化工原理下册课件第一章 精馏第2次课双组分溶液的汽-液平衡关系
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度随时间变化，t增加，馏出液的浓度y，x降低。
➢ 分离效果不高，即使xw=0, ymax=xDmax=y0
➢ 适用于产品的初步分离：含乙醇不到100的发酵醪 液，简单蒸馏后得到约500烧酒。
三、计算
从塔顶采出产品的质量等于塔釜减少的釜液量， 产品与釜液组成随时间而改变，且互成相平衡关 系。为此，该过程是非稳态过程，需采用微分衡 算。
y x 1(1)x
可得： y 2.47x
11.47x
得到：x=0.642 ; y=0.816
（2）简单蒸馏
开始釜液与最终残比：
L1 1 1.5 L2 2
3
lnL L1 2 1 1lnx x1 2ln1 1 x x1 2
解得：x2＝0.633
xDW1 W x11 W W22x2
10.720.633
xF q1
是一条经过点（xF，xF）， 斜率为q/q-1的直线。
2、平衡关系 (xw~yD)
若为理想溶液：
y
x 1( 1)x
3、热量衡算
a）换热器所需热量 Q EFpc E t2t1
b）节流后减压，t2降低为t，放出的显热＝混合物 组分汽化的潜热
QFpc(t2t)(1q)Fr(FL)rVr
t2
t(1q) r cp
上述例题中，简单蒸馏的气化率为1/3， x2＝ 0.633， y2=0.834 ，对于平衡蒸馏，要得到相同 的组分的产品，即y=0.834，则x=0.670，根据
y q x xF q1 q1
得到液化率q=0. 817，气化率为0.183。
作业：1-6
dt时间内，由物料衡算可得： dVdL
L x L dx L d x yd V
yxdL Ldx
经整理可得： dL dx ln L1 x1 dx
L yx
L2 x2 yx
对二元物系，其相对挥发度可近似取为常数时，
y 1x1x
上式微分方程为：
lnL L1 2 1 1lnx x1 2ln1 1 x x1 2
二、特点
➢ 平衡蒸馏中系统的t，p和浓度是 恒定的，是一个稳态过程，可连 续操作或间歇操作，生产能力较 大。
➢ 产品的汽相y和液相x成平衡状态 ➢ 得不到高纯产品，只适用于产品
的初步分离
三、计算
1、物料衡算： F＝L＋V
FF xLW xVD y
q为液化分率， q =L/F (0~1)
yD
qq1xW
3 1
0.834
y2xD0.834
源自文库
3
问题：x2与y2互成平衡关系吗？
1.3.3 简单蒸馏与平衡蒸馏的比较
❖ 相同点：二者分离程度都不高，只适用于初步分离。 ❖ 不同点：
简单蒸馏：间歇、不稳定，生产能力小 平衡蒸馏：连续或间歇、稳态、生产能力大 ❖ 当原料组成xF、F（进料量）和最终的产品量相同 时，二元理想溶液的二者比较：
1.3 简单蒸馏和平衡蒸馏
1.3.1 简单蒸馏
简单蒸馏（微分蒸馏），瑞利（Rayleigh)1902年提 出了该过程数学描述方法，故该蒸馏又称之为瑞利 蒸馏。 一、流程 简单蒸馏间歇操作过程。 蒸馏过程中不断从塔顶采出 产品。 产品与釜液组成随时间而改 变，且互成相平衡关系。
二、特点 ➢ 间歇，非定态操作，在操作过程中系统温度和浓
xD简单>xD平衡 简单蒸馏获得相对较好的分离效果
简单蒸馏获得相对好的分离效果的原因？
❖简单蒸馏相当于分 批多次采用一个理 论塔板进行蒸馏， 故同一理论板相当 于多次发挥作用。
❖闪蒸相当于总进料一次通过一个理论板，进行一次 分离。分离效果不及简单蒸馏。 ❖简单蒸馏开始时的气相平衡组分较大，结束时残液 中组分较小，所以总的馏出物浓度大于平衡蒸馏。
式中
r--进料摩尔气化热，kJ/kmol
【例1-3】 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v=1/3，体系 相对挥发度=2.47，试求两种蒸馏方式获得的产品组 成。
（1）平衡蒸馏
