Замечание: при расчёте ректификационной колонны количества и составы фаз выражают в мольных величинах, так как мольные теплоты испарения близки по величине, а удельные отличаются (это делается для удобства вывода).
Примем некоторые допущения.
1. Разделяемая смесь подчиняется закону Трутона, согласно которому отношение мольной теплоты испарения или конденсации r к абсолютной температуре кипения T для всех жидкостей равно постоянной величине, то есть
rсм/Тсм = r1/T1 = r2/T2 = … const
r1 = r2 = …, T1 = T2 = ….
Отсюда следует, что при конденсации 1-ого моля ВК в колонне испаряется 1 моль НК и количество паров в кмолях, поднимающихся по колонне, постоянно.
2. Состав пара, выходящего из колонны в дефлегматор 3 Yd, равен составу дистиллята в жидкой и паровой фазе, то есть у d = хp = уp.
3 Состав пара, который поднимается из кипятильника 2 в колонну, равен составу жидкости, поднимающейся в кипятильник yw=xw
4. Теплоты смешения компонентов равны нулю. Смесь на разделение поступает при tкип.
2-ое и 3-е допущения говорят о том, что составы жидкости и пара на концах колонны равны, то есть yp=xp и yw=xw..
|
|
Материальный баланс ректификационной колонны.
В колонну поступает F кмоль исходной смеси состава XF (мольные доли НК); сверху из колонны выходит G кмоль паров, из конденсата которых образуются дистиллят и флегма. Р – количество дистиллята, Хр – состав дистиллята. На орошение колонны возвращается флегма Ф состава Хф = Хр. Внизу колонны удаляется W кмоль остатка состава Xw.
Тогда уравнение материального баланса по потокам:
F + Ф = G + W; так как G = P + Ф, то F + Ф = P + Ф + W, то есть F=P+W.
Материальный баланс по НК: FxF = PxP + WxW.