏塔的进料板属于精馏段。
( × )13.饱和蒸汽进料的进料线是一条与x轴垂直的直线。
( √ )14.浮阀塔板的特点是造价较高，操作弹性小，传质性差。
〔×〕15.液泛不能通过压强降来判断。
〔×〕16.筛板精馏塔的操作弹性大于泡罩精馏塔的操作弹性。
〔×〕17.精馏过程中，平衡线随回流比的改变而改变。
〔×〕18.蒸馏的原理是利用液体混合物中各组分溶解度的不同来别离各组分的。
〔×〕19.精馏塔发生液泛现象可能是由于气相速度过大，也可能是液相速度过大。
〔√〕20.蒸馏塔总是塔顶作为产品，塔底作为残液排放。
〔×〕21.浮阀塔板结构简单，造价也不高，操作弹性大，是一种优良的塔板。
〔√〕22.精馏操作的回流比减小至最小回流时，所需理论板数为最小。
〔×〕23.精馏是传热和传质同时发生的单元操作过程。
〔√〕24.正常操作的精馏塔从上到下，液体中轻相组分的浓度逐渐增大。
〔×〕25.精馏操作中，回流比越大越好。
〔×〕26.灵敏板温度上升，塔顶产品浓度将提高。
换热器的闪蒸概念
换热器的闪蒸概念闪蒸器是一种用来进行液体蒸发的设备，通常应用于化工、食品加工、环保等行业中。
闪蒸器通过调节温度和压力，使液体在瞬间蒸发成为气体，从而实现物质分离和加热过程。
闪蒸器具有许多优点，如高效、节能、操作简便等，因此在工业领域中广泛应用。
闪蒸器的原理是利用闪蒸点的差异将液体分离成气体和残留液体。
闪蒸点是指在一定压力下液体开始蒸发的温度。
当液体温度超过闪蒸点时，液体会迅速蒸发成气体，从而实现物质的分离和加热过程。
闪蒸器可以通过调节压力和温度来控制液体的闪蒸点，从而实现对液体的处理。
闪蒸器的主要组成部分包括加热部分、闪蒸装置和冷凝部分。
加热部分通常采用蒸汽或热水作为热源，将液体加热至蒸发温度。
闪蒸装置通常由贮存液体的容器、闪蒸阀和分离装置组成。
容器将加热后的液体送入到闪蒸阀中，在阀门的压力控制下，液体瞬间蒸发成气体。
分离装置则用于将气体和残留液体分离出来。
冷凝部分则负责将闪蒸后的气体冷凝成液体，以便于进一步处理和回收利用。
闪蒸器的工作原理主要包括以下几个步骤。
首先，将待处理液体加热至蒸发温度，通常是通过加热系统的加热器来完成。
然后，将加热后的液体送入闪蒸装置中，通过调节闪蒸阀的压力，使液体迅速蒸发成气体。
此时，气体和残留液体通过分离装置进行分离。
最后，将闪蒸后的气体通过冷凝部分进行冷凝，将其转变为液体。
闪蒸器具有很多优点。
首先，由于闪蒸过程非常迅速，能够在瞬间将液体蒸发成气体，因此能够实现高效的物质分离和加热。
其次，闪蒸器采用封闭式操作，能够有效地减少挥发物质的损失，实现低能耗和环保。
此外，闪蒸器结构简单，操作方便，不需要太多的设备和人员，因此具有较低的运行成本。
闪蒸器具有广泛的应用领域。
在化工领域中，闪蒸器常用于溶剂回收、废物处理和精馏等过程中。
在食品加工领域中，闪蒸器可以用于果汁浓缩、酒精提取和食品浓缩等过程中。
在环保领域中，闪蒸器可以用于废气处理和有害物质回收等过程中。
此外，闪蒸器还可以与其他设备组合使用，如蒸发器、蒸馏塔等，进行更复杂的物质处理和回收。
化工原理 第六章 蒸馏
相同时进行多次部分冷凝和部分汽
化。 精馏条件：塔顶的液体回流和塔 釜的产生的蒸汽回流。
29
t P=定值 t1
t P=定值 t1 t2 t3 1 2 3
xW x1
xF
y1
yF
x(y)
x1
x2 xF x3 y1
y2 y3 x(y)
图6-10 一次部分气化的图
图6-11 多次部分气化和冷凝的示意图
30
V HF 加料板F L’ hF V’ H F+1
L' L q F
L L q F
'
F L V ' V L'
V ' V (q 1)F
41
V F L V F L V (1-q)F F qF L L’ 汽液混合进料
V ＝V (1 q)F
V’
V’
L’ 冷液进料
p p xA p
0 A 0 B
0 A
0 B
0 B
0 P pB xA 0 0 p A pB
xB 1 x A
——泡点方程
若平衡的气相为理想气体，可用道尔顿分压定律：
0 pA pA yA x P P
yB 1 y A
——汽液两相平衡组成间的关系
0 0 0 pA pA p pB f A (t ) p f B (t ) —露点方程 yA xA 0 0 p p pA pB p f A (t ) f B (t )
3
传质过程或分离操作：物质在相间的转移过程。
蒸馏：将液体混合物部分气化，利用各组分的挥发 度不同的性质以实现分离目的的操作。
易挥发组分（轻组份）：沸点低的组分 难挥发组分（重组份）：沸点高的组分
]闪蒸
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资料]闪蒸Post By：2009-8-27 17:35:52平衡蒸馏和简单蒸馏为单级蒸馏操作过程，通常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对分离要求又不高的场合。
一、平衡蒸馏1. 平衡蒸馏装置与流程平衡蒸馏又称闪急蒸馏，简称闪蒸，是一种连续、稳态的单级蒸馏操作。
平衡蒸馏的装置与流程如图片1-7所示。
被分离的混合液先经加热器加热，使之温度高于分离器压力下料液的泡点，然后通过减压阀使之压力降低至规定值后进入分离器。
