蒸馏与精馏过程解析
蒸馏与精馏过程解析(analysis of distillation and rectification process)
为优化蒸馏和精馏过程而进行的数学解析。蒸馏是把液体加热使其部分变成蒸气，再使蒸气冷凝成液体以除去其中所含杂质的过程。精馏是利用混合物中各组分的挥发度不同，借助于多次部分气化与部分冷凝，最终使不同组分尽可能的完全分离的过程。蒸馏与精馏主要是气液两相间的传热与传质过程，有些还伴有反应过程，以组分在两相中的浓度偏离平衡浓度的程度来衡量传质推动力的大小，以达到平衡为极限。因此，相律、相平衡关系，物料衡算与热量衡算是分析蒸馏和精馏原理与建立数学模型的基础。
蒸馏和精馏的方法
蒸馏和精馏的方法有简单蒸馏(微分蒸馏)、平衡蒸馏(闪急蒸馏)、精馏、蒸汽蒸馏、真空蒸馏与特殊蒸馏等。可以间歇操作也可连续操作。在有色金属生产中以真空蒸馏与连续精馏应用最广。粗锌经过精馏可以制得99.99%的精锌。粗四氯化钛、粗四氯化硅都可通过精馏提纯。应用真空蒸馏可以提纯多种有色金属，真空精炼铍的纯度可达到99.97%，海绵钛、海绵锆、碱金属、碱土金属及稀土金属等都可通过真空蒸馏除去其中残留的杂质。
真空蒸馏在电阻炉或感应炉中的蒸馏罐内完成。锌蒸馏在平罐或竖罐中进行。精馏使用的设备有板式塔与填料塔。锌的精馏是在碳化硅制的叠加的塔盘构成的精馏塔内完成。
蒸馏和精馏过程的解析计算包括确定组分间平衡、产品流量设备的尺寸与生产负荷。(1)确定组分间的平衡关系，两元系的平衡方程为：
y=ax/1+(a-1)x
(2)确定产品的流量与组分，物料平衡方程是：
F=D+W
及
FxF=DxD+WxW
式中F、D、W分别为进料、出口冷凝液及残液流率，k mol/s；x、y分别为液相、气相中易挥发组分的分子分率，%。(3)确定设备的工艺尺寸，塔径与塔高。(4)确定设备的生产负荷等。
提高热力学效率与降低能耗，开发新结构设备，实现过程的动态学与自动控制；过程的数学模拟与最优化，提高分离精度与生产能力等，是蒸馏与精馏的研究方向。