フラッシュ蒸留：連続一段分離

蒸気

液原料xF, F

留出液y, D

凝縮器（全縮器）

缶出液xW, W

減圧弁

加熱器

物質収支

F D W [mol.s-1] xFF yD xWW

変数 6個，式 2個，平衡 1個；given：F, xF

（エンタルピー収支：液 h，ガス H=h+λ（組成によらない）

)hWD)h(hWHDQhF in

加熱器で与える熱量 DQ ni ）

平衡条件

フラッシュ缶に於いて温度・圧力は一定

→xwと yは平衡。 y f (xw )

フラッシュ蒸留：連続一段分離

蒸気

液原料xF, F

留出液y, D

凝縮器（全縮器）

缶出液xW, W

減圧弁加熱器

物質収支

F D W [mol.s-1] xFF yD xWW

変数 6個，式 2個，平衡 1個；given：F, xF

（エンタルピー収支：液 h，ガス H=h+λ（組成によらない）

)hWD)h(hWHDQhF in

加熱器で与える熱量 DQ ni ）

0 x 1図 気液平衡線図（全圧一定）

1

y

0（xF,xF）

（xW,y）

slope = -W/D

D小加熱量小，xw ⇒ xF

D大加熱量大，y ⇒ xF（全て蒸発）

平衡条件

フラッシュ缶に於いて温度・圧力は一定

→xwと yは平衡。 y f (xw )

物質収支より

WDxF yxF xW

解法１：図解法

解法２：α一定の場合

1)1(

xxy

との交点

フラッシュ蒸留

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1x(MeOH) [-]

y(M

eOH

) [-]

60

70

80

90

100t vs xt vs y

MeOH/ H2O, P=1 atm

【解答】(1) F(xF,xF)= ( ， )をプロット。

(2) フラッシュ蒸留の物質収支式

を用いる。D=0.25，W=0.75より，傾き-W/D＝ の直線を引く。

(3) 平衡線との交点Ｉより，出口組成Ｉ( ， )と求まる。

(4) 出口組成より温度組成線図を読み取り，フラッシュ缶の温度は ℃

【問】図はメタノール(MeOH)/水系の気液平衡線図である。供給組成をMeOH=0.5とする。フラッシュ蒸留で原料の25%を蒸気として得た。

蒸気，液組成，および温度を求めよ。

WDxF yxF xW

I

Flash蒸留法

供給組成をMeOH=0.5とする。(1) フラッシュ蒸留で原料の25%を蒸気として得た。蒸気，液組成，および温度を求めよ。

(6) 温度組成線図より，x=0.42の温度を求める。 t=75℃ 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1x(MeOH) [-]

y(M

eOH

) [-]

60

70

80

90

100

Tem

pera

ture

[C

] t vs xt vs y

MeOH/ H2O, P=1 atm

F(0.5, 0.5)

(1) ｘｙ線図を作成する

(2) F(xF,xF)=F(0.5, 0.5)をプロット

(3) D=0.25, W=F-D=0.75より，W/D=3

(4) Fを通って，傾き-3の直線を引く

(5) ｘｙ線図との交点より，(x, ｙ)を求める。 (x, y)=(0.42, 0.74)

フラッシュ蒸留：連続一段分離

蒸気

液原料xF, F

留出液y, D

凝縮器（全縮器）

缶出液xW, W減圧弁

加熱器

一段分離 ⇒ 高純度化は困難

（xF,xF）

slope = -W/D

図ａフラスコを多段回収量が少ない！

図c蒸気を上の段へ（熱の有効利用）

図ｂ

還流：液を下の段へ

図d塔の中で多段化

連続蒸留塔：高度分離を可能とする。(化学プロセスの分離のほとんどは蒸留法）

塔の中にコンパクトに配置

フラスコを多数ならべて連続的に分離 蒸留塔の実際

（日揮㈱のホームページより）化学プラントの例

（エチレン・プロピレンプラン）

（日揮㈱のホームページより）化学プラントの例

（エチレン・プロピレンプラン）

（日揮㈱のホームページより）化学プラントの例

（エチレンプラント）

留出液D

凝縮器

還流L

供給液

リボイラー（再沸器）

濃縮部

回収部

缶出液

R LD

還流比

缶出液 W, xW

留出液

D, xD (=y1)還流 Lc

供給F, zF

1

n

n+1

1

m

m+1

Vn+1, yn+1

Ln, xn

L’m, xmV’m+1, ym+1

V1, y1

L1, x1

留出液D

凝縮器

還流L

供給液

リボイラー（再沸器）

濃縮部

回収部

缶出液

R LD

還流比

缶出液 W, xW

留出液

D, xD (=y1)還流 Lc

供給F, zF

1

n

n+1

1

m

m+1

Vn+1, yn+1

Ln, xn

L’m, xmV’m+1, ym+1

V1, y1

L1, x1