Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остатку W определим из уравнений материального баланса колонны:

F=P+W; FF = PP +WW (1)

Отсюда находим:

кг/с

P = F-W = 0.83-0,72 = 0,11 кг/с

Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости, определяются рабочим флегмовым числом R. Его оптимальное значение Rопт определяется технико-экономическим расчетом.

Минимальное флегмовое число Rmin:

(2)

где XF и XP -мольные компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль смеси; y*- концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.

Определим R по этой рекомендации. Пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные по соотношению:

(3)

где Мх и М6 – молекулярные массы соответственно хлороформа и бензола, кг/кмоль.

Получим:

кмоль/кмоль смеси

Аналогично найдем: XP=0.975 кмоль/кмоль смеси; XW=0.036 кмоль/кмоль смеси.

Тогда минимальное флегмовое число равно:

Рабочее флегмовое число:

R = 1.3*Rmin+0.3 = 1.3*33,69+0.3 = 44,097

Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны:

LB=P*R*MB/MP; (4)

LH= P*R*MH/MP +F*MH/MF; (5)

где MP и MF – мольные массы дистиллята и исходной смеси. MB и MH-средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно.

Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе легколетучего компонента-хлороформа. Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

MB=MXXCP.B+M6(1-XCP.B);

MH=MXXCP.H+M6(1-XCP.H);

где MB и MH – мольные массы хлороформа и бензола;

XCP.B и XCP.H – средние мольные составы жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны:

XCP.B = (XP+XF)/2 = (0.177+0.975)/2 = 0.576 кмоль/кмоль смеси

XCP.H = (XF+XW)/2 = (0.177+0.036)/2 = 0.107 кмоль/кмоль смеси

Тогда:

MB=64*0.576+78(1-0.576)=69.9 кг/кмоль

MH=64*0,107+78(1-0,107)=76,5 кг/кмоль

Мольная масса исходной смеси:

MF=MX*XF+M6(1-XF)=64*0.177+78(1-0,177)=75,5 кг/кмоль

MP=MX*XