一、平衡蒸馏

平衡蒸馏为单级蒸馏操作，又称为闪蒸。它是将混合液在压力P₁下加热，然后通过减压阀使压力降低至P₂后进入分离器。过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的气、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，从而实现混合液的初步分离。如图1就是平衡蒸馏的装置，其特点是可以连续或间歇操作，主要用于初步分离场合。

                                    图1 平衡蒸馏的装置简图

平衡蒸馏计算所应用的基本关系是物料衡算、热量衡算和气液平衡关系。以两组分混合液的闪蒸为例。

1、物料衡算

对图1所示的连续平衡蒸馏装置作物料衡算，可得

总物料  F=D+W

易挥发组分  FxF=Dy+Wx

设液化率q=W/F，则气化率1-q=D/F

则联立上两式，得

上式表标平衡蒸馏中气液相平衡组成的关系，因平衡蒸馏中q为恒定值，故上式为直线方程，在x-y图上，其代表通过点（xF,xF）的直线，斜率为q/(q-1)。

2、热量衡算

对图1所示的加热器作热量衡算，若加热器的热损失可忽略，则

原料液节流减压后进入分离器，此时物料放出的显热等于部分汽化所需的潜热，即

原料液离开加热器的温度可由上式求得，即

3、气液平衡关系

平衡蒸馏中，气液两相处理平衡状态，即两相温度相同，组成互为平衡。若为理想溶液，则有

注意：在平衡蒸馏中，气液组成关系同时满足平衡方程与物料衡算方程。

二、简单蒸馏

简单蒸馏又称为微分蒸馏，也是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。简单蒸馏装置如图2所示。混合液在蒸馏釜名受热后部分汽化，产生的蒸气随即进入冷凝器2中冷凝，冷凝液不断流入接受器3中，作为馏出液产品，由于气相中组成y大于液相组成x，因此随着过程的进行，釜液中液相组成不断下降，使得与之平衡的气相组成（馏出液组成）亦随之降低，而釜内液体的泡点逐渐升高。通常当馏出液平均组成或釜残液组成降至某规定值后，即停止蒸馏操作。在一批操作中，馏出液可分批收集，以分别得到不同组成的馏出液。简单蒸馏多用于混合液的初步分离。

图2 简单蒸馏装置

简单蒸馏是非稳态过程，虽然瞬间形成的蒸气与液体可视为互为平衡，但形成的全部蒸气并不与剩余的液体相平衡。因此简单蒸馏的计算应该作微分衡算。

假设简单蒸馏某瞬间釜液量为L kmol，组成为x，经微元时间dt后，釜液量变为L-dL、组成变为x-dx，而蒸出的馏出液量为dD、组成为y，且y与x呈平衡关系。在dt时间内作物料衡算，即

总物料 dD=dL

易挥发组分 Lx=(L-dL)(x-dx)+ydD

联立以上两式，并略去二阶无穷小量，得

设初始时，釜液量为F， 组成为xF；结束时，釜液量为W，组成为xW。

则可得

上式为简单蒸馏过程物料衡算关系，其表示馏出液组成、釜残液组成与釜残液量（或馏出液量）之间的关系。

或蒸馏的溶液为理想溶液，满足气液平衡关系

将此关系代入简单蒸馏过程的物料衡算关系，积分可得

馏出液的平均组成，可通过一批操作的物料衡算求得，即

总物料  

易挥发组分 

联立得馏出液的平均组成：