对图17所示的减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，则 FC(F-t)-(1-qyF (1-22) 式中 t,一一分离器中的平衡温度，℃ ,一一平均摩尔汽化潜热，kJ/kmOl。 原料液离开加热器的温度为 7=,*0-0它 (1-23) (3)汽液平衡关系平衡蒸馏中，汽液两相处于平衡状态，即两相温度相等，组成互 为平衡。若为理想物系，则有 y产1+a-0 应用上述三类基本关系，即可计算平衡蒸馏中汽液相的平衡组成及平衡温度。 二、简单蒸馏 1.简单蒸馏装置与流程 简单蒸馏又称微分蒸馏，是一种间做、单级蒸馏操作。简单蒸馏装置与流程如图1-8 所示。原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器中冷凝，冷凝 液作为馏出液产品排入接受器中。随若蒸馏过程的进行，釜液中易挥发组分的含量不断降低， 与之平衡的汽相组成（即馏出液组成）也随之下降，釜中液体的泡点则逐渐升高。当馏出液 平均组成或釜液组成降低至某规定值后，即停止蒸馏操作。在一批操作中，馏出液可分段收 集，以得到不同组成的馏出液。简单蒸馏多用于液体混合物的初步分离。 原针液 汽 1一蒸恤美；2一冷凝器：一接安器 图1-8简单蒸馏装置与流程 2。简单蒸馏的计算
对图 1-7 所示的减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，则 (1-22) 式中 ——分离器中的平衡温度，℃； ——平均摩尔汽化潜热，kJ/kmol。 原料液离开加热器的温度为 (1-23) （3） 汽液平衡关系 平衡蒸馏中，汽液两相处于平衡状态，即两相温度相等，组成互 为平衡。若为理想物系，则有 应用上述三类基本关系，即可计算平衡蒸馏中汽液相的平衡组成及平衡温度。 二、简单蒸馏 1. 简单蒸馏装置与流程 简单蒸馏又称微分蒸馏，是一种间歇、单级蒸馏操作。简单蒸馏装置与流程如图 1-8 所示。原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器中冷凝，冷凝 液作为馏出液产品排入接受器中。随着蒸馏过程的进行，釜液中易挥发组分的含量不断降低， 与之平衡的汽相组成（即馏出液组成）也随之下降，釜中液体的泡点则逐渐升高。当馏出液 平均组成或釜液组成降低至某规定值后，即停止蒸馏操作。在一批操作中，馏出液可分段收 集，以得到不同组成的馏出液。简单蒸馏多用于液体混合物的初步分离。 2. 简单蒸馏的计算
前已述及，在简单蒸馏过程中，馏出液和釜液中易挥发组分的组成逐渐降低，釜温则 逐渐升高，故简单蒸馏为非稳态过程。因此，简单蒸馏的计算应该进行微分衡算。 设在某解间「，釜液量为kol、组成为X,经微分时间dr后，釜液量变为【-让 组成为X一d,蒸出的汽相量为D、组成为。 在dr时间内进行物料衡算，得 总物料衡算 dL=dD 易挥发组分衡算 Lx=(亿-a以x-的+yD 联立以上两式，并略去二阶无穷小量，可得 亚： L y-x 在乙=户，灯及上=W，:范围内积分，可得 号小会 (1-24) 若已知汽液平衡关系，则可由该式确定人K*F及2之间的关系。 设汽液平衡关系可用式1-13表示，代入上式积分，可得 号点受咖 (1-25 2 馏出液的平均组成刀可通过一批操作的物料衡算求得，即 D=F-3 例1-3在常压下将组成为0.6（易挥发组分的摩尔分率）的某理想二元混合物分别 进行平衡蒸馏和简单燕馏，若规定汽化率为1/3，试计算： (1)平衡蒸馏的汽液相组成： (②)简单蒸馏的易挥发组分平均组成及收率。 假设在操作范围内汽液平衡关系为：y=046rx+0.540 解：(1)平衡蒸馏 依题意，液化率为 9=1-113=213
