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Unit14Distillation蒸馏Separationoperationsachievetheirobjectivebythecreationoftwoormorecoexistingzoneswhichdifferintemperature,pressure,composition,,and/orphasestate………andthisresultsinaseparationbetweenthespecies.利用生成两个或更多的共存区域（它们在温度、压强，组成和/或相态有差别），分离操作实现了它们的分离目标。混合物中欲分离的各种分子以独特的方式在由这些共存区域提供的环境中反应。结果，随着体系向平衡移动，每个区域各种分子有着不同的浓度，这样便可将物种进行分离。Theseparationoperationcalleddistillationutilizesvaporandliquidphaseatessentiallythesametemperationandpressureforthecoexistingzones………..packlingarealsogenerationcontainedinacylindricalshellbetweenhold-downandsupportplates.叫做蒸馏的分离操作，利用的是共存区中温度和压强基本。各种装置（如乱堆填料或归整填料和塔板）用来引起两相亲密接触。塔板一个接一个堆积，被包围在一个圆柱型的壳中形成塔，通常，圆柱壳中的压板和支板间有填料。1.连续蒸馏ContinuousDistillationThefeedmaterial,whichistobeseparatedintofractions,isintroducedatoneormorepointsalongthecolumnshell……………whichvaporflowsupthecolumn,contactingliquidateachtray.进料（原料），即要被分离为多种成分的物料，在沿着塔壳上的一个位置或多位置引入（introduce）。由于气相与液相间重力的差异，液体从蒸馏塔往下流动，像瀑布一样从一塔板流向另一塔板，而气体向上流动，结果在每一塔板上与液体相接触。Liquidreachingthebottomofthecolumnispartiallyvaporizedinaheatedreboilertoprovideboil-up,whichissentbackupthecolumn……..Thereminderoftheoverheadstreamiswithdrawnasdistillate,oroverheadproduct.到达塔底的液体，在已经加热过的再沸器中部分汽化以提供蒸汽，这些蒸汽被送回蒸馏塔中。塔底液体的剩余部分以塔底产物加以回收。到达塔顶的气体在塔顶冷凝器中，经冷却、压缩成为液体。部分液体以回流的形式重新返回蒸馏塔中，以提供液体溢流。塔顶气流剩余部分以蒸馏物或塔顶产物的形式加以回收。Thisoverallflowpatterninadistillationcolumnprovidescountercurrentcontactingofvaporandliquidstreamsonallthetraysthroughthecolumn……….,andcompositionequilibriumstoanextentdependentupontheefficiencyofthecontactingttray.蒸馏塔中这种整体的流动方式，使得蒸流和液体流在蒸馏塔中所有塔板上对流接触。在给定的塔板上，气相和液相达到一定程度的热、压强以及组成平衡，其平衡的程度取决于接触塔板的效率。Thelightercomponentstendtoconcentrateinthevaporphase,whiletheheaviercomponentstendtowardtheliquidphase……….andtheratiooftheliquid-phaseflowratetothevapor-phaseflowrate.较轻组分（沸点低的组分）倾向于在气相中浓缩，而较重组分（沸点高的组分）倾向于在液相中浓缩。这样造成的结果是，随着气相从蒸馏塔自下向上流动时，形成了轻组分更加富集的气相，同时随着液相（从蒸馏塔自上）向下流动时，形成重组分更加富集的液相。在蒸馏出物和塔底产物间所实现的总分离主要决定于组分间的相对挥发度、接触塔板的数目以及液相流速与气相流速间的比率。Ifthefeedisintroducedatonepointalongthecolumnshell,thecolumnisdividedintoanuppersection……………..iswithdrawnsomewherealongthecolumnlengthinadditiontothetwoend-productstream.如果进料（原料）在蒸馏塔的壳上的一个位置引入，那么该蒸馏塔分成上下两部分：上半部分常称为蒸馏段（rectifyingsection），而下半部分常称为提馏段（strippingsection）。这种说法在多口进料的蒸馏塔和某些塔中相当不确切，这些塔中除了两种最终产物以外，一种产物即侧线馏分（sidestream）沿着蒸馏塔的长度方向上某些位置加以回收。Energyandmass-transeferprocessesinanactualdistillationcolumnaremuchtoocomplicatedtobereadilymodeledinanydirectway…………whichdescribetheextenttowhichtheperformanceofanactualcatontacttrayduplicatestheperformanceofanequilibriumstage.