西北大学：《化工原理》课程教学资源（课件讲稿）第九章 蒸馏与精馏 9.3 平衡蒸馏与简单蒸馏

西北大学化工原理 物料衡算、热量衡算、平衡方程为基础. 一 平衡蒸馏 1 流程 第三节 平衡蒸馏与简单蒸馏 e , rtyD of , txF 原料 T P ) ( 两相的平均温度 te −−− 泡点温度 闪蒸后汽液 r − − − 汽化潜热 KKmolJ c p 平均摩尔比热 ./K, −−− 混合液的 et 加热炉 e , txW

西北大学化工原理 物料衡算、热量衡算、平衡方程为基础. 一 平衡蒸馏 1 流程 第三节 平衡蒸馏与简单蒸馏 e , rtyD of , txF 原料 T P ) ( 两相的平均温度 te −−− 泡点温度 闪蒸后汽液 r − − − 汽化潜热 KKmolJ c p 平均摩尔比热 ./K, −−− 混合液的 et 加热炉 e , txW

西北大学化工原理 设液相产物占总加料量的分率为 q,即, FqDq FW = = − )1(, ⎩⎨⎧ += += WxDyFx WDFf 总组分 轻组分 联立求解得 整理成y的表达式 q q f q xy xx F D xxy q f 1 1 1 1 − − − − −= −== 2 物料衡算 ⎩⎨⎧ += += WxDyFx WDFf q q f q xy xx F D xxy q f 1 1 1 1 − − − − −= −==

西北大学化工原理 设液相产物占总加料量的分率为 q,即, FqDq FW = = − )1(, ⎩⎨⎧ += += WxDyFx WDFf 总组分 轻组分 联立求解得 整理成y的表达式 q q f q xy xx F D xxy q f 1 1 1 1 − − − − −= −== 2 物料衡算 ⎩⎨⎧ += += WxDyFx WDFf q q f q xy xx F D xxy q f 1 1 1 1 − − − − −= −==

西北大学化工原理 加热炉的热流量 )( 0 = P −tTFcQ 节流减压后,物料放出显热供自身汽化,所以 p e eP c r qtT FrqDrtTFc )1( )1()( −+= − = = − 3 热量衡算

西北大学化工原理 加热炉的热流量 )( 0 = P −tTFcQ 节流减压后,物料放出显热供自身汽化,所以 p e eP c r qtT FrqDrtTFc )1( )1()( −+= − = = − 3 热量衡算

西北大学化工原理 即：两相温度相同,组成互成平衡，则： = xfy )( 对理想溶液 x x y −+ )1(1 = α α 平衡温度 与组成 e t x xft )( e 应满足泡点方程 = 4 特征方程: 平衡蒸馏中可假设汽,液两相处于平衡状态

西北大学化工原理 即：两相温度相同,组成互成平衡，则： = xfy )( 对理想溶液 x x y −+ )1(1 = α α 平衡温度 与组成 e t x xft )( e 应满足泡点方程 = 4 特征方程: 平衡蒸馏中可假设汽,液两相处于平衡状态

西北大学化工原理 f f = 时 y, = xxx ),( ff 点 xxf 若已知 作斜率为 qq −1 的直线．该直线与平衡线 = xfy )( 相交与一点 . ,),(FcQ . )t( )1( , ., 0p . 器进行设计计算 可对预热 加热温度便可算出所需热流量 泡点 再根据 求出 再根据泡点曲线图 可求出平衡温度 点的坐标便是所求的汽 液相组成 tKAQtT c r qtT e p e e Δ=−= −+= )(, , ff 则过 点 xxfq e t x f e f x e 5、平衡蒸馏的图解计算：

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西北大学化工原理 平衡蒸馏的图解 1.0 x xF 0 f e te y 泡点 ( te~x ) 1.0 平衡蒸馏的图解

西北大学化工原理 平衡蒸馏的图解 1.0 x xF 0 f e te y 泡点 ( te~x ) 1.0 平衡蒸馏的图解

西北大学化工原理 它是间歇操作,属于非 定态过程,对非定态过程 须取一时间微元dτ ,在dτ时间作物衡和热衡. y x W 二 简单蒸馏

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西北大学化工原理 )( ln , , : ))(( , ).( 1 2 2 1 xfy xy dx W W xy dx W dw dxxdwWydwWx d dw dxxx X X = − = − = −−+= − ∫ 特征方程仍为 积分 得 忽略二阶微分 则 可得 对时间微元作易挥发组分的物衡 如果 τ时间内蒸出物料量为 釜内液体相应的由 降为 1、简单蒸馏过程的数学描述 W，x，y——分别为某瞬时釜中液体量， 液体浓度以及汽相浓度

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西北大学化工原理 将特征方程 = xfy )( 代入物料衡算式中 ] 11 [ln ln 1 1 ln )1(1 )( ln 1 2 2 1 2 1 2 1 1 2 x x x x W W x x y xxf dx W W x x − − + − = −+ = − = ∫ α α α α 分得 若为理想溶液 代入上式积 2 简单蒸馏过程计算

西北大学化工原理 将特征方程 = xfy )( 代入物料衡算式中 ] 11 [ln ln 1 1 ln )1(1 )( ln 1 2 2 1 2 1 2 1 1 2 x x x x W W x x y xxf dx W W x x − − + − = −+ = − = ∫ α α α α 分得 若为理想溶液 代入上式积 2 简单蒸馏过程计算

西北大学化工原理 )( )( . , , ).( 21 1 2 2 1 1 2 11 22 1,1 2 2 xx WW W xy xWxWWWy y xW x W − − += −=− 可求出馏出液的平均组 成 对全过程易挥发组分作 物料衡算 已知 若规定 便由上式可求出 残液量 P67例9-2 平衡蒸馏与平衡 蒸馏的比较

西北大学化工原理 )( )( . , , ).( 21 1 2 2 1 1 2 11 22 1,1 2 2 xx WW W xy xWxWWWy y xW x W − − += −=− 可求出馏出液的平均组 成 对全过程易挥发组分作 物料衡算 已知 若规定 便由上式可求出 残液量 P67例9-2 平衡蒸馏与平衡 蒸馏的比较