分离过程-闪蒸
闪蒸器的工作原理
闪蒸器的工作原理
闪蒸器是一种利用物质混合物的汽化分离原理，将液态混合物通过压力降低和温度升高来实现分离的设备。
闪蒸器内部通常由一个压力容器和一个闪蒸器塔组成。
混合物首先进入闪蒸器塔的底部，并在内部的加热器中加热。
加热后的混合物因为压力的降低和温度的升高而开始汽化。
汽化使得混合物中的挥发性成分蒸发出来，形成气态物质。
而非挥发性或高沸点成分则仍然保持液态。
在闪蒸器塔中，底部通常有一个加热器和一个保持合适温度的控制器。
加热器提供热量供混合物加热，并将其转化为蒸汽。
控制器可以调节加热器的功率，以保持适当的温度，以及调节闪蒸器中的压力。
随着混合物往上升，塔内的压力逐渐减小，同时温度也逐渐升高。
这种压力降低和温度升高的效应使得混合物中低沸点成分蒸发得更快，从而使得混合物逐渐分离。
分离后的汽态成分从闪蒸器的顶部排出，而液态成分则从塔底部排出。
闪蒸器的工作原理基于挥发性成分比非挥发性成分在一定温度和压力下更容易蒸发的原理。
通过调节温度和压力，可以实现对混合物的分离和纯化。
因此，闪蒸器在化工、石油、食品等行业中被广泛应用于分离和提纯液态混合物。
闪蒸操作的原理
闪蒸操作的原理闪蒸操作是一种常用的分离和浓缩技术，广泛应用于化工、制药、食品等行业。
其原理是利用液体在低压下迅速蒸发，从而实现分离和浓缩的目的。
闪蒸操作的原理可以从物理和热力学两个方面来解释。
首先，从物理方面来看，闪蒸操作利用了液体在低压下的沸腾现象。
当液体处于饱和状态时，其饱和蒸汽压与液体的温度有关。
当液体的压力低于其饱和蒸汽压时，液体开始沸腾，液体中的分子迅速转化为蒸汽，从而实现了分离和浓缩。
其次，从热力学方面来看，闪蒸操作利用了液体的汽化热。
液体在蒸发过程中需要吸收一定的热量，这个热量称为汽化热。
当液体处于低压下蒸发时，其汽化热相对较小，因此可以在较低的温度下实现蒸发。
而在高压下，液体的汽化热较大，需要较高的温度才能实现蒸发。
因此，通过调节压力，可以控制液体的蒸发温度，从而实现对液体的分离和浓缩。
闪蒸操作的具体过程可以分为以下几个步骤：1. 加热：将待处理的液体加热至一定的温度，使其达到饱和状态。
2. 减压：通过减小系统的压力，使液体的压力低于其饱和蒸汽压，从而引发液体的沸腾。
3. 蒸发：液体开始沸腾后，液体中的分子迅速转化为蒸汽，从而实现了分离和浓缩。
蒸发过程中，液体中的轻组分（易挥发物）首先蒸发，而重组分（不易挥发物）则留在液体中。
4. 分离：蒸发后的蒸汽与未蒸发的液体通过分离器进行分离。
分离器通常采用冷凝器，将蒸汽冷凝为液体，然后与未蒸发的液体分离。
5. 浓缩：通过控制闪蒸操作的条件，可以实现对液体的浓缩。
蒸发后的蒸汽中含有液体中的挥发性成分，通过冷凝器冷凝为液体后，可以得到浓缩后的液体。
闪蒸操作的优点是操作简单、效率高、能耗低。
由于闪蒸操作在低压下进行，所以能够在较低的温度下实现蒸发，从而减少了能量的消耗。
此外，闪蒸操作还可以实现对液体中不同组分的分离和浓缩，具有较好的分离效果。
然而，闪蒸操作也存在一些限制和注意事项。
