Материальный баланс процесса ректификации

При составлении материального баланса принимаются следующие допущения:

1. Все тепло подводится с водяных глухим паром в кипятильнике.

2. Сырьевая смесь подается в колонну подогретой до температуры кипения в жидком виде.

3. Мольные теплоты испарения НКК и ВКК одинаковы, следовательно, каждый кмоль пара при своей конденсации испаряет 1 кмоль жидкости (но не на 1 кг) ( согласно правилу Трутона ). Поэтому количество молей паровой фазы, поднимающейся вверх по колонне, в любом сечении колонны одинаково.

4. При конденсации в дефлегматоре не происходит изменение состава пара, следовательно, состав пара, уходящего из колонны, равен составу образующегося дистиллята.

5. При испарении жидкости в кубе также не происходит изменения её состава, т.е. состав пара, выходящего из куба и поступающего на нижнюю тарелку, равен составу кубового остатка. Это справедливо при малых концентрациях НКК.

Баланс составляется в кмолях и мольных долях.

, ,  - кмоль/час;

, ,  - мольные доли НКК;

Флегмовое число    R= .

Это отношение количества флегмы  к количеству дистиллята .

Материальный баланс для всей колонны:

= +  - полный баланс

=  +  - баланс по НКК

Количество пара, поднимающегося по колонне:

 =  +  =  R + =  (R+1).

Уравнения рабочих линий

Для построения рабочих линий колонны составим материальный баланс для элемента dF:

dy = Ldx.

a) Верхняя часть: 

;

 = ;

Т.к. = , то:

(R+1) ( -y) = R ( - x);

;

Уравнение рабочей линии укрепляющей части колонны: прямая в координатах: y - x, tgα = ;   B = ;

b) Нижняя часть:

;

Обозначим F = ;

= ;

(R+1) (y - ) = (R+F)(x - );

Т.к. = , то:

(R +1) (y - ) = (R + F)(x - );

; где F = ;

Это уравнение рабочей линии нижней (исчерпывающей) части колонны.

Построение рабочих линий на y-x диаграмме

Откладываем на оси у отрезок B = ;

Зная величину R:

Верх колонны: = ;

Куб колонны:  = ;

 

Вторую точку нижней рабочей линии, решая совместно систему уравнений:

=  + ;

= + ;

r wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> = ;

= f x + - f ;

Из баланса для всей колонны:

= + ;

Заменим =  и разделим на : = f

;

Сравнивая уравнения, находим x = xf, т.е. линия пересечения в точке, лежащей на вертикали x f. Необходимо отметить, что рабочие линии, в отличие от абсорбции, располагаются под линией равновесия: это свидетельствует, по существу, о десорбции НКК, испарению его из жидкости. При питании насыщенными парами -> пересечение на линии yf, по колонне не меняется расход жидкости.