Тепловой баланс ректификационной колонны
Тепловой баланс ректификационной колонны непрерывного действия выражается равенством:
Q1 + Gfcf tf + RGdcdtd = Gd(R + 1)(rd – cdtd) + Gwcwtw + Qп, (24)
где Q1 — расход теплоты в кубе, Дж/ч; cf, cd и cw — удельные теплоемкости, соответственно, исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, Дж/(кг⋅К); tf, td и tw — температуры, соответственно, исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, К; rd — теплота парообразования дистиллята, Дж/кг; Qп — потери теплоты в окружающее пространство, Дж/ч.
Далее из уравнения (24) определяется расход теплоты в кубе ректификационной колонны:
Q1 = Gd(R + 1)rd + Gdcdtd + Gwcwtw + Gfcftf + Qп, (25)
Если кипятильник нагревается водяным паром, его расход на проведение процесса определяется как:
где iʺ и iʹ — энтальпия, соответственно, водяного пара и конденсата, кДж/кг. Работа ректификационной колонны связана с обменом энергии между фазами. В колонне тепло подводится с сырьем и нагревателем, а уходит с дистиллятом, кубовым остатком и холодильником. Общий тепловой баланс ректификационной колонны:
Qf + Qн = Qd + Qw + Qх. (27)
где Qf — количества тепла, вносимого с сырьем; Qн — количество тепла, вносимого нагревателем; Qd — количество тепла, уходящего с дистиллятом; Qw — количество тепла, уносимого с кубовым остатком; Qх — количество тепла, отводимое холодильником-конденсатором. При заданных составах и отборах дистиллята и остатка величины Qd и Qw — постоянная величина:
Qf + (Qн – Qх) = Qd + Qw = const. (28)
При неизменной температуре и составе сырья Qf = const, тогда величина (Qн – Qх) = const.
|