首先，闪蒸操作对液体的挥发性成分有一定的要求，只有液体中含有易挥发物时，才能实现有效的分离和浓缩。
闪蒸罐工作原理
闪蒸罐工作原理
闪蒸罐是一种常用的蒸发设备，其工作原理是利用高温和高压的条件下将液体迅速蒸发，从而实现物质分离的目的。
闪蒸罐的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 加热和增压：将待蒸发的液体通过管道输入闪蒸罐，然后通过加热器进行加热，使其温度升高到高于其饱和蒸汽压的值。
同时，闪蒸罐内的压力也通过增压器增加到高于室温条件下的压力。
2. 闪蒸过程：当液体进入闪蒸罐内，由于其温度高于饱和蒸汽压，液体中的部分分子能够从液态迅速转变为气态，形成闪蒸蒸汽。
这个过程称为“闪蒸”。
3. 分离：闪蒸蒸汽含有液体中的挥发性成分，而闪蒸后的液体则相对较为浓缩。
接下来，通过闪蒸罐顶部的蒸汽排放管将闪蒸蒸汽排出，同时通过底部管道将浓缩后的液体流出。
4. 回收和再利用：排出的闪蒸蒸汽可以经过冷凝器冷却，将其重新转变为液态，然后通过液体收集系统进行回收。
由于闪蒸蒸汽中含有挥发性成分，这种回收可以带来较高的产品收率。
总体来说，闪蒸罐通过高温和高压条件下的迅速蒸发，实现了液体的分离。
其应用广泛，常见于化工、食品、制药等行业中，用于提取和浓缩挥发性成分，实现资源的回收和再利用。
闪蒸法和分馏
闪蒸法和分馏
闪蒸法和分馏是两种常用的物理分离技术。
它们在化学工业中经常被用于分离混合物中的组分。
闪蒸法（Flash Distillation）是一种利用物料混合物的气相和液相的不同挥发性来分离组分的方法。
在闪蒸过程中，混合物被加热至与其沸点相对应的温度，然后迅速进入低压区，使之骤然蒸发。
这样，混合物中的易挥发成分就会以气态的形式从液体中分离出来，而难挥发成分则大部分保留在液体中。
闪蒸法主要用于将易挥发的组分从混合物中分离出来，如从石油中分离出沸点较低的轻质油。
分馏（Distillation）是一种利用不同成分沸点差异来分离混合
物的方法。
混合物被加热至使其中某个成分先沸腾，然后将产生的气体通过冷凝器冷却成液体，从而分离出不同沸点的组分。
分馏常用于分离液体混合物，例如从酒精中分离出水，或从石油中分离出不同沸点范围的馏分。
总结来说，闪蒸法是通过调节温度和压力使易挥发成分快速蒸发分离，而分馏则是通过控制温度和利用沸点差异逐步分离混合物中不同沸点的组分。
闪蒸过程的计算-分离工程
2.3.1 等温闪蒸
规定： p 、T 计算：Q, V, L, yi, xi
一、汽液平衡常数与组成无关 已知闪蒸温度和压力，Ki值容易确定，所以联立求解上述 （2C+3）个方程比较简单。 具体步骤如下：
将E－方程：
代入M-方程：
消去yi ,得到：
将 L= F -V 代入上式： =
令：
汽化率
代入(2-66)式，得到：
汽 液 相 平 衡 及 其 计 算
B、Margules Equ
C、Wilson Equ.
汽 液 相 平 衡 及 其 计 算
汽 液 相 平 衡 及 其 计 算
三元溶液的活度系数 A、Margules Equ.
