单级闪蒸与多级闪蒸
2025-06-13 [ 89]

闪蒸作为最简单的平衡级操作,是精馏的基础,也是分析精馏操作的基本工具。

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图1 单级闪蒸与多级闪蒸

理想状态下,单级闪蒸可以视为一个平衡级分离,如图1(a)所示。但是单级闪蒸的分离能力有限,往往不能满足实际生产需求,因此需要将多个单级闪蒸串联起来,进行多级串联闪蒸,如图1(b)。多级串联闪蒸可以显著提高分离效率,使目标产物达到分离要求,但是产率较低,同时还会产生很多副产物。为了解决多级串联闪蒸中产物收率低、副产物多等问题,可以从热力学的角度出发,将副产物回注到相邻上游级进行副产物回收,即多级回流闪蒸。如图1(c),平衡冷凝段的液相副产物回注到相邻上游级,由于副产液相物流温度较低,可以节约该级冷凝热负荷;平衡气化段的各气相副产物回注到相邻上游级,由于副产的气相物流温度较高,可以节省该级冷凝热负荷。

多级回流闪蒸中,每级都有一个换热器和一个闪蒸罐。从设备建造的角度看,当分离级数较多时,多级回流闪蒸在工程上将难以实现。为解决这一问题,要对多级回流闪蒸进行简化,减少换热器的使用数量,从而实现工业应用。从温度上看,由于顶部产品沸点比底部产品沸点低,多级回流闪蒸从顶部到底部存在由低到高的温度趋势。利用这个趋势,可以在平衡冷凝段借助下游级相对较冷的回流液体为上游级提供冷源;在平衡气化段借助下游级相对较热的回流气体为上游级提供热源。

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图2 多级回流闪蒸与精馏

为了给平衡冷凝段提供足够的液体回流量,可以对冷凝段的最终气相产品进行冷凝,部分回注作为回流,即在最上游级产品加入冷凝器。为了给平衡气化段提供足够的气体回流量,可以对气化段的最终液相产品进行加热气化,部分回注作为回流,即在最下游级产品加入再沸器。这样,多级回流闪蒸流程的工艺过程和设备构型都得到了简化,多级闪蒸也可以整合在一个塔器内实现,大大增加了其工业应用的可能,如图2。

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