化工原理课件下

6.3.2平衡蒸馏6.3简单蒸馏与平衡蒸馏6.3.1简单蒸馏熟悉平衡蒸馏和简单蒸馏的特点；本节要求：一、简单蒸馏3、适合于混合物的粗分离，特别适合于沸点相差较大而分离要求不高的场合，例如原油或煤油的初馏。简单蒸馏是一个非稳定过程.1、塔顶塔底组成不是一对平衡组成，任一瞬间气液相成平衡。6.3.1简单蒸馏特点：2、xD、xW逐渐减少；

在家庭制酒业中，即是一个简单蒸馏装置，只是冷凝装置较简单，是一个空气自然对流冷却装置。

在实验室或工业生产中，采用如图6-9所示的装置，实质也是一个汽化器，一个冷凝器。图6-9简单精馏装置图二、简单蒸馏的原理

在简单蒸馏的过程中：

液相组成由汽相组成（馏出液组成）由釜液量由

若全部汽化，又全部冷凝，即最终釜液量W=0，则达不到分离的目的。只有部分汽化，部分冷凝，才可得到易挥发组分较高的馏出液。

由图6-10看出，当料液组成为x1时，所得馏出液最高组成为y1。所以用简单蒸馏的方法，得不到纯度高的产品。图6-10蒸馏原理示意图三、简单蒸馏的计算公式W——任一瞬间蒸馏釜中的釜液量，kmol；x——任一瞬间釜液组成，摩尔分率；

y——任一瞬间蒸汽组成，摩尔分率；设：

经dτ时间后，溶液汽化量为dW；釜液组成变化为dx；如图6-11所示，在的时间间隔，对易挥发组份作衡算得：τ时刻蒸馏釜中易挥发组分量τ+

dτ时刻易挥发组分量τ+

dτ蒸出的易挥发组分量(6-12)

图6-11蒸馏计算原理推导图

整理式（6-12）得：忽略高阶无穷小，即：即得：

若最初釜液量为F，此时釜液组成为xF，最终釜液量为W，此时釜液组成为xW，积分上式：式(6-13)可用图解积分求解。(6-13)若代入上式积分得：若对最初与最终易挥发组分作衡算，则得：其中，xD为馏出液的平均组成，摩尔分率；(6-15)(6-14)

式（6-13）、（6-15）是简单蒸馏的计算公式。共有六个物理量：

两个方程式（6-13）、（6-15），必须直接或间接的已知四个量，才可计算其他两个量。例、在常压下用简单蒸馏方法处理含苯为0.5的苯与甲苯混合液。当釜液中苯的浓度降至0.37（以上均为摩尔分率）时，操作停止。试计算：（1）馏出液的平均组成；（2）从每100kmol的原料中所获得的馏出液量。操作条件下，该物系的平均相对挥发度为2.47。已知：解：求W=？；xD=？一、平衡蒸馏(又叫闪蒸)

在恒定温度与压力下，蒸汽与釜液处于平衡状态，即平衡蒸馏在闪蒸器内通过一次部分汽化使混合液得到一定程度的分离，属于定常连续操作。

适合于间歇或连续的大批量生产且物料只需粗分离的场合。6.3.2平衡蒸馏2）单级操作1）是一个连续稳定过程1、特点：图6-12

平衡蒸馏2、过程的数学描述对连续定态过程做物料衡算可得：

蒸馏过程的数学描述不外为物料衡算式、热量衡算式及反映具体过程特征的方程，现分述如下。（1）物料衡算式：总物料衡算：

易挥发组分的物料衡算：

两式联立可得：式中：

F，xF——加料流率，kmol/s及料液组成摩尔分数；D，y——气相产物流率，kmol/s及组成摩尔分数；W，x——液相产物流率，kmol/s及组成摩尔分数；(6-16)液相产物占总加料量F的分率为q，代入上式整理可得：气化率为：设：

显然，将组成为xF的料液分为任意两部分时必须满足此物料衡算式。

以上计算中各股物料流率的单位也可用kg/s，但各组成均须相应用质量分数表示。(6-18)(6-17)

平衡蒸馏中可设气、液两相处于平衡状态，即两相温度相同，组成互为平衡。因此，y与x应满足相平衡方程式：3、过程特征方程式若为理想溶液应满足：平衡温度te与组成x应满足泡点方程，即：

上述几个式子都是平衡蒸馏过程特征的方程式。4、