1 2 3
B、Wilson Equation
汽 液 相 平 衡 及 其 计 算
自学例题2-1,2-2
根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：
表2-4 闪蒸计算类型
规定变量 p,T
闪蒸形式
输出变量 Q, V, L, yi, xi
√* 等温
绝热√
非绝热 部分冷凝 部分汽化
p,Q=0
p,Q≠0 p,L(或ψ) p(或T),V(或ψ)
T, V, L, yi, xi
T, V, L, yi, xi Q, T, V, yi, xi Q,T(或p),L,yi,xi
14、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法， 天然气化工，1995，（1）：52
15、曾健，胡文励，露点计算的一种改进[J]. 天然气化工(C1化学与化工),1999,(5)
16、汪萍，项曙光，一种改进的泡露点计算方 法.化工时刊, 2004年 05期
17、李谦,魏奇业,华贲，基于神经网络的多组 分混合物泡露点.计算机及应用.化学工程 ,2004,
闪蒸法工艺
闪蒸法工艺闪蒸法工艺是一种常用的蒸馏方法，广泛应用于石油化工、化学工程、制药工业等领域。
它通过利用物料在不同温度下的沸点差异，实现对混合物的分离和纯化。
闪蒸法工艺的基本原理是利用不同组分在不同温度下的沸点差异，通过加热混合物使其沸腾，然后将产生的蒸汽与液体分离，从而实现对混合物的分离和纯化。
在闪蒸过程中，物料经过加热后，其中沸点较低的组分首先转化为蒸汽，然后与液体分离，而沸点较高的组分则留在液体中。
闪蒸法工艺的应用范围非常广泛。
在石油化工行业中，闪蒸法工艺常用于原油的分馏和石油产品的精制。
在化学工程中，闪蒸法工艺可以用于有机溶剂的回收和废水处理。
在制药工业中，闪蒸法工艺可以用于纯化药物和分离有害物质。
闪蒸法工艺的主要优点是操作简单、能耗低、分离效果好。
由于闪蒸法工艺只需要加热混合物到一定温度，然后将产生的蒸汽与液体分离，因此操作过程相对简单。
此外，闪蒸法工艺不需要高压操作，能耗较低，节约能源。
同时，闪蒸法工艺通过将产生的蒸汽与液体分离，可以实现对混合物的高效分离，分离效果较好。
闪蒸法工艺的缺点是不适用于分离沸点接近的组分。
由于闪蒸法工艺是利用沸点差异进行分离，因此对于沸点接近的组分，闪蒸法工艺的分离效果较差。
此外，闪蒸法工艺对于含有高沸点组分的混合物，分离效果也较差。
为了优化闪蒸法工艺，可以采取以下措施。
首先，可以调整加热温度和操作压力，以优化分离效果。
其次，可以采用多级闪蒸的方式，通过连续进行多次分离，提高分离效果。
此外，还可以引入辅助剂或添加剂，改变混合物的物化性质，增加分离效果。
闪蒸法工艺是一种常用的蒸馏方法，具有操作简单、能耗低、分离效果好的优点。
它在石油化工、化学工程、制药工业等领域有广泛应用。
在实际应用中，可以通过调整操作参数和引入辅助剂等手段，进一步优化闪蒸法工艺，提高分离效果。
闪蒸流程及控制指标
闪蒸流程及控制指标下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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闪蒸法：高效分离挥发性成分的常用手段
闪蒸法：高效分离揮发性成分的常用手段闪蒸法是一种常用的高效分离揮发性成分的手段，主要应用于液体混合物的分离和提纯。
闪蒸法利用混合物中各个组分的不同挥发性，通过控制温度和压力的变化，将混合物中的揮发性成分分离出来。
闪蒸法的原理是基于液体的沸点和气相的冷凝点之间的差异。
在一个封闭的系统中，在恒定的温度下，通过调节系统中的压力，使得液体成分沸腾并转化为气体，随后通过冷凝将气体重新转化为液体。
因此，通过适当调节温度和压力的变化，就可以实现混合物中揮发性成分的分离。
闪蒸法的操作过程可以分为以下几个步骤：第一步是加热。
将混合物加热至适当温度，使得其中揮发性成分开始沸腾。
加热的方式可以采用外加热源，如火焰或加热器，也可以采用内加热源，如搅拌式或磁力搅拌器。
第二步是压力调节。
通过调节系统中的压力，使得揮发性成分的冷凝点低于其沸点，从而促使揮发性成分从液态转变为气态。
压力的调节可以通过改变系统的密封度或在系统中引入惰性气体等方式实现。
第三步是冷却。
将产生的气体通过冷凝器冷却，使其重新转变为液体。
冷却的方式可以采用冷水循环或使用冷凝器进行降温，将气体冷凝为液体。
