简单蒸馏简单蒸馏也称微分蒸馏，为间歇非稳态操作(unsteadybatchoperation）。加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸腾汽化，产生的蒸汽由釜顶连续进入冷凝器得馏出液产品。冷凝器文文N原料液区加热蒸汽辛幸辛文Ji y2 3特点：釜内任一时刻的汽、液两相组成互成平衡。蒸馏过程中系统的温度和汽、液相组成均随时间改变。GLL
简单蒸馏 简单蒸馏也称微分蒸馏，为间歇非稳态操作（unsteady batch operation）。加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸腾汽 化，产生的蒸汽由釜顶连续进入冷凝器得馏出液产品。 特点：釜内任一时刻的汽、液两相组成互成平衡。蒸馏过程 中系统的温度和汽、液相组成均随时间改变。 y 原料液 加热蒸汽 x y1 y2 y3 冷凝器 GLL
简单蒸馏任一时刻，易挥发组分在蒸汽中的含量V始终大于剩余在釜露点线内的液相中的含量x，釜内组分含量x由原料的初始组成8x沿泡点线不断下降直至组成泡点线x,终止，釜内溶液的沸点温度不断升高，蒸汽相组成也随OXEXAXFJA1.0之沿露点线不断降低。x(y)简单蒸馏的分离效果有限，工业生产中一般用于混合液的初步分离或除去混合液中不挥发的杂质。简单蒸馏的过程特征：任一瞬时釜内的汽、液相互成平衡以物料衡算式、热量衡算式以及相平衡关系作为过程计算的基本依据。操作为非稳态，需在元时间段dT内进行衡算。GLL
简单蒸馏 任一时刻，易挥发组分在蒸汽 中的含量 y 始终大于剩余在釜 内的液相中的含量 x，釜内组 分含量 x 由原料的初始组成 xF-沿泡点线不断下降直至组成 xE终止，釜内溶液的沸点温度 不断升高，蒸汽相组成 y 也随 之沿露点线不断降低。 简单蒸馏的分离效果有限，工业生产中一般用于混合液的初 步分离或除去混合液中不挥发的杂质。 简单蒸馏的过程特征：任一瞬时釜内的汽、液相互成平衡 以物料衡算式、热量衡算式以及相平衡关系作为过程计算的 基本依据。 操作为非稳态，需在微元时间段 d 内进行衡算。 t/ C x(y) 0 1.0 露点线 泡点线 xA yA xE xF GLL
简单蒸馏ox>对理想溶液，α为常数，其相平衡关系为y= 1+(α-1)xF1-x2Lal积分得：1-XFα-1X2>当溶液的相平衡关系符合y=mx+b时FF17(m -1)xF + bXF当y=mxlnnWWm-1(m -1)x2 + bm-1X2>若相平衡关系不能用简单的数学式表示时，则用图解积分或数值积分求解。>可根据整个过程的物料衡算求得留出液的平均组成。总物料D=F-WFxr-WxWVXE+F-WD易挥发组分Dy=FxF-Wx,GLL
简单蒸馏 可根据整个过程的物料衡算求得馏出液的平均组成。 总物料 F F x x x x W F 1 1 l n l n 1 1 l n 2 2 易挥发组分 对理想溶液，为常数，其相平衡关系为 积分得： x x y 1 1 当溶液的相平衡关系符合 y=mx+b 时 m x b m x b W m F F 2 ( 1) ( 1) l n 1 1 l n 当y=mx 2 l n 1 1 l n x x W m F F Fx Wx2 Dy F D F W F F （xF x2） D W x F W Fx Wx y 2 若相平衡关系不能用简单的数学式表示时，则用图解积分 或数值积分求解。 GLL
平衡蒸馏的计算通过物料衡算、热量衡算以及相平衡数据建立起相关量之间的联系，从而求解所需参数。以双组分混合液连续稳定闪蒸过程为例给予说明。D=(1-q)F总物料衡算F=D+W易挥发组分Fx, = Dy+Wx的物料衡算F原料XFDXF-x两式联立得W=qFFy-xxtF.D.W一分别为原料流率和出塔汽、液相产物的流率，kmol/s分别为原料液组成以及出塔汽、液相产物的摩尔分数XFI.X--GLL
平衡蒸馏的计算 通过物料衡算、热量衡算以及相平衡数据建立起相关量之 间的联系，从而求解所需参数。 以双组分混合液连续稳定闪蒸过程为例给予说明。 总物料衡算 F、D、W —— 分别为原料流率和出塔汽、液相产物的流率，kmol/s xF、y、x——分别为原料液组成以及出塔汽、液相产物的摩尔分数 易 挥 发 组 分 的物料衡算 两式联立得 FxF Dy Wx y x x x F D F F DW 原料 F xF tF D=(1-q)F y t e W=qF x t e T GLL
