Материальный баланс процесса

 

При обогреве ректификационной колонны непрерывного действия острым паром, который подается в куб колонны под нижнюю тарелку (рис.4), уравнения материального баланса можно составить только через мольные расходы и мольные доли низкокипящего компонента в паровой и жидкой фазах.

 

 

 

Рис. 2 К выводу уравнений материального баланса процесса ректификации при обогреве колонны острым паром.

– соответственно мольные расходы исходной смеси, дистиллята, флегмы, кубового остатка и пара; - соответственно мольные доли низкокипящего компонента в исходной смеси, дистилляте, флегме, кубовом остатке и в паре, поступающем на дефлегматор.

Так как мольный расход пара не изменяется по всей высоте колоны, а изменяется только его состав, то можно составить уравнение материального баланса по всем компонентам, участвующим в процессе (в мольных расходах),

(4)

И уравнение материального баланса по низкокипящему компоненту.

, (5)

Уравнение материального баланса дефлегматора имеет следующий вид:

(6)

а мольный расход кубового остатка определяется как сумма мольных расходов исходной смеси и флегмы, что соответствует мольному расходу жидкости в исчерпывающей части колоны,

(7)

Тогда из уравнения (5) с учетом уравнения (7) получим мольный расход дистиллята

(8)

а из уравнения (7) с учетом уравнения(8) мольный расход кубового остатка

(9)

Мольный расход острого пара определяется уравнением (6).

Для того, чтобы провести расчет материальных потоков по уравнениям (8), (9) и (6) необходимо по заданному массовому расходу рассчитать мольный расход исходной смеси

(10)

Где и - соответственно мольный и массовый расходы исходной смеси;

– мольная масса исходной смеси, рассчитывается в соответствии с уравнением в табл. 6.2 [3].

Массовый расход исходной смеси:

Mольный расход исходной смеси:

Мольный расход кубового остатка:

 

Мольный расход дистиллята:

Мольный расход кубового остатка:

Отсюда

Материальный баланс дефлегматора:

0,016+ = (1+1,0665)

Mатериальный баланс по низкокипящему компоненту:

0.0096=0.0096

Проверка результатов вычислений осуществляется по уравнению

(11)

Необходимые для вычислений значения и R определены ранее.

В случае выполнения равенства (11) мольные расходы дистиллята, кубового остатка и острого пара переводим в массовые расходы

Где - соответственно массовые и мольные расходы дистиллята, кубового остатка и острого пара,

- мольные массы дистиллята, кубового остатка и острого пара соответственно.

 

 

Мольная масса дистиллята:

Мольная масса кубового остатка:

Мольная масса острого пара:

Мольный расход дистиллята:

Мольный расход кубового остатка:

Мольный расход острого пара:

В дальнейшем расход греющего (острого) пара следует уточнить при решении уравнения теплового баланса колонны.