Материальный баланс ректификационной колонны. Уравнение рабочих линий. Определение высоты и диаметра проектируемой колонны.

Уравнение рабочих линий ректификационной колонны выводят из уравнений материального баланса укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Для упрощения пользуются 3-мя допущениями:

1.Мольный расход пара в колонне постоянен по ее высоте (при конденсации 1 моля ВК испаряется 1 моль НК)

2.X_D=X_R=Y_D (пренебрегаем укрепляющим действием дефлегматора)

3.X_W=Y_W (пренебрегаем исчерпывающим действием кипятильника)

G_F + G_R=G_V +G_W - (A)

G_V=G_D +G_R – (B)

Подставим (B) в (A):

G_F =G_D +G_W – мат.баланс ректификационной колонны по потокам

- мат. баланс по НК

Из системы находят расходы дистиллята и остатка, т.е G_D и G_W

Для построения рабочей диаграммы фазового равновесия состав-состав будем использовать уравнение рабочей линии в верхней, т.е укрепляющей части колонны:

– линейная зависимость

=

– отрезок, отсекаемый на оси ординат рабочей линии

– флегмовое число (отношение расходов флегмы и дистиллята)

Построим рабочую диаграмму y-x :

Откладываем известные концентрации X_W,X_F,X_D на оси абсцисс. Восстанавливаем в этих точках перпендикуляр. На оси ординат откладываем отрезок равный . Соединяем точки B, C отрезком прямой.

BD - рабочая линия укрепляющей части колонны

AD - рабочая линия исчерпывающей части колонны

Рассмотрим графический способ определения высоты ректификационной колонны по числу теоретических тарелок. Будем вписывать прямоугольные треугольники между равновесной и рабочими линиями в интервале x=x_W÷x_D

n_T=6

Число действительных тарелок > теоретических:

, где –средний КПД тарелок в колонне

Высота тарельчатой части колонны:

, где - межтарельчатое расстояние

Диаметр проектирующей колонны определяют по объемному расходу паровой фазы:

-

- максимально допустимая скорость пара в колонне