第三节平衡蒸馏与简单蒸馏

第三节平衡蒸馏与简单蒸馏§6.3.1平衡蒸馏一．过程的数学描述蒸馏过程的数学描述包括物料衡算式、热量衡算式及反映具体过程特征的方程，现分别叙述。1．物料衡算设原料液摩尔流量为F，kmol/s；摩尔分率molfrac.xf；汽相产品摩尔流率为D，kmol/s；摩尔分率molfrac.yD，温度为tC；液相产物摩尔流率为W，kmol/s；摩尔分率molfrac.x，温度为tC。对此连续定态过程作物料衡算可得：总物料衡算：F=D+W易挥发组分的衡算：两式联立可得：设液相产物占总加料量F的分率为q，q叫做液化率，，其值0q1；而D/F叫做汽化率，，代入上式得：2．热量衡算设Cp——混合液的平均摩尔比热，kJ/kmol·Kγ——平均摩尔汽化热，kJ/kmol；则单位时间内加热器提供的热量为：节流减压，液体部分汽化所需的热量来自于物料放出的显热，即∴3．过程特征方程式闪蒸过程中汽液两相可认为互成平衡。即y与x满足相平衡方程式若为I.S.，则平衡温度te与组成x应满足泡点方程，二．平衡蒸馏过程的计算对于I.S.，若q给定，则联立可求得y，x。对于非理想溶液，难以用数学式表达平衡关系，通常采用图解得到y，x。图解方法的步骤为①作出P一定下的平衡曲线（y-x曲线）②作出q线，由若x=xf，则y=xf，点e（xf，xf）落在对角线上。所以可通过点e（xf，xf），斜率作出q线（ef线）③q线（ef线）与平衡线的交点d坐标即为所求。当然，将这种图解法用于理想溶液也是很方便的。特别是需要求出多对组成时，较解联立方程简便，考察（1-q）对y，x的影响时，显得十分清晰。将得到的液相组成x代入泡点方程中求得te，再由te求得T，然后求得Q。例6-2§6.3.2简单蒸馏一．简单蒸馏过程的数学描述与平衡蒸馏比较，简单蒸馏是一个时变过程（非稳态过程）。因此对简单蒸馏必须取一个时间微元dτ，对该时间微元的始末作物料衡算。设W表示τ时刻釜中的液体量，它随时而变，由初态W1变至终态W2；x表示τ时刻釜中的液体的浓度，它由初态x1降至终态x2；y表示dτ时间内由釜中蒸出汽体的浓度；dW表示dτ时间内蒸出的汽体量。现对dτ内作易挥发组分的物料衡算，得略去二阶无穷小量，则得积分∴，其中满足相平衡方程二．简单蒸馏过程的计算对于I.S.，则代入上式积分得由于W1，x1为已知（初态），若给定x2，则得W2馏出液的平均浓度：例6-3