过热的液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的汽、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。
【播放动画1-1】平衡蒸馏过程。
【图片1-7】平衡蒸馏装置与流程。
2. 平衡蒸馏过程计算平衡蒸馏计算所应用的基本关系是物料衡算、热量衡算及汽液平衡关系。
以两组分的平衡蒸馏为例分述如下。
（1）物料衡算对图片1-7所示的平衡蒸馏装置作物料衡算，得总物料衡算（1-17）易挥发组分衡算（1-18）式中F、D、W——分别表示原料液、汽相和液相产品流量，kmol/h或kmol/s；、y、x——分别为原料液、汽相和液相产品中易挥发组分的摩尔分率。
若各流股的组成已知，则可解得汽相产品的流量为（1-19）设则式中称为原料液的液化率，则称为原料液的汽化率。
将以上关系代入式1-19并整理，可得（1-20）式1-20表示平衡蒸馏中汽液相组成的关系。
若为定值时，该式为直线方程。
在x–y图上，其代表通过点、斜率为的直线。
（2）热量衡算(1-21)式中Q——加热器的热负荷，kJ/h或kW；F——原料液流量，kmol/h或kmol/s；——原料液的平均比热容，kJ/（kmol·℃）；T——通过加料器后料液的温度，℃；——原料液的温度，℃。
对图片1-7所示的减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，则(1-22)式中——分离器中的平衡温度，℃；——平均摩尔汽化潜热，kJ/kmol。
原料液离开加热器的温度为(1-23)（3）汽液平衡关系平衡蒸馏中，汽液两相处于平衡状态，即两相温度相等，组成互为平衡。
闪蒸过程的计算PPT课件
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6
3、闪蒸过程数学模型
3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
混合物在压力P，温度T下进 行部分冷凝，或绝热闪蒸； 求液化率，气、液相量及组 成或闪蒸后温度； 进料：F， Zi 出 料：V， Yi； L，Xi
2.2 等温闪蒸计算（Isothermal flash） 中文名称：冷凝和气化。即计算一定温度和压力 下的闪蒸过程； 已知条件：进料温度、压力、流量及组成；
闪蒸的温度和压力； 计算结果：闪蒸后气、液相的流量、组成；
闪蒸所需的热负荷；
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2.3 绝热闪蒸计算（adiabatic flash） 中文又称等焓节流。即计算物料节流到一定压力 下的闪蒸过程； 已知条件：进料温度、压力、流量及组成；
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The end
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闪蒸过程的计算
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1
Contents
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闪蒸定义
2
闪le in here
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闪蒸过程数学模型
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2
1、闪蒸定义
闪蒸就是使进料混合物部分气化或冷凝得到含易 挥发组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体 的连续单级蒸馏过程。
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3
2.1 闪蒸计算的类型
规定变量 p,T
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8
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9
闪蒸计算能否成立的判断
（1）分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进 料混合物的泡点温度和露点温度，然后核实闪蒸温度 是否处于泡露点温度之间； （2）假设闪蒸温度为进料组成的泡点温度，则∑(Kizi) 应等于1。若∑(Kizi)＞1，说明TB＜T；再假设闪蒸温度 为进料组成的露点温度，则∑(zi/Ki)应等于1。若∑(zi/Ki) ＞1，说明TD＞T。综合两种结果，当TB＜T＜TD 。才 构成闪蒸问题。
化工原理23闪蒸
例题 由乙烷(1)、丙烷(2)、正丁烷(3)和正戊
烷(4)组成的料液以500kmol/h的流率加入闪蒸
室。闪蒸室的压力为1.38MPa(13.6atm)，温度
为82.5℃。料液的组成为：
z1 0.08
z 2 0.22
z3 0.53
平衡常数与组成有关计算机求解闪蒸连续单级蒸馏过程闪蒸过程闪蒸过程使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和难挥发组分较多的液体且汽液两相处于平衡状态