第四步是收集和分离。
将冷凝后的液体与未揮发性成分分离，可以通过重力分层、离心等技术实现。
随后可以对收集的液体进行进一步的处理，如浓缩、结晶等，以获得纯净的揮发性成分。
总结起来，闪蒸法是一种高效分离揮发性成分的常用手段。
它利用混合物中各个组分的不同挥发性，在适当的温度和压力下，将揮发性成分从液相分离出来。
通过加热、压力调节、冷却和分离等步骤，可以实现混合物的分离和提纯。
闪蒸法在化学工业、食品工业、制药工业等领域都有着广泛的应用，有效地帮助人们从复杂的混合物中提取有用的揮发性成分。
除了上述提到的基本操作步骤，闪蒸法还可以根据需要，结合其他技术手段，进一步提高分离效果和纯度。
首先是温度控制。
闪蒸法中，温度的控制是非常关键的，它直接影响揮发成分的沸点和气相的冷凝点。
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FLGC
= 结束
判断 H ? 0
返回重设 t F 调节
由于 t1 p1 zi H 设t F
M 1
平衡后汽化
v、xi、yi
NO
yes
zi ( K i 1)v 1 ( K i 1) zi ( K i 1)v 1
M M 结束 H1M = ? HF HF H V 、H L
4.计算V，L
V F 510km ol L F V 490km ol
5.核实 yi 1.0008
xi 0.999 正确( P T K图误差）
二、汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
对
, xi , yi
分层迭代： 开始 给定F，z，p，T 估计初值x，y 由(2—80),(2— 81) 计算x，y 比较 x，y的估计值和 计算值
判断相态
FLGC
( 第8讲 )
部 分 气 化 计 算 框 图
第4周第1次课2007年10月15日
FLGC
2.3.2 绝热闪蒸过程(等焓节流)
闪蒸是一种连续、稳态的单级蒸馏操作，又该过程是在绝热情 况下进行的，则称为绝热闪蒸，又称为等焓节流过程。节流后 生成的气液两相在分离器内达到平衡状态。如下图示：
zi
求 , xi , yi
x
i
1
N
Y
结束
（2）已知
zi， , t (或p),求p(或t ), xi , yi zi Y 由t，p(设） Ki xi 1 结束
v(e) 调整p
N
调整
2.Rachford—Rice方程 用于电算 由(2-80),(2-81）：
( K i 1) Z i yi xi 1 ( K 1) 0 (2 86) i 用于牛顿迭代： ( K i 1) Z i f ( ) 0 i 1 1 ( K i 1)
V 令汽相分率： F 有：V F L (1 ) F Fzi (1 ) Fxi FKi xi
试差 使 x 1或 y 1即成
i i
2、计算类型：根据
（1）已知
N 1
e a
zi xi ( Ki 1)v 1
zi，t，p，
Ki
设
由t,p
画 v t F 数据
(4) 画 v't F 数据
tF 按不同 tF 两种计算v' , v得两线交点即为
FLGC
等焓平衡线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
绝热闪蒸汽化率的求定
第4周第1次课2007年10月15日
FLGC
( 第8讲 )
绝热闪蒸计算框图
第4周第1次课2007年10月15日
作业： P86： 9,10,11题
变量分析：
系统方程
Fzi Lxi Vy i FH F Q VH V LH L yi K i xi
i i
方程数
c 1 c 1 1
x y
1 1
∴一般计算后得2c+3个量：
2c+3
xi , yi ,V , L(或汽化率）， T（或Q）
2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
FLGC
思考:
在给定组成zi、温度T、压力P下， 如何求气化率v？
注意：
要首先判断相态
第4周第1次课2007年10月15日
FLGC
已知：zi、T、p，求v 解：（1）求zi
泡点方程 露点方程
K yx
K
i i
i i
1
1
若
K x
Tb(泡点）（xi=zi) =1 ,则T=Tb，泡点状态，ψ=0
H V yi H Vi
i 1 c c (T , p )
H L xi H Li
i 1
(T , p )
H i —纯组分摩尔焓
4.判断闪蒸过程是否可行的方法
方法一：已知p
对zi 进行泡点计算： f (TB ) K i zi 1 0 试差泡点TB
