簡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，通過加熱介質如蒸氣、加熱油等進行加入使其逐漸蒸發，蒸發出的汽相物質進入冷凝器冷卻，最終獲得需要的產品，使原溶液得到簡單的分離。在簡單蒸餾的過程中，投入容器的溶液濃度逐步發生變化，重組分濃度越來越高，而輕組分濃度越來越少；而且在蒸餾過程中，汽相組分也不斷發生變化。簡單蒸餾的基本流程如圖1所示。

圖1. 簡單蒸餾基本流程 

      在簡單蒸餾過程中，料液是一次性投入到一容器中，而且蒸餾過程汽液濃度都不斷的變化，因此簡單蒸餾過程屬于微分操作過程，過程狀態隨時間而不斷變化。此外，由于是一次性投料，其也是間歇性操作。該過程在相圖中的表示如圖2所示。假設某組成為0.6的混合溶液一次性加入到蒸餾釜中，逐漸升溫進入汽液兩相區直至b線，此時溶液分為汽液兩相，汽相被收集冷凝，液相則繼續被加熱；加熱慢慢達到a平衡線，此時汽相組成中輕組份減少，而液相中重組份進一步增加；再加熱，可達到c平衡線，假設此時液相組成已經到達蒸餾要求, 則停止加熱；最終將獲得的液相和汽相分別收集起來。在加熱過程中，汽相中輕組份組成在露點上逐漸降低，而液相中的重組份組成逐漸增加，此過程為非穩態的微分過程，因此簡單蒸餾也稱為微分蒸餾。

圖2 相圖表示簡單蒸餾的微分操作過程

簡單（微分）蒸餾過程的計算。假設該過程的各參量如下：

F、W ——一次性加入釜內的料液量和微分蒸餾結束后的殘液量，kmol；

x₁、x₂——原料液和蒸餾后殘留液中易揮發組分組成，mol/mol；

L——某一瞬間釜內的液相量，kmol；

x、y——某一瞬間的液汽組成，mol/mol。

假設經過微分時間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，則對易揮發組分，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dLdx約等于0，從而得如下方程：

所以:

對上式進行積分，dL的變化為F變到W，與此同時dx的變化范圍為x1到x2，因此有：

對其進行定積分計算，則得：

觀察上式，y為與x相平衡時的汽相中易揮發組份，必須借助相平衡性質才能獲得完整的解，也即離開相平衡性質，不可能完成蒸餾的計算。下面假設了汽液平衡的三種不同情況進行求解。

（1）對于理想溶液 ，平衡關系可表達為：

將該式代入進行積分可獲得：

該式為簡單蒸餾的基本方程，將溶液濃度和組份及相平衡性質進行了關聯，其中α是相對揮發度。

    （2）假設在簡單蒸餾的操作條件范圍內平衡線可近似地用直線表示：

      y = mx + b

將該式帶入進行積分可獲得：

其中m是相平衡參數。

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

    從以上計算過程可知，簡單蒸餾過程的計算實質就是物料衡算結合相平衡方程，當然這里并未涉及到冷/熱負荷的計算。