2.0.Материальный баланс.

Массовый расход получаемых дистиллята кубового остатка определяются из уравнения материального баланса колонны по низкокипящему компоненту:

= +

(2)

(3)

После определения расхода дистиллята и кубовой жидкости находится массовый расход каждого компонента в дистилляте и кубовом продукте , мольный расход компонентов в продуктах разделения смеси и , а также мольный состав получаемых дистиллята и остатка . Для составления материального баланса используется отношения:

(4)

(5)

(6)

= (7)

= (8)

= (9)

= (10)

= (11)

= (12)

Где i – компонент смеси; маса i-того компонента смеси; n– число компонентов смеси.

Материальный баланс колонны следует в виде табл.4

Рис.1. Схема ректификационной установки: 1-колонна, 2-дефлегматор (конденсатор-холодильник), 3-делитель флегмы, 4-кипятильник

2.1.Определение давления в колонне.

Выбор давления в колонне обуславливается, главным образом, желаемым температурным режимом (рис.1). С одной стороны, необходимо конденсировать пары, поступающие с верха колонны в дефлегматор 2(или конденсатор-холодильник), с целью получения жидкого орошения (флегмы), а зачастую и получение дистиллята в жидкой фазе. Это обстоятельство при разделении смесей легких углеводородов, например, смеси пропана и пропилена, предопределяет необходимость повышения давления в колонне, т.е. увеличение давление ведет к повышению температуры паров, поступающих из колонны в дефлегматор. Тем самым облегчается конденсация паров в дефлегматоре и появляется возможность для этого наиболее доступный и дешевый хладагент – воду. С другой стороны, в случае разделения нетермостойких веществ или веществ, имеющих при атмосферном давлении высокие температуры кипения (например, приразделение высококипящих фракций переработки нефти), необходимо понижать давление в колонне с целью уменьшения температуры кипения разделяемой смеси. Тем самым удается не только избежать термического разложения компонентов смеси, но и использовать для получения парового орошения (т.е. потока пара, поступающего из кипятильника 4 в куб колонны) теплоноситель с более низкой температурой. Последнее обстоятельство также является чрезвычайно важным, т.к. понижение температуры используемого теплоносителя обычно снижает общие затраты энергии на проведение процесса ректификации, а также позволяет использовать для целей получения парового орошения вторичные энергоресурсы.

Следовательно, при выборе давления в колонне руководствуются получением экономически выгодного температурного режима. Задача эта является альтернативой, т.к. желание повысить температуру паров, поступающих в дефлегматор , противоречит желанию использовать в кипятильнике теплоноситель с более низкой температурой.

Если при атмосферном давлении получаются экономически приемлемые температуры верха и куба колонны , рекомендуется давление наверху колонны принимать несколько больше атмосферного для преодоления гидравлических сопротивлений в паропроводе между верхом колонны и дефлегматором (шлемовой трубы), а также для исключения необоснованных затрат на создание вакуума.

Давление в зоне питания и в низу колонны определяются из уравнений:

П_з.п. = + n Р_в, (13)

П_н = П_з.п. + m Р_н, (14)

где n и m - число реальных тарелок в верхней и нижней частях колонн; Р_в и Р_н гидравлические сопротивления тарелок в верхней и нижней частях колонны.