化工原理：7-3 簡單蒸餾和平衡蒸餾

1、7.3 簡單蒸餾和平衡蒸餾7.3.1 簡單蒸餾（微分蒸餾，瑞利蒸餾）(1) 簡單蒸餾裝置和操作方法nF, zFnD3, xD3nD1, xD1nD2, xD2nW2, x2(2) 特點 瞬時蒸氣與釜中液體處于平衡狀態(tài)； 產(chǎn)品與釜液組成隨時間而改變(降低）； 易揮發(fā)組分更多地傳遞到氣相中去，釜液溫度不斷升高； 間歇操作過程是一動態(tài)過程。 簡單蒸餾的數(shù)學(xué)描述蒸餾過程是基于氣液相平衡的傳質(zhì)過程同時伴有傳熱過程的發(fā)生質(zhì)量衡算熱量衡算相平衡關(guān)系(3) 簡單蒸餾的計算 nW釜內(nèi)液相量，kmol； x 任一時刻液相組成，摩爾分數(shù)； nV 蒸氣量, kmol； y液相組成為x的瞬間蒸出的氣相組成，摩爾分數(shù)。

2、易揮發(fā)組分的物料衡算整理得：積分：若低壓下，液相為理想溶液的雙組分蒸餾，則有：說明: 如果 x, y 之間的平衡關(guān)系不能用以上方程表達時， 則需采用數(shù)值積分或圖解法積分求解。 蒸餾產(chǎn)品的平均組成 設(shè)nW為任一時刻的釜液量，kmol已知：nw1 x1要求：x2 或 xD可求得：nw2 xD 或 nw2 x2 簡單蒸餾，分別處理兩種料液，初始料液含輕組分0.6，重組分0.4（摩爾分數(shù)），每批料液1000kg。第一種料液 2.41，第二種料液 12 。均為理想體系。（1）當釜液重組分含量0.8時，蒸出多少料液？（2）蒸出料液組成如何？（0.665，0.335）（0.2，0.8）不理想同理：第二種料液

3、（0.90，0.10）（0.2，0.8） 2.41 12（0.2，0.8）（0.665，0.335）輕組分損失：重組分損失：（0.2，0.8）（0.9，0.1）輕組分損失：重組分損失：7.3.2 平衡蒸餾（閃蒸）(1) 閃蒸流程和操作方法常壓，50%乙醇水混合物，泡點78，露點84現(xiàn)將1.0MPa（a） 50%乙醇水混合液，通過換熱器加熱至150 ，進入閃蒸罐，閃蒸罐壓力為0.1MPa結(jié)果：氣化體系溫度下降分成氣液兩相，氣液兩相呈相平衡狀態(tài)實現(xiàn)了輕重組分的濃縮平衡蒸餾原理t/x (y)t-xt-yp=101.3kPatFFGtGECxCDyDtEIJtItJx001.01001108090苯-

4、甲苯溫度-組成圖(2) 特點 連續(xù)操作； 組成和溫度恒定不變； 進閃蒸罐的溫度和閃蒸罐的壓力對閃蒸結(jié)果有影響溫度和壓力對平衡蒸餾的影響(3) 平衡蒸餾的計算進料物流的流量qnF、組成zFi及溫度TF、壓力pF確定后，當閃蒸溫度T或壓力P確定后，可確定：汽化率e、兩相流量及組成物料衡算相平衡關(guān)系熱量衡算物料衡算：相平衡方程：歸一方程：熱量衡算：操作型問題進料溫度、壓力、組成壓力系統(tǒng)與外界熱交換量設(shè)計型問題 進料溫度、壓力、組成 yi 閃蒸壓力由物料衡算關(guān)系得：由i 組分的物料衡算關(guān)系和相平衡關(guān)系得：設(shè) 汽化率對二元理想物系，略去下標：因為處于平衡狀態(tài)，所以 操作線方程 相平衡方程給定壓力與汽化率，可用圖解法方便地確定閃蒸后的兩相組成。圖解過程：例7.3.1 常壓下將含苯50（mol，下同）和甲苯50的混合液進行平衡蒸餾。物系的相對揮發(fā)度為2.47設(shè)氣化率為23，試求此時汽液相產(chǎn)物的組成。解：由已知e23，即q1-2313，故物料衡算式為分離效果不理想簡單蒸餾與平衡蒸餾比較例： 將苯、甲苯混合物分別采用簡單蒸餾和平衡蒸餾，苯的摩爾分數(shù)x=0.7，氣化率w=1/3，體系相對揮發(fā)度 2.47，試求兩種蒸餾方式獲得產(chǎn)品組成。 x =0.642 ;y =0.816簡單蒸餾平衡蒸餾簡單蒸餾