На основе материального баланса процесса производится расчет и подбор оборудования. При установившемся режиме массы потоков остаются неизменными и уравнение материального баланса ректификационной колонны выглядит так
F=D+W,
где- F- сырье,
D –дистиллят,
W –остаток,
Для бинарной смеси по НКК
F×xf=D×yd+W×xw,
Где xf - доля НКК в сырье,
yd -доля НКК в дистилляте
xw - доля НКК в остатке,
Преобразуем
W=F-D
F×xf= D×yd- (F-D)×xw
F×(xf- xw)=D×(yd- xw)
Потоки колонны и соответствующие концентрации взаимосвязаны и не могут устанавливаться произвольно.
Работа колонны связана с обменом энергии между фазами, В колонне тепло подводится с сырьем и нагревателем и уходит с дистиллятом, остатком и холодильником.
Тепловой баланс ректификационной колонны:
Qf+Qн=Qd+Qw+Qх,
где Qf –количества тепла вносимого с сырьем,
Qн -количество тепла, вносимого нагревателем,
Qd -количество тепла, уходящего с дистиллятом,
Qw – количество тепла, уносимого с остатком,
Qх -количество тепла, снимаемого холодильником-конденсатором.
При заданных составах и отборах дистиллята и остатка величины Qd и Qw –постоянная величина. Преобразуем предыдущее уравнение:
Qf+(Qн- Qх)= Qd+Qw=const
При неизменной температуре и составе сырья Qf=const, тогда величина (Qн- Qх) =const
Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1)Разность между Qd и Qw –постоянная величина
2)При увеличении количества тепла, вносимого с сырьем, необходимо уменьшать нагрев.
Тепловые потоки должны быть увязаны с материальными потоками и качеством получаемых продуктов.