МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ

Материальный и тепловой балансы составляют для установившегося режима колонны, учитывая, что сумма материальных и тепловых потоков, поступающих в колонну, равна сумме материальных и тепловых потоков, покидающих ее.

Pиc. 4.10. Схема верхней части ректификационной колонны:

I - холодное орошение; II - пары бензина; III - водяные пары.

Рис. 4.11. Схема ректификационной колонны:

I - сырье; II - фракция 85-190 °С; III - фракция 190-240 °С; IV - фракция 240-350 ^оС; V - мазут; VI - водяной пар; VII - первое циркуляционное орошение; VIII - второе циркуляционное орошение.

Рис. 4.12. Схема материальных потоков в ректификационной колонне.

Материальный баланс колонны может быть составлен в массовых единицах или процентах. Результаты расчета материального баланса колонны для ректификации сложных смесей сводят в таблицу.

На рис. 4.12 дана схема колонны со следующими обозначениями: G - масса сырья, кг/ч; D - масса ректификата, кг/ч; R - остаток, кг/ч. Материальный баланс при установившемся режиме можно записать следующим образом:

(4.6)

Материальный баланс колонны по компоненту i представляется уравнением

(4.7)

где - массовые доли компонента i в сырье, ректификате и остатке.

При расчете колонны величины G и известны. Задаваясь четкостью ректификации, определяют величину D. Для этой цели пользуются уравнением, полученным после совместного решения равенств (4.6) и (4.7)

Тепловой баланс колонны учитывает все тепло, вносимое в колонну и выносимое из нее. Согласно закону сохранения энергии, можно написать (без учета потерь тепла в окружающую среду)

(4.8)

где - суммарное тепло, входящее в колонну, Вт или кДж/ч; - суммарное тепло, выходящее из колонны, Вт или кДж/ч.

Тепло, вводимое в колоннy (см. рис. 4.12):

1) с сырьем, нагретым до температуры t₀ (Q_c, Вт или кДж/ч)

где - энтальпия сырья, кДж/кг.

Если идет частичное испарение и доля отгона равна , то тепло, вносимое в колонну, будет равно

2) с водяным паром, подаваемым на отпарку, или горячей струей (Q_{в. п}, Вт или кДж/ч).