i 1 c
对zi 进行露点计算： zi f (TD ) （ ） 1 0 试差露点TD i 1 K i
归一化xi，yi 比较：估计和归一化值 比较：（K 1） 和（K）
重新估计x， y值
由Rachford-Rice 方程迭代 ( k 1)
不 收 敛
收敛 输出
FLGC
回顾：
部分气化
zi xi （Ki 1） 1 zi xi Ki (1 Ki )e
部分冷凝
第4周第1次课2007年10月15日
计算 K i k i (T , P , xi , yi )
重新估计x， y值 由RachfordRice方程迭代
不 收 敛
收敛 输出
对 x, y, 同时迭代：
开始 给定F，z，p，T 估计初值x，y,
计算 Ki ki (T , p, xi , yi )
由(2—80),(2— 81) 计算x，y
M （后） HF
M M FH1M VH V LH L FH F H1M H F H V (1 ) H L
H V H iV yi M i
H L H iL xi M i H1M HiF Zi M i (节流前)
H1M H L HV H L
FLGC
3、电算方法 方法一：构造函数 受初值 ψ 影响 设初值ψ=1才能求解
推导过程：
x
即：
i
1
x 1 0
i
f ( )
1.0
zi f ( ) 1 ( K i 1) 1 zi ( K i 1) ' f ( ) 2 [(K i 1) 1] f ( ) 递归方程： k 1 k ' f ( )
判断：若 TB < T < TD 闪蒸问题成立
c
方法二：
Td Tb 8 0 T
F
对z 在T、p下进行露点计算：
i
气相 线 液相 线 0.4 0.6
z 1 有液体存在 K < 1 过热蒸汽 1 T T
D i i
对zi 在T、p下进行泡点计算：
0 B
判断：
1. 1 T TB 0 K z 1 有气体存在 ii A < 1 过冷液体
第4周第1次课2007年10月15日
FLGC
电算方法二： 构造涵数 初值 ψ不 受影响。设初值 ψ为 任何值,即ψ=0~1
推导过程：
y x
即：
i
1 1
i
( y x ) 0
i i
f ( )
( K i 1) zi f ( ) ( K i 1) 1
1.0
2 z ( K 1 ) f ' ( ) i i [(Ki 1) 1]2 f ( ) 递归方程： k 1 k ' f ( )
L, xi
一、汽液平衡常数与组成无关
1.联立求解2c+3个方程
对i组分物料衡算：
Fzi Lxi VK i xi
i 1, 2 , c
有：
z x 1 ( K 1) (2 80) Kz y (2 81) 1 ( K 1)
i i i i i i i i 1, 2 , c
若
K z 1 解。 同时成立，闪蒸问题有 z K 1
i i i i
例2—8 液体混合物的汽化（烃类物系）
在50℃，200kPa下闪蒸，已知 z i 解：1.核实问题是否成立
o
对zi 在50 C、 200kPa下进行泡点计算：
K z
i 1
c
c
i i
2.595 1 说明50 C大于泡点TB 温度
c
( K i 1) 2 Z i f ( ) 2 [ 1 ( K 1 )] i 1 i
c
( k 1)
(k ) f ( ) (k ) f ( ( k ) )
3. Q 的计算
Q FH F VHV LH L
Q—吸热为正，移热为负 H—混合物的摩尔焓 对于理想混合：
V , yi
液体 F, z i
TF, pF
T， p
Q L, xi V , yi
气体 F, z i
变量数：3c+8 方程数： 2c+3 指定变量数:(3c+8)-(2c+3)=c+5 即：F、zi、TF、pF、p、T
TF, pF
T， p
Q
变量数：3c+8 方程数：2c+3 指定变量数:(3c+8)-(2c+3)=c+5 即：F、Zi、TF、p、pF、L(或汽化率)
FLGC
给定
p1t1 z i
e a
0
pF
给定 ea 1
t F ? ?
p1t1 z i
M
等焓节流 1、特点：
部分汽化
xi ? yi ? 不变
?
pF t F
M M Q 0 H 0 等焓过程（前） H H （后） ① 1 F
② 温度降低（汽化部分热 量由液体降温提供） tF
o
对zi 在50 o C、 200kPa下进行露点计算： zi o 1 . 772 1 说明 50 C小于露点TD温度 i 1 K i
判 断：
K z 1 解。 同时成立，闪蒸问题有 z K 1
i i i i