2009-12-1
第五章
蒸馏
Distillation
一、简单蒸馏
Simple distillation
二、平衡蒸馏
Equilibrium distillation第二节
蒸馏方式
2009-12-1
一、简单蒸馏（ Simple distillation）
1,流程及原理
2009-12-1
简单蒸馏是一个 非
稳态过程, 并不简
单 ！
又名 微分蒸馏
（ differential
distillation）
2009-12-1
2,计算
设,F,wD —— 釜内的料液量和残液量, kmol；
x1,x2—— 料液和残液中易挥发组分组成 （ 摩尔分率 ）
L—— 某一瞬间釜内的液量, kmol；
x,y—— 某一瞬间的液气组成, （ 摩尔分率 ） ；
经过微分时间 dt后, 残液量减少 dL,液相组成减少 dx。
以蒸馏釜为衡算系统
对易挥发组分, dt前后的微分物料衡算为：
))(( dxxdLLy d LLx ????
2009-12-1
d L d xL d xdLxy ???? )(0
L d xdLxy ?? )(
xy
dx
L
dL
???
积分
? ? ??FW xx xy
dx
L
dL 1
2
? ?? 12ln xx xy
dx
W
F
2009-12-1
?对于理想溶液, 平衡关系用
x
xy
)1(1 ??? ?
? 表示,
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
1
2
2
1
1
1lnln
1
1ln
x
x
x
x
W
F ?
?
?若操作范围内平衡线可近似地看作直线 bmxy ??
bxm
bxm
mW
F
??
??
?? 2
1
)1(
)1(ln
1
1ln
若平衡线为过原点的直线, mxy ?
2
1ln
1
1ln
x
x
mW
F
??
2009-12-1
?若平衡关系不能用简单的数学式表示, 可以应用图解积分
或数值积分 。
馏出液的量 D及组成平均组成 y
WFD ??
21 WxFxyD ??
2009-12-1
二、平衡蒸馏（ Equilibrium distillation）
1,原理与流程
使混合液体部分
气化, 并使气液
两相处于平衡状
态, 然后将气液
两相分开 。
又名 闪蒸 （ flash distillation）
2009-12-1
2,计算
1） 物料衡算
对总物料,WDF ??
对易挥发组分,WxDyFx F ??
xDFDyFx F )( ????
FxD
Fx
D
Fy ??? )1(
2009-12-1
qFW ?令
qFD ??? 1
11 ?
?
?
?
q
xx
q
qy F
—— 汽液相平衡组成的关系
—— 液化分率
在 x-y图上, 代表通过点 （ xF,xF） 且斜率为
1?q
q 的直线 。
2009-12-1
2） 热量衡算
对加热器作热量衡算, 若忽略加热器的热损失
)( fp tTFcQ ??
FrqtTFc ep )1()( ???
原料液节流减压后进入分离器, 物料放出的显热等于部分
气化所需的潜热
原料液离开加热器的温度,
P
e c
rqtT )1( ???
2009-12-1
3） 气液平衡关系
x
xy
)1(1 ??
?
?
?
? ?xft e ?
已知原料液流量 F,组成 xF,温度 tF及汽化率, 即可求得
平衡的汽液相组成及温度 。
2009-12-1
2009-12-1
例 1,在常压下对苯与甲苯二元理想溶液分别进行平衡蒸
馏与简单蒸馏 。 若原料液中苯的浓度为 0.5（ 摩尔分率 ） 。
物系的相对挥发度为 2.47。 试求：
1） 用平衡蒸馏方法分离, 当汽化率为 0.4时, 釜液与馏
出液的组成 。
2） 用简单蒸馏方法分离, 使釜液浓度与平衡蒸馏相同,
所得馏出物中苯的平均组成 。
解,1）
x
x
x
xy
47.11
47.2
)1(1 ????? ?
?
2009-12-1
因为汽化率 f=0.4,q=0.6
物料衡算式为：
11 ???? q
xx
q
qy F
16.0
5.0
16.0
6.0
???? x
25.15.1 ??? x
6 3 4.0,4 1 1.0 ?? yx
2） 简单蒸馏中了时的釜液浓度与平衡蒸馏时相同
411.02 ?x
2009-12-1
??
?
??
?
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??
?? 1
2
2
1
1
1lnln
1
1ln
x
x
x
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W
F ?