Review
泡点和露点的计算 1.平衡常数与组成无关 试差法 相对挥发度法 2.平衡常数与组成有关 计算机求解
闪蒸（连续单级蒸馏过程）
闪蒸过程 闪蒸过程使进料混合物部分汽化或冷凝得 到含易挥发组分较多的蒸汽和难挥发组分 较多的液体，且汽液两相处于平衡状态。
例2.ChemCAD模拟闪蒸过程
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作业
P52
12,
14
汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
(a) Ψ 和 x 、y 分层迭代 (b) Ψ 和 x 、 y 同时迭代
绝热闪蒸过程
• 绝热闪蒸：已知流率、组成、压力和温度 (或焓)的液体进料节流膨胀到较低压力产生 部分汽化。 • 绝热闪蒸计算：确定闪蒸温度和汽液相组 成和流率。 • 计算方程：物料衡算、相平衡关系、热量 衡算、 摩尔分率加和方程。
若G偏离0，用式(2-100)迭代修正e。 本例取e的初值为0.1，迭代到e=0.405时，G接近0，故汽化率为
0.405。
④ 计算汽、液相产量V和L： V=eF=202.5kmol/h，L=(1-e)F=297.5kmol/h
化工原理习题第231
第2311．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。
苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压和温度的关系为24.22035.1206032.6lg *A +-=t p 58.21994.1343078.6lg *B +-=t p式中p ﹡的单位为kPa ，t 的单位为℃。
苯—甲苯混合液可视为理想溶液。
（作为试差起点，100 kPa 和10 kPa 对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃） 解：本题需试差计算（1）总压p 总＝100 kPa 初设泡点为94.6℃，则191.224.2206.9435.1206032.6lg *A =+-=p 得 37.155*A =p kPa同理80.158.2196.9494.1343078.6lg *B =+-=p 15.63*B =p kPa4.03996.015.6337.15515.63100A ≈=--=x或 ()k P a04.100kPa 15.636.037.1554.0=⨯+⨯＝总p 则 46.215.6337.155*B*A ===p p α6212.04.046.114.046.2)1(1=⨯+⨯=-+=xxy αα（2）总压为p 总＝10 kPa通过试差，泡点为31.5℃，*A p =17.02kPa ，*B p ＝5.313kPa203.3313.502.17==α681.04.0203.214.0203.3=⨯+⨯=y随压力降低，α增大，气相组成提高。
3．在100 kPa 压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。
原料液处理量为100 kmol ，汽化率为0.44。
操作范围内的平衡关系可表示为549.046.0+=x y 。
试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。
解：（1）平衡蒸馏（闪蒸） 依题给条件56.044.01=-=q则 xx q x x q q y 273.125.1156.055.0156.056.011F -=---=---=由平衡方程 0.460.54y x =+ 联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045D F 0.440.44100n n ==⨯kmol = 44kmol%8.58%10055.0100735.044%100FF D =⨯⨯⨯=⨯=x n y n η（2）简单蒸馏44D =n kmol 56W =n kmolW0.55F W100d ln ln56x n x n y x==-⎰即0.5490.5410.5798l n0.540.5490.540.55W x -=-⨯解得 x W = 0.3785()()7683.03785.055.0445655.0W F DW F =-+=-+=x x n n x y%46.61%10055.01007683.044A =⨯⨯⨯=η简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）4．在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100 kmol/h 。
闪蒸的工作原理和应用
闪蒸就是高压的饱和液体进入比较低压的容器中后，由于压力的突然降低，这些饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽和饱和液的现象。
在闪蒸过程中通常用到闪蒸罐，闪蒸罐是一种用于化工生产中的设备，其主要作用是将液体物质转化为气态物质。
工作原理闪蒸的原理是利用物质在不同温度下的饱和蒸气压差异，通过降低压力使液体物质迅速蒸发，从而实现液体物质向气态物质的转化。
