Тепловой баланс ректификационной колонны

Тепловой баланс ректификационной колонны непрерывного действия выражается равенством:

Q₁ + G_fc_f t_f + RG_dc_dt_d = G_d(R + 1)(r_d – c_dt_d) + G_wc_wt_w + Q_п, (24)

где Q₁ — расход теплоты в кубе, Дж/ч; c_f, c_d и c_w — удельные теплоемкости, соответственно, исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, Дж/(кг⋅К); t_f, t_d и t_w — температуры, соответственно, исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, К; r_d — теплота парообразования дистиллята, Дж/кг; Q_п — потери теплоты в окружающее пространство, Дж/ч.

Далее из уравнения (24) определяется расход теплоты в кубе ректификационной колонны:

Q₁ = G_d(R + 1)r_d + G_dc_dt_d + G_wc_wt_w + G_fc_ft_f + Q_п, (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:

Q_f + Q_н = Q_d + Q_w + Q_х. (27)

где Q_f — количества тепла, вносимого с сырьем; Q_н — количество тепла, вносимого нагревателем; Q_d — количество тепла, уходящего с дистиллятом; Q_w — количество тепла, уносимого с кубовым остатком; Q_х — количество тепла, отводимое холодильником-конденсатором. При заданных составах и отборах дистиллята и остатка величины Q_d и Q_w — постоянная величина:

Q_f + (Q_н – Q_х) = Q_d + Q_w = const. (28)

При неизменной температуре и составе сырья Q_f = const, тогда величина (Q_н – Q_х) = const.