前已述及，在简单蒸馏过程中，馏出液和釜液中易挥发组分的组成逐渐降低，釜温则 逐渐升高，故简单蒸馏为非稳态过程。因此，简单蒸馏的计算应该进行微分衡算。 设在某瞬间 ，釜液量为 Lkmol、组成为 ，经微分时间 后，釜液量变为 、 组成为 ，蒸出的汽相量为 、组成为 y。 在 时间内进行物料衡算，得 总物料衡算 易挥发组分衡算 联立以上两式，并略去二阶无穷小量，可得 在 ， 及 ， 范围内积分，可得 (1-24) 若已知汽液平衡关系，则可由该式确定 F、W、 及 之间的关系。 设汽液平衡关系可用式 1-13 表示，代入上式积分，可得 (1-25) 馏出液的平均组成 可通过一批操作的物料衡算求得，即 例 1-3 在常压下将组成为 0.6（易挥发组分的摩尔分率）的某理想二元混合物分别 进行平衡蒸馏和简单蒸馏，若规定汽化率为 1/3，试计算： (1) 平衡蒸馏的汽液相组成； (2) 简单蒸馏的易挥发组分平均组成及收率。 假设在操作范围内汽液平衡关系为： 。 解：(1) 平衡蒸馏 依题意，液化率为
由号票治8%12 及)=046r+0.549 联立以上两式，求得平衡的汽液相组成分别为 x=05085y-0,7830 (2)简单蒸馏 依题意，得 D=113FW=213F 由号会 广女0品 dx 解得3=0.498 馏出液的平均组成为 刀=g*（g-06+23006-08网)：04 23 易挥发组分的收率为 分析：求解本题的关健是熟练应用物料衡算式和汽液平衡关系式进行平衡蒸馏和简单 蒸馏的计算，理解易挥发组分收率的概念。 原针 汽 图1-7平衡蒸馏装置与流程 图1-8简单蒸馏装置与流程 应完成的习题 1-3常压下对含苯0.6（摩尔分率）的苯一甲苯混合液进行蒸馏分离，原料处理量为 100kmol。物系的平均相对挥发度为2.6，汽化率为0.45，试计算：
由 及 联立以上两式，求得平衡的汽液相组成分别为 (2) 简单蒸馏 依题意，得 由 解得 馏出液的平均组成为 易挥发组分的收率为 分析：求解本题的关键是熟练应用物料衡算式和汽液平衡关系式进行平衡蒸馏和简单 蒸馏的计算，理解易挥发组分收率的概念。 应完成的习题 1-3 常压下对含苯 0.6（摩尔分率）的苯—甲苯混合液进行蒸馏分离，原料处理量为 100kmol。物系的平均相对挥发度为 2.6，汽化率为 0.45，试计算：
(1)平衡蒸馏的汽液相组成： (2)简单蒸馏的馏出液量及其平均组成。 平衡蒸馏和简单蒸馏为单级蒸馏操作过程，通常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对 分离要求又不高的场合。 1-3精馏原理和流程 学习目的 通过本知识点的学习，应掌握精馏过程的基本原理和精馏操作的流程 平衡蒸馏和简单蒸馏为单级分离过程，即仅对液体混合物进行一次部分汽化和冷凝， 故只能对液体混合物进行初步地分离。若使液体混合物得到几乎完全的分离，必须进行多次 部分汽化和冷凝，该过程即所谓的精馏。 一、精馏过程原理 1.多次部分汽化和冷凝 4 图1-9多次部分汽化和冷凝 精馏过程原理可用tx-y图来说明。如图19所示，将组成为F、温度为「？的某混 合液加热至泡点以上，则该混合物被部分汽化，产生汽液两相，其组成分别为和五，此 时乃>x?》本。将汽液两相分离，并将组成为方的汽相混合物进行部分冷凝，则可得到组 成为⅓的汽相和组成为：的液相。继续将组成为乃的汽相进行部分冷凝，又可得到组成为 ⅓的汽相和组成为。的液相，显然>>。如此进行下去，最终的汽相经全部冷凝后， 即可获得高纯度的易挥发组分产品。同时，将组成为1的液相进行部分汽化，则可得到组 成为的汽相和组成为行的液相，继续将组成为行的液相部分汽化，又可得到组成为 片的汽相和组成为对的液相，显然写《巧《对。如此进行下去，最终的液相即为高纯度 的难挥发组分产品