平衡蒸馏物料衡算设液相产物占总加料量的分率为，即W/F=I，则汽化率为D/F=(1-)，代入上式整理可得XEqx汽化率与汽、液相组成的关系y=q-1q-1当q为定值时，该式在x~y图上为直线方程是通过点（xF，x），斜率为q/(g-1)的直线GLL
平衡蒸馏 物料衡算 设液相产物占总加料量的分率为 q，即W/F=q， 则汽化率为D/F =(1-q)，代入上式整理可得 1 1 q x q qx y F 汽化率与汽、液相组成的关系 当q 为定值时，该式在 x~y 图上为直线方程， 是通过点（xF，xF），斜率为 q/(q-1) 的直线。 GLL
平衡蒸馏热量衡算料液由进料温度t.升至T需供给的热量O为Q=FCpm(T-tp)闪蒸后，料液温度由T降至平衡温度t，若不计热损失，则料液放出的显热全部用于料液的部分汽化，即FCpm(T-t.)=(1-q)Fr式中：Cpm混合液的平均摩尔比热，kJ/(kmol.K）一平均摩尔汽化热，kJ/kmolrT=t +(1-α).由上式可得若为已知，由物料衡算求得汽、液两相组成x后，可由平衡关系（如温度-组成相图）求得t，进而求得T。汽化量大，闪蒸前料液温度需加热至更高的T值。GLL
平衡蒸馏 式中：Cpm—— 混合液的平均摩尔比热，kJ/(kmolK) r —— 平均摩尔汽化热，kJ/kmol 料液由进料温度 tF升至T需供给的热量 Q 为 闪蒸后，料液温度由 T 降至平衡温度 t e，若不计热损失，则 料液放出的显热全部用于料液的部分汽化，即 热量衡算 pm F Q FC T t FC T t qFr p m e 1 p m e C r T t 1 q 若 q 为已知，由物料衡算求得汽、液两相组成 y、 x后，可由 平衡关系（如温度-组成相图）求得 t e，进而求得 T。 汽化量大，闪蒸前料液温度需加热至更高的 T值。 由上式可得 GLL
【例】常压下分别用简单蒸馏和平衡蒸馏分离含苯摩尔分数为0.5的苯-甲苯混合物。已知原料处理量为100kmol，物系的平均相对挥发度为2.5，气化率为0.4，试计算：①平衡蒸馏的汽液相组成：②简单蒸馏的馏出液量及平均组成。简单蒸馏平衡蒸馏由题意知，馏出液的量为由题意知，液化率为g=1-0.4=0.6D=0.4F=0.4×100=40kmol物料衡算式为则W=F-D=100-40=60kmol0.60.5491.25-1.5x-F11-X2XEq-+--*=0.6-10.6-1IrImtalnWα-11-XX2相平衡方程式为10010.51-XIn+2.5×lnIn2.5xox602.5-11-0.5X2y= 1+(α-1)x 1+1.5x可解得x,=0.387联立上面两式可解得馏出液的平均组成x=0.410W60=0.5+(0.5-0.387)y=xJ=0.635D40= 0.6695可见，在相同的汽化率条件下，简单蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果
【例】常压下分别用简单蒸馏和平衡蒸馏分离含苯摩尔分数为0.5的苯-甲苯 混合物。已知原料处理量为100kmol，物系的平均相对挥发度为2.5，气化 率为0.4，试计算：①平衡蒸馏的汽液相组成；②简单蒸馏的馏出液量及平 均组成。 1 25 1 5x 0 6 1 0.5 x 0 6 1 0 6 1 1 1 . . . . . x q x q q y F 1 1 5x 2 5x 1 1 . . x x y F 2 2 F 1 1 1 1 x x l n x x l n W F l n 1 0 5 1 x 2 5 l n x 0.5 l n 2 5 1 1 60 100 l n 2 2 . . . 0 6695 0 5 0 387 40 60 x x 0 5 D W xF F 2 . y . ( . . ) （ ） 相平衡方程式为 联立上面两式可解得 x=0.410 y=0.635 则 W=F-D=100-40=60kmol 可解得 x2=0.387 可见，在相同的汽化率条件下，简单蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果。 物料衡算式为 由题意知，馏出液的量为 D=0.4F=0.4×100=40kmol 馏出液的平均组成 平衡蒸馏 由题意知，液化率为 q=1-0.4=0.6 简单蒸馏