食品工程原理 吸收与蒸馏（中国农业大学食品学院）

对于双组分体系，xA+xB＝1，yA+yB＝1， 略去下标，并代入α之表达式得：

y 1?y即 y???x1?x?x

1?(??1)xy?(??1)y或 x??上两式称为汽液平衡方程。

由α的大小可以判断某混合物能否用蒸馏方法分离和分离的难易程度：

① α＞l，则yA＞xA（表示组分A较B容易挥发 ），α越大，分离越容易；

②α=1，则yA=xA ，此时不能用普通蒸馏方法分离。

在蒸（精）馏计算中，α常取塔顶、进料处和塔底三处的几何平均值。

7.4.2蒸馏与精馏原理 7.4.2.1 平衡蒸馏

平衡蒸馏装臵如图所示。

原料液经加热器加热后通过节流阀进入闪

蒸罐（分离器），在分离器内发生闪蒸过程。平衡关系：yD与xw互成平衡。

闪蒸计算的基础是物料衡算、热量衡算和平衡关系。

(1)物料衡算 总物料 F=D+W 对A组分 FxF=DyD+Wxw 将两式联立，可得：

WF?xD?xFxD?xW?q 称为液化率。

xF?

yD?qq?1xW?q?1

上式称为q线方程。 (2)热量衡算

加热器的热流量为： Q=FCP(T-t0)

物料在分离器内闪蒸，有： FCP(T-tb)=（1-q）Fr 或

T?tb?(1?q)rCP

式中：CP-混合物料的平均摩尔比热容，

kJ／(kmol〃℃)；

r-平均摩尔汽化热，kJ/kmol； t0、T、tb-分别为物料的初始、预热后（节流前）和节流后平衡温度（泡点），℃。 (3)相平衡关系

yD与xw互成平衡，若为理想物系，有：

yD??xw1?(??1)xw

7.4.2.2 简单蒸馏

简单蒸馏的流程如下图所示：

一般为间歇式操作，为非稳态过程。

平衡关系：任一瞬间形成的蒸汽与液相互成平衡；但形成的全部蒸汽（塔顶产品）不与

剩余液体相平衡。

故其又称为微分蒸馏。

设F，W-为原料液及最终残液量，kmol； y，x-分别为任一瞬时τ的汽、液相摩尔分率；L-任一瞬时釜内的液体量，kmol。 在微元时间dτ内对釜内液相作物料衡算： 总物料 dD=dL

易挥发组分 Lx=（L-dL）（x-dx）+ydD 上两式联立并略去高阶微量，整理可得：

dL

L?dxy?xxW

积分可得：

W ?FdLL??xFdxy?x

或