(1) 平衡蒸馏的汽液相组成； (2) 简单蒸馏的馏出液量及其平均组成。 平衡蒸馏和简单蒸馏为单级蒸馏操作过程，通常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对 分离要求又不高的场合。 1-3 精馏原理和流程 学习目的 通过本知识点的学习，应掌握精馏过程的基本原理和精馏操作的流程。 平衡蒸馏和简单蒸馏为单级分离过程，即仅对液体混合物进行一次部分汽化和冷凝， 故只能对液体混合物进行初步地分离。若使液体混合物得到几乎完全的分离，必须进行多次 部分汽化和冷凝，该过程即所谓的精馏。 一、精馏过程原理 1. 多次部分汽化和冷凝 精馏过程原理可用 tx–y 图来说明。如图 1-9 所示，将组成为 、温度为 的某混 合液加热至泡点以上，则该混合物被部分汽化，产生汽液两相，其组成分别为 y1 和 x1，此 时 。将汽液两相分离，并将组成为 y1 的汽相混合物进行部分冷凝，则可得到组 成为 y2 的汽相和组成为 x2 的液相。继续将组成为 y2 的汽相进行部分冷凝，又可得到组成为 y3 的汽相和组成为 x3 的液相，显然 y3> y2> y1。如此进行下去，最终的汽相经全部冷凝后， 即可获得高纯度的易挥发组分产品。同时，将组成为 的液相进行部分汽化，则可得到组 成为 的汽相和组成为 的液相，继续将组成为 的液相部分汽化，又可得到组成为 的汽相和组成为 的液相，显然 。如此进行下去，最终的液相即为高纯度 的难挥发组分产品
由此可见，液体混合物经多次部分汽化和冷凝后，便可得到几乎完全的分离，这就是 精馏过程的基本原理。 2。精馏塔棋型 上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔内进行的，图1-10所示为精馏塔的模型图。 在精馏塔内通常装有一些塔板或一定高度的填料，前者称为板式塔，后者则称为填料塔。现 以板式塔为例，说明在塔内进行的精馏过程。 塔顶产品 冷颜斗 塔底产 图1-10精憎塔模型图1-11塔板上的操作情况 图1-11所示为精馏塔中任意第层塔板上的操作情况。在塔板上，设置升气道（筛孔 泡罩或浮阀等)，由下层塔板（叶1板）上升蒸汽通过第n板的升气道：而上层塔板（广1 板)上的液体通过降液管下降到第板上，在该板上横向流动而流入下一层板。蒸汽鼓泡穿 过液层，与液相进行热量和质量的交换 设进入第n板的汽相组成和温度分别为尸+1和'+，液相组成和温度分别为不1和 t-1, 且+1大于-1,1大于与+1呈平衡的液相组成x+1。由于存在温度差和浓 度差，汽相发生部分冷凝，因难挥发组分更易冷凝，故汽相中部分难挥发组分冷凝后进入液
由此可见，液体混合物经多次部分汽化和冷凝后，便可得到几乎完全的分离，这就是 精馏过程的基本原理。 2. 精馏塔模型 上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔内进行的，图1-10所示为精馏塔的模型图。 在精馏塔内通常装有一些塔板或一定高度的填料，前者称为板式塔，后者则称为填料塔。现 以板式塔为例，说明在塔内进行的精馏过程。 图 1-11 所示为精馏塔中任意第 n 层塔板上的操作情况。在塔板上，设置升气道（筛孔、 泡罩或浮阀等），由下层塔板（n+1 板）上升蒸汽通过第 n 板的升气道；而上层塔板（n-1 板）上的液体通过降液管下降到第 n 板上，在该板上横向流动而流入下一层板。蒸汽鼓泡穿 过液层，与液相进行热量和质量的交换。 设进入第 n 板的汽相组成和温度分别为 和 ，液相组成和温度分别为 和 ， 且 大于 ， 大于与 呈平衡的液相组成 。由于存在温度差和浓 度差，汽相发生部分冷凝，因难挥发组分更易冷凝，故汽相中部分难挥发组分冷凝后进入液