第三节：单级蒸馏过程

2013-9-11
nD nF nW
nF xF nW x 2 F nW n y
nF xF n x2 nF xF qx2 W y nW nF nW 1 q 1 n
F
xF x2
nW
产品的平均组成与汽化率有关. 例3 常压下将含易挥发组分 xF 0.5 的两组分混合液进
溶液中易挥发组分量为(nL－dnL)(x－dx),蒸出的气相量为
dnD ,组成为y.在 d 时间内作物料衡算，得
dnL dnD 总物料衡算 易挥发组分衡算
nLx n L dn L ydn x dx
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D
联立上两式，并略去无穷小量dnLdx,得
dn L dx nL y x
F D W
易挥发组分衡算
FxF Dy wx
W F y x xF W F W F
W
x
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W 令 q —液化率，小于1。 F
D 1 q —气化率 平衡蒸馏中 q 是定值 F q 1 y x xF —平衡蒸馏操作线方程 q 1 q 1
反映了平衡蒸馏中气、液相组成间的关系. 直线关系，并通过点（xF、xF ），斜率是q (q -1) 。
《化工原理》电子教案
菏泽学院化工教研室
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第三节： 单级蒸馏过程 9.3.1 平衡蒸馏（闪蒸） 一、平衡蒸馏流程
特点 ①连续操作
②组成和温度 恒定不变 ③气液两相平衡
W
x
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二、平衡蒸馏的计算
平衡蒸馏的计算主要涉及物料衡算、 热量衡算和气液平衡关系。 1、物料衡算
总物料衡算
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2、热量衡算 对加热器，忽略热损失,则
Q Fc p (t t F )
对分离器，物料气化所需潜热由原料本身的显热提供，
忽略热损失，则
Fc p (t te) F(1 q r )
原料液离开加热器的温度为
r t t e +(1 q) cp
平衡温度te：是底部产品的泡点温度；也是顶部产品 的露点温度.
试差法求解得：x2=0.402
nF xF nW x2 60 0.5 36 0.402 y 0.647 nF nW 60 36
结论：相同的气化率条件下，简单蒸馏较平衡蒸馏可获
得更好的分离效果；但平衡蒸馏可连续操作。
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n
nW
F
x2 dx dnL xF y x nL
xF dx nF ln x2 y x nW
nF xF 1 x2 1 ln [ln ln ] nW 1 x2 1 xF
( x2 xW )
规定了釜液量（气化率），即可求出釜液组成。
作一批操作的物料衡算，即可求出馏出液的平均组成。
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3、气液平衡关系
分离器内气液两相总处于平衡状态
x y 1 ( 1) x
利用上三式即可求取气液相组成x、y及温度te 、t
。
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来自百度文库
9。3.2 简单蒸馏（微分蒸馏） 一、简单蒸馏流程
F, xF
D1, xD1 W, x
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D2, xD2
D3, xD3
行单级蒸馏，原料处理量为 60kmol ，要求气化率为0.4，物
系的平均相对挥发度为2.2。试求（1）平衡蒸馏时的气、 液相组成；
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（2）简单蒸馏时的釜残液组成和馏出液平均组成。 解：（1）
q 1 0.4 0.6
物料衡算 xF q 0.6 0.5 y x x 1.25 1.5 x q 1 q 1 0.6 1 0.6 1 平衡关系
x 2.2 x y = 1 ( 1) x 1 1.2 x
联立求解得： x 0.422
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y 0.617
（2） nw qnF 0.6 60=36kmol
1 x2 60 1 0.5 ln [ln 2.2ln ] 36 2.2 1 x2 1 0.5
特点：①间歇操作； ②组成和温度随时间而变； ③任一瞬间气、液两相处于平衡。 简单蒸馏是一种不稳态过程，任一瞬间形成的蒸气与剩 余液相可视为相互平衡，但总的全部蒸气并不与剩余的液体 相平衡。
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三、简单蒸馏的计算
微分物料衡算 设简单蒸馏过程中某瞬间τ，釜液量为nL、组成为x，
溶液中易挥发组分量为nLx。 经时间 d 后，液相量为(nL-dnL），组成为（x-dx），