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?
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???
5.01
4 1 1.01ln47.2
4 1 1.0
5.0ln
47.2
1
4088.0?
505.1?? WF
设馏出液的平均组成为 y
2009-12-1
21 WxFxyD ??
WF
WxFxy
?
?? 21
F
W
x
F
W
x
?
?
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1
21
505.1
1
1
505.1
411.0
5.0
?
?
?
676.0?
在相同的原料液浓度及相同釜液的条件下, 简单蒸馏
所得到的馏出液浓度高于平衡蒸馏, 而平衡蒸馏的优点是
连续操作, 但其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏 。
第五章
蒸馏
Distillation
一、简单蒸馏
Simple distillation
二、平衡蒸馏
Equilibrium distillation第二节
蒸馏方式
2009-12-1
一、简单蒸馏（ Simple distillation）
1,流程及原理
2009-12-1
简单蒸馏是一个 非
稳态过程, 并不简
单 ！
又名 微分蒸馏
（ differential
distillation）
2009-12-1
2,计算
设,F,wD —— 釜内的料液量和残液量, kmol；
x1,x2—— 料液和残液中易挥发组分组成 （ 摩尔分率 ）
L—— 某一瞬间釜内的液量, kmol；
x,y—— 某一瞬间的液气组成, （ 摩尔分率 ） ；
经过微分时间 dt后, 残液量减少 dL,液相组成减少 dx。
以蒸馏釜为衡算系统
对易挥发组分, dt前后的微分物料衡算为：
))(( dxxdLLy d LLx ????
2009-12-1
d L d xL d xdLxy ???? )(0
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L
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2009-12-1
?对于理想溶液, 平衡关系用
x
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若平衡线为过原点的直线, mxy ?
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2009-12-1
?若平衡关系不能用简单的数学式表示, 可以应用图解积分
或数值积分 。
馏出液的量 D及组成平均组成 y
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2009-12-1
二、平衡蒸馏（ Equilibrium distillation）
1,原理与流程
使混合液体部分
气化, 并使气液
两相处于平衡状
态, 然后将气液
两相分开 。
又名 闪蒸 （ flash distillation）
2009-12-1
2,计算
1） 物料衡算
对总物料,WDF ??
对易挥发组分,WxDyFx F ??
xDFDyFx F )( ????
FxD
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2009-12-1
qFW ?令
qFD ??? 1
11 ?
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—— 汽液相平衡组成的关系
—— 液化分率
在 x-y图上, 代表通过点 （ xF,xF） 且斜率为
1?q
q 的直线 。
2009-12-1
2） 热量衡算
对加热器作热量衡算, 若忽略加热器的热损失
)( fp tTFcQ ??
FrqtTFc ep )1()( ???
原料液节流减压后进入分离器, 物料放出的显热等于部分
气化所需的潜热
原料液离开加热器的温度,
P
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2009-12-1
3） 气液平衡关系
x
xy
)1(1 ??
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已知原料液流量 F,组成 xF,温度 tF及汽化率, 即可求得
平衡的汽液相组成及温度 。
2009-12-1
2009-12-1
例 1,在常压下对苯与甲苯二元理想溶液分别进行平衡蒸
馏与简单蒸馏 。 若原料液中苯的浓度为 0.5（ 摩尔分率 ） 。
物系的相对挥发度为 2.47。 试求：
1） 用平衡蒸馏方法分离, 当汽化率为 0.4时, 釜液与馏
出液的组成 。
2） 用简单蒸馏方法分离, 使釜液浓度与平衡蒸馏相同,
所得馏出物中苯的平均组成 。
解,1）
x
x
x
xy
47.11
47.2
)1(1 ????? ?
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2009-12-1
因为汽化率 f=0.4,q=0.6
物料衡算式为：
11 ???? q
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q
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16.0
5.0
16.0
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25.15.1 ??? x
6 3 4.0,4 1 1.0 ?? yx
2） 简单蒸馏中了时的釜液浓度与平衡蒸馏时相同
411.02 ?x
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设馏出液的平均组成为 y
2009-12-1
21 WxFxyD ??
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在相同的原料液浓度及相同釜液的条件下, 简单蒸馏
所得到的馏出液浓度高于平衡蒸馏, 而平衡蒸馏的优点是
连续操作, 但其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏 。
