蒸留
単蒸留の設計計算(レイリーの式)
一定相対揮発度を仮定し、初期釜液組成と目標釜液組成から留出量、最終釜液量、平均留出組成を計算します。
入力
kPa
軽沸点側にしたい成分をAにしてください。
kPa
kmol
mol frac
mol frac
計算結果
入力値を入れて「計算する」を押してください
計算式
単蒸留では、釜液組成が変化しながら発生する蒸気を抜き出すため、レイリーの式で釜液量と組成の関係を扱います。
$$ \ln\frac{W_0}{W} = \int_{x_W}^{x_0}\frac{dx}{y^*(x)-x} $$
このツールでは相対揮発度を一定とし、平衡蒸気組成を次式で近似します。
$$ \alpha_{AB}=\frac{P_A^{sat}}{P_B^{sat}}, \qquad y^*(x)=\frac{\alpha_{AB}x}{1+(\alpha_{AB}-1)x} $$
留出量と平均留出組成は物質収支から求めます。
$$ D = W_0-W, \qquad \bar{x}_D = \frac{W_0x_0-Wx_W}{D} $$
- $W_0$:初期釜液量[kmol]
- $W$:最終釜液量[kmol]
- $D$:留出量[kmol]
- $x_0$:初期釜液中の軽沸点成分モル分率[-]
- $x_W$:最終釜液中の軽沸点成分モル分率[-]
- $\bar{x}_D$:平均留出組成[-]
- $y^*(x)$:液組成 $x$ と平衡な蒸気組成[-]
- $P_i^{sat}$:成分 $i$ の飽和蒸気圧[kPa]
- $\alpha_{AB}$:成分A/Bの相対揮発度[-]
適用範囲と注意事項
- 二成分系の単蒸留を対象にした概算です。
- 相対揮発度は蒸留中に一定とみなします。
- 飽和蒸気圧は代表温度での値を入力してください。
- ホールドアップ、熱損失、非理想性、蒸留速度の時間変化は考慮していません。
参考資料
書籍
絵とき「蒸留技術」基礎のきそ
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