化工原理：7-3 简单蒸馏和平衡蒸馏

1、7.3 简单蒸馏和平衡蒸馏7.3.1 简单蒸馏（微分蒸馏，瑞利蒸馏）(1) 简单蒸馏装置和操作方法nF, zFnD3, xD3nD1, xD1nD2, xD2nW2, x2(2) 特点 瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态； 产品与釜液组成随时间而改变(降低）； 易挥发组分更多地传递到气相中去，釜液温度不断升高； 间歇操作过程是一动态过程。 简单蒸馏的数学描述蒸馏过程是基于气液相平衡的传质过程同时伴有传热过程的发生质量衡算热量衡算相平衡关系(3) 简单蒸馏的计算 nW釜内液相量，kmol； x 任一时刻液相组成，摩尔分数； nV 蒸气量, kmol； y液相组成为x的瞬间蒸出的气相组成，摩尔分数。

2、易挥发组分的物料衡算整理得：积分：若低压下，液相为理想溶液的双组分蒸馏，则有：说明: 如果 x, y 之间的平衡关系不能用以上方程表达时， 则需采用数值积分或图解法积分求解。 蒸馏产品的平均组成 设nW为任一时刻的釜液量，kmol已知：nw1 x1要求：x2 或 xD可求得：nw2 xD 或 nw2 x2 简单蒸馏，分别处理两种料液，初始料液含轻组分0.6，重组分0.4（摩尔分数），每批料液1000kg。第一种料液 2.41，第二种料液 12 。均为理想体系。（1）当釜液重组分含量0.8时，蒸出多少料液？（2）蒸出料液组成如何？（0.665，0.335）（0.2，0.8）不理想同理：第二种料液

3、（0.90，0.10）（0.2，0.8） 2.41 12（0.2，0.8）（0.665，0.335）轻组分损失：重组分损失：（0.2，0.8）（0.9，0.1）轻组分损失：重组分损失：7.3.2 平衡蒸馏（闪蒸）(1) 闪蒸流程和操作方法常压，50%乙醇水混合物，泡点78，露点84现将1.0MPa（a） 50%乙醇水混合液，通过换热器加热至150 ，进入闪蒸罐，闪蒸罐压力为0.1MPa结果：气化体系温度下降分成气液两相，气液两相呈相平衡状态实现了轻重组分的浓缩平衡蒸馏原理t/x (y)t-xt-yp=101.3kPatFFGtGECxCDyDtEIJtItJx001.01001108090苯-

4、甲苯温度-组成图(2) 特点 连续操作； 组成和温度恒定不变； 进闪蒸罐的温度和闪蒸罐的压力对闪蒸结果有影响温度和压力对平衡蒸馏的影响(3) 平衡蒸馏的计算进料物流的流量qnF、组成zFi及温度TF、压力pF确定后，当闪蒸温度T或压力P确定后，可确定：汽化率e、两相流量及组成物料衡算相平衡关系热量衡算物料衡算：相平衡方程：归一方程：热量衡算：操作型问题进料温度、压力、组成压力系统与外界热交换量设计型问题 进料温度、压力、组成 yi 闪蒸压力由物料衡算关系得：由i 组分的物料衡算关系和相平衡关系得：设 汽化率对二元理想物系，略去下标：因为处于平衡状态，所以 操作线方程 相平衡方程给定压力与汽化率，可用图解法方便地确定闪蒸后的两相组成。图解过程：例7.3.1 常压下将含苯50（mol，下同）和甲苯50的混合液进行平衡蒸馏。物系的相对挥发度为2.47设气化率为23，试求此时汽液相产物的组成。解：由已知e23，即q1-2313，故物料衡算式为分离效果不理想简单蒸馏与平衡蒸馏比较例： 将苯、甲苯混合物分别采用简单蒸馏和平衡蒸馏，苯的摩尔分数x=0.7，气化率w=1/3，体系相对挥发度 2.47，试求两种蒸馏方式获得产品组成。 x =0.642 ;y =0.816简单蒸馏平衡蒸馏简单蒸馏