平衡级概念在实际的蒸馏塔中，能量与质量传递过程太复杂而不能以任何直接的形式容易地建立模型中。这种困难可以用平衡级模型（equilibrium-stagemodel）加以回避，在平衡级模型中，离开平衡级的气相和液相彼此间达到完全平衡，在一定压力下热力学关系式也可用于确定平衡气流（stream）的温度和关联其浓度。由平衡级（而不是实际的塔板）组成的假设的蒸馏塔用于完成实际蒸馏塔的分离。利用塔板效率（trayefficiency）可将理论平衡级的数目可以转化为大量的实际塔板，塔板效率描述的是：实际接触塔板的性能重复平衡级性能的程度。Useroftheequilibrium-stageconceptseparatesthedesignofadistillationcolumnintothreemajorsteps………Thenumberofequilibriumstagesisconvertedtoanequivalentmumberofactualcontacttraysorheightofpacking,andthecolumndiameterisdeterminder.利用平衡级概念可将蒸馏塔的设计分成三个主要的步骤：（1）整理预计平衡相组成所需的热力学数据和方法。（2）计算要实现某一具体分离所需要平衡级数目，或者在给定平衡级数目下，计算欲实现的分离。（3）平衡级的数目转化为等数目的实际接触塔板或填料高度，以及确定蒸馏塔的直径。Allseparationoperationsrequiredtoenergyinputintheformofheatorwork.Intheconventionaldistillationoperation……………..complexdistillationoperationsthatofferhigherthermodynamicefficiencyandlowerenergy-inputrequirementsarebeingexplored.所有的分离操作都需要以热或功的形式进行能量输入。在常见的蒸馏操作中，分离物质所需的能量，在塔底的再沸器中以热量的形式输入，在蒸馏塔的底部处的温度最高。同样，热量从塔顶处的冷凝器中移走，此处的温度最低。这通常（引起）需要大量的能量输入，（引起）总热力学效率低。随着近来能量费用的剧增，正在开发出一些复杂的蒸馏操作，这些复杂的蒸馏操作能提供较高的热力学效率和能量输入要求（requirement）较低。Thesimpleandcomplexdistillationoperationsjustdescribedallhavetwothingsincommon……………….ofthetypesshowninFig,3-2,maybemoresuitablethandistillationforthespecifiedtask.相关的分离操作刚刚所介绍的简单的和复杂的整流操作有两个共同点：（1）两者都提供精馏段和提留段，以致能实现挥发度较接近的两组分的分离；（2）分离操作仅受能量的输入和输出的影响，而不受任何质量分离剂（如在液-液萃取剂中）分离到的加入的影响。有时，在图3-2的所示的分离操作的类型中，选择一个的单级或多级气-液分离操作，对某一具体的分离任务来说可能较蒸馏更合适。2.间歇蒸馏Batchdistillation,whichistheprocessofseparatingaspecificquantityofaliquidmixtureintoproducts………………whereN-1simplecontinuous-distillationcolumnswouldberequired.间歇蒸馏，是将一具体量的液体分离成产物的过程，广泛应用于实验室中和适用于多种混合物分离的小的生产单元。当进料中有N种组成时，一个间歇蒸馏塔可以满足要求，而（若用连续蒸馏，则）需要N-1种简单的连续蒸馏塔（才能满足要求）。Manylagerinstallationsalsofeatureabatchstill…………..andpermitconvenientremovalattheterminationoftheprocess.间歇蒸馏器的特征是许多装置较大。要分离的物料中固体含量可能很高，或者物料含有能塞住或污染连续装置的焦油或树脂。利用间歇单元可保持（keep）分离的固体，使之在过程结束时得以方便分离。Thesimplestformofbatchstillconsistsofaheatedvessel,acondenser,andoneormorereceivingtanks………………..ThisprocessisoftenreferredtoasRayleighdistillation.简单的间歇蒸馏间歇蒸馏器最简单的形式包括一个热的容器（锅或沸腾器），一个冷凝器和一个或多个接受槽。不需要塔板或填料。原料加入到容器内，使之沸腾。蒸汽经冷凝，在接收器收集。不需要回流。有时，控制蒸发的速度以防进料暴沸，以及避免使冷凝器的负荷太重，但其他控制可以忽略不计。该过程常常称为Rayleigh蒸馏。Thesimplebatchstillprovidesonlyonetheoreticalplateofseparation………..orforsimilarnoncriticalseparations.该简单间歇蒸馏只提供一块分离理论塔板。其应用常常局限于产品需要另外分离的初步工作中，此时易挥发组分在进一步处理之前，绝大部分易挥发组分必须通过间歇蒸馏加以除去，或者是用于（similar）不重要的分离中。Toobtainproductswithanarrowcompositionrange,arectifyingbatchstillisusedthatconsistsofapot,arectifyingcolumn,acondenser,somemeansofsplitt