簡(jiǎn)單蒸餾是指將需要處理的溶液一次性的加入或投入到某一容器中，通過(guò)加熱介質(zhì)如蒸氣、加熱油等進(jìn)行加入使其逐漸蒸發(fā)，蒸發(fā)出的汽相物質(zhì)進(jìn)入冷凝器冷卻，最終獲得需要的產(chǎn)品，使原溶液得到簡(jiǎn)單的分離。在簡(jiǎn)單蒸餾的過(guò)程中，投入容器的溶液濃度逐步發(fā)生變化，重組分濃度越來(lái)越高，而輕組分濃度越來(lái)越少；而且在蒸餾過(guò)程中，汽相組分也不斷發(fā)生變化。簡(jiǎn)單蒸餾的基本流程如圖1所示。

圖1. 簡(jiǎn)單蒸餾基本流程 

      在簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程中，料液是一次性投入到一容器中，而且蒸餾過(guò)程汽液濃度都不斷的變化，因此簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程屬于微分操作過(guò)程，過(guò)程狀態(tài)隨時(shí)間而不斷變化。此外，由于是一次性投料，其也是間歇性操作。該過(guò)程在相圖中的表示如圖2所示。假設(shè)某組成為0.6的混合溶液一次性加入到蒸餾釜中，逐漸升溫進(jìn)入汽液兩相區(qū)直至b線，此時(shí)溶液分為汽液兩相，汽相被收集冷凝，液相則繼續(xù)被加熱；加熱慢慢達(dá)到a平衡線，此時(shí)汽相組成中輕組份減少，而液相中重組份進(jìn)一步增加；再加熱，可達(dá)到c平衡線，假設(shè)此時(shí)液相組成已經(jīng)到達(dá)蒸餾要求, 則停止加熱；最終將獲得的液相和汽相分別收集起來(lái)。在加熱過(guò)程中，汽相中輕組份組成在露點(diǎn)上逐漸降低，而液相中的重組份組成逐漸增加，此過(guò)程為非穩(wěn)態(tài)的微分過(guò)程，因此簡(jiǎn)單蒸餾也稱(chēng)為微分蒸餾。

圖2 相圖表示簡(jiǎn)單蒸餾的微分操作過(guò)程

簡(jiǎn)單（微分）蒸餾過(guò)程的計(jì)算。假設(shè)該過(guò)程的各參量如下：

F、W ——一次性加入釜內(nèi)的料液量和微分蒸餾結(jié)束后的殘液量，kmol；

x₁、x₂——原料液和蒸餾后殘留液中易揮發(fā)組分組成，mol/mol；

L——某一瞬間釜內(nèi)的液相量，kmol；

x、y——某一瞬間的液汽組成，mol/mol。

假設(shè)經(jīng)過(guò)微分時(shí)間dt后，液相量減少dL，液相組成變化了dx。以蒸餾釜為衡算范圍，則對(duì)易揮發(fā)組分，蒸餾dt前后的微分物料衡算為：

上式整理后得：

在微分蒸餾中，由于dL和dx均為較小值，因此合理假設(shè)dLdx約等于0，從而得如下方程：

所以:

對(duì)上式進(jìn)行積分，dL的變化為F變到W，與此同時(shí)dx的變化范圍為x1到x2，因此有：

對(duì)其進(jìn)行定積分計(jì)算，則得：

觀察上式，y為與x相平衡時(shí)的汽相中易揮發(fā)組份，必須借助相平衡性質(zhì)才能獲得完整的解，也即離開(kāi)相平衡性質(zhì)，不可能完成蒸餾的計(jì)算。下面假設(shè)了汽液平衡的三種不同情況進(jìn)行求解。

（1）對(duì)于理想溶液 ，平衡關(guān)系可表達(dá)為：

將該式代入進(jìn)行積分可獲得：

該式為簡(jiǎn)單蒸餾的基本方程，將溶液濃度和組份及相平衡性質(zhì)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，其中α是相對(duì)揮發(fā)度。

    （2）假設(shè)在簡(jiǎn)單蒸餾的操作條件范圍內(nèi)平衡線可近似地用直線表示：

      y = mx + b

將該式帶入進(jìn)行積分可獲得：

其中m是相平衡參數(shù)。

    （3）假設(shè)平衡線為過(guò)原點(diǎn)的直線，即第（2）種情況中b=0，則積分后可得：

    從以上計(jì)算過(guò)程可知，簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程的計(jì)算實(shí)質(zhì)就是物料衡算結(jié)合相平衡方程，當(dāng)然這里并未涉及到冷/熱負(fù)荷的計(jì)算。