y q x xF q1 q1
q 11 2 33
代入上式得： y2x2.1
相平衡关系：α=2.47
➢ 分离效果不高，即使xw=0, ymax=xDmax=y0
➢ 适用于产品的初步分离：含乙醇不到100的发酵醪 液，简单蒸馏后得到约500烧酒。
三、计算
从塔顶采出产品的质量等于塔釜减少的釜液量， 产品与釜液组成随时间而改变，且互成相平衡关 系。为此，该过程是非稳态过程，需采用微分衡 算。
y x 1(1)x
可得： y 2.47x
11.47x
得到：x=0.642 ; y=0.816
（2）简单蒸馏
开始釜液与最终残比：
L1 1 1.5 L2 2
3
lnL L1 2 1 1lnx x1 2ln1 1 x x1 2
解得：x2＝0.633
xDW1 W x11 W W22x2
10.720.633
xF q1
是一条经过点（xF，xF）， 斜率为q/q-1的直线。
2、平衡关系 (xw~yD)
若为理想溶液：
y
x 1( 1)x
3、热量衡算
a）换热器所需热量 Q EFpc E t2t1
b）节流后减压，t2降低为t，放出的显热＝混合物 组分汽化的潜热
QFpc(t2t)(1q)Fr(FL)rVr
t2
t(1q) r cp
上述例题中，简单蒸馏的气化率为1/3， x2＝ 0.633， y2=0.834 ，对于平衡蒸馏，要得到相同 的组分的产品，即y=0.834，则x=0.670，根据
y q x xF q1 q1
得到液化率q=0. 817，气化率为0.183。
作业：1-6
dt时间内，由物料衡算可得： dVdL
L x L dx L d x yd V
yxdL Ldx
经整理可得： dL dx ln L1 x1 dx
L yx
L2 x2 yx
对二元物系，其相对挥发度可近似取为常数时，
y 1x1x
上式微分方程为：
lnL L1 2 1 1lnx x1 2ln1 1 x x1 2
二、特点
➢ 平衡蒸馏中系统的t，p和浓度是 恒定的，是一个稳态过程，可连 续操作或间歇操作，生产能力较 大。
➢ 产品的汽相y和液相x成平衡状态 ➢ 得不到高纯产品，只适用于产品
的初步分离
三、计算
1、物料衡算： F＝L＋V
FF xLW xVD y
q为液化分率， q =L/F (0~1)
yD
qq1xW
3 1
0.834
y2xD0.834
源自文库
3
问题：x2与y2互成平衡关系吗？
1.3.3 简单蒸馏与平衡蒸馏的比较
❖ 相同点：二者分离程度都不高，只适用于初步分离。 ❖ 不同点：
简单蒸馏：间歇、不稳定，生产能力小 平衡蒸馏：连续或间歇、稳态、生产能力大 ❖ 当原料组成xF、F（进料量）和最终的产品量相同 时，二元理想溶液的二者比较：
1.3 简单蒸馏和平衡蒸馏
1.3.1 简单蒸馏
简单蒸馏（微分蒸馏），瑞利（Rayleigh)1902年提 出了该过程数学描述方法，故该蒸馏又称之为瑞利 蒸馏。 一、流程 简单蒸馏间歇操作过程。 蒸馏过程中不断从塔顶采出 产品。 产品与釜液组成随时间而改 变，且互成相平衡关系。
二、特点 ➢ 间歇，非定态操作，在操作过程中系统温度和浓
xD简单>xD平衡 简单蒸馏获得相对较好的分离效果
简单蒸馏获得相对好的分离效果的原因？
❖简单蒸馏相当于分 批多次采用一个理 论塔板进行蒸馏， 故同一理论板相当 于多次发挥作用。
❖闪蒸相当于总进料一次通过一个理论板，进行一次 分离。分离效果不及简单蒸馏。 ❖简单蒸馏开始时的气相平衡组分较大，结束时残液 中组分较小，所以总的馏出物浓度大于平衡蒸馏。
式中
r--进料摩尔气化热，kJ/kmol
【例1-3】 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v=1/3，体系 相对挥发度=2.47，试求两种蒸馏方式获得的产品组 成。
（1）平衡蒸馏
y q x xF q1 q1
q 11 2 33
代入上式得： y2x2.1
相平衡关系：α=2.47