Материальный баланс колонны.

 

Производительность колонны по исходной смеси F и дистилляту D определим из уравнений материального баланса колонны:

 

 

Отсюда находим:

 

Пересчитаем составы фаз из мольных долей в массовые по соотношению:

;

где М_СП – молярная масса изопропилового спирта (60.09 кг/кмоль), М_Т – молярная масса толуола (92.13 кг/кмоль).

.

 

Аналогично находим массовые доли исходной смеси и дистиллята:

 

;

.

 

Найдем мольные расходы дистиллята, исходной смеси и кубового остатка:

где , , - мольные массы дистиллята, исходной смеси и кубового остатка соответственно, рассчитываются по формуле:

.

 

2. Расчет рабочего флегмового числа. Расчёт расходов жидкости и пара в верхней и нижней частях колонны.

 

Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R. Минимальное флегмовое число Rmin определяем по формуле:

 

,

 

где и - мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте; - мольная доля изопропилового спирта в паре, равновесном с жидкостью питания (определяем по диаграмме y* - x).

 

 

Рабочее (действительное) число флегмы:

,

где φ – коэффициент избытка флегмы (здесь φ > 1).

При расчетах ректификационных колонн рабочее число флегмы часто определяют по формуле:

 

Уравнения рабочих линий:

а) верхней (укрепляющей) части колонны

;

;

б) нижней (исчерпывающей) части колоны

,

где F – относительный мольный расход питания, определяется по формуле:

.

Число тарелок определяем построением рабочих линий (см. Приложение)

Число тарелок в верхней части колонны: n_в=5; число тарелок в нижней части колонны: n_н=4.

 

Средние мольные расходы жидкости для верхней и нижней частей колонны определим из соотношений:

 

где и - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

где и - средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны:

Подставив рассчитанные величины в формулы и получим:

 

Средние мольный и массовые потоки пара верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

где и - средние мольные массы пара в верхней и нижней частях колонны.

Средние мольные массы пара в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

где и - средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны, находятся по уравнениям соответствующих рабочих линий:

;

.

Тогда