2009-7-30
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
2009-7-30
一、简单蒸馏（ Simple distillation）
1,流程及原理
2009-7-30
简单蒸馏是一个 非稳态过程,并不简单 ！
又名 微分蒸馏
（ differential
distillation）
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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）
2009-7-30
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(
2009-7-30
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 。
2009-7-30
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(
2009-7-30
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 。
2009-7-30
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
1
2
2
1
1
1lnln
1
1ln
x
x
x
x
W
F?
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
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21 WxFxyD
WF
WxFxy
21
F
W
x
F
W
x
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
2009-7-30
一、简单蒸馏（ Simple distillation）
1,流程及原理
2009-7-30
简单蒸馏是一个 非稳态过程,并不简单 ！
又名 微分蒸馏
（ differential
distillation）
2009-7-30
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
2009-7-30
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
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对于理想溶液,平衡关系用
x
xy
)1(1
表示,
1
2
2
1
1
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1
1ln
x
x
x
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F?
若操作范围内平衡线可近似地看作直线 bmxy
bxm
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2
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1
1ln
若平衡线为过原点的直线,mxy?
2
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x
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F
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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
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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）
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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(
2009-7-30
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 。
2009-7-30
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(
2009-7-30
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 。
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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
2009-7-30
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
2009-7-30
1
2
2
1
1
1lnln
1
1ln
x
x
x
x
W
F?
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
2009-7-30
21 WxFxyD
WF
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21
F
W
x
F
W
x
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 。