闪蒸罐结构闪蒸罐的结构一般由罐体、进料管、出料管、蒸汽管、排气管等组成、其中罐体是闪蒸罐的主体部分，其内部通常采用不锈钢材料制成，具有良好的耐腐蚀、高温和抗压性能。
进料管和出料管分别用于将液体物质输入和输出闪蒸罐，蒸汽则用于将蒸汽输入罐体，排气管则用于排放闪蒸罐内的气体。
物质的沸点是随压力增大而升高，随压力降低而降低。
这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。
这时，流体温度高于该压力下的沸点。
流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。
使流体达到汽化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。
闪蒸罐的作用是提供流体迅速汽化和汽液分离的空间。
闪蒸罐的优点在于其能够快速将液体物质转化为气态物质，从而提高生产效率。
此外，闪蒸罐还具有节能、环保等优点，因此其能够在较低的温度下将液态物质转化为气态物质，从而减少能源消耗和环境污染。
水的闪蒸当水在大气压力下被加热时，100℃是该压力下液体水所能允许的温度。
再加热也不能提高水的温度，而只能将水转化成蒸汽。
水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”，或者叫饱和水显热。
在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。
然而，如果在一定压力下加热水，水的沸点就要比100℃高，所以就要求有更多的显热。
压力越高，水的沸点就高，热含量亦越高。
压力降低，部分显热释放出来，这部分超量热就会以潜热的形式被吸收，引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。
闪蒸罐注意点闪蒸罐在设计和使用时需要注意，首先，应该选择合适的液体物质和蒸汽，以确保其在闪蒸罐内的蒸发速度和质量均匀。
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0.405。
④ 计算汽、液相产量V和L： V=eF=202.5kmol/h，L=(1-e)F=297.5kmol/h
⑤ 计算汽、液相组成y和x：(2-97)和(2-98)
成分 汽相组成yi 液相组成xi 乙烷(1) 0.1512 0.0315 丙烷(2) 0.3105 0.1584 丁烷(3) 0.4613 0.5768 戊烷(4) 0.0770 0.2333
例2.ChemCAD模拟闪蒸过程
例2.ChemCAD模拟闪蒸过程
例2.ChemCAD模拟闪蒸过程
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作业
P52
12,
14
宽沸程绝热闪蒸的计算框图 窄沸程绝热闪蒸的计算框图
ChemCAD模拟闪蒸过程
ChemCAD的Flash单元是一个用来模拟各 种闪蒸过程的模块。提供有绝热、等温、 等熵等操作模式。
绝热闪蒸 闪蒸进料组成为摩尔分数：甲烷20%，正 戊烷45%，正己烷35%；进料流率为 1500kmol/h，进料温度为42℃，液体进料。 闪蒸罐的操作压力为206.84kPa，求闪蒸温 度、气相分率、汽液相组成和流率。
可见两者都大于1，说明料液的泡点Tb<82.5℃，露点Td>82.5 ℃，因 此在给定温度和压力下，料液将分成汽、液两相。
③ 迭代计算料液的汽化率e：
先设定一个e值，代入式(2-99)和(2-101)分别计算出G和G’。
若G偏离0，用式(2-100)迭代修正e。 本例取e的初值为0.1，迭代到e=0.405时，G接近0，故汽化率为
① 从图2-3(b)查得：
K1=4.80，K2=1.96，K3=0.80，K4=0.33
② 验证料液的泡点和露点： 泡点验证：
K z
i 1
4
i i
4.8 0.08 1.96 0.22 0.8 0.53 0.33 0.17 1.295
露点验证：
i 1
4
zi 0.08 0.22 0.53 0.17 1.307 Ki 4.8 1.96 0.8 0.33
汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
(a) Ψ 和 x 、y 分层迭代 (b) Ψ 和 x 、 y、压力和温度 (或焓)的液体进料节流膨胀到较低压力产生 部分汽化。 • 绝热闪蒸计算：确定闪蒸温度和汽液相组 成和流率。 • 计算方程：物料衡算、相平衡关系、热量 衡算、 摩尔分率加和方程。
例题 由乙烷(1)、丙烷(2)、正丁烷(3)和正戊
烷(4)组成的料液以500kmol/h的流率加入闪蒸
室。闪蒸室的压力为1.38MPa(13.6atm)，温度
为82.5℃。料液的组成为：
z1 0.08
z 2 0.22
z3 0.53
z 4 0.17
试计算汽、液相产品的流率和组成。
Review
泡点和露点的计算 1.平衡常数与组成无关 试差法 相对挥发度法 2.平衡常数与组成有关 计算机求解
闪蒸（连续单级蒸馏过程）
闪蒸过程 闪蒸过程使进料混合物部分汽化或冷凝得 到含易挥发组分较多的蒸汽和难挥发组分 较多的液体，且汽液两相处于平衡状态。
闪蒸过程仅对相对挥发度相差比较大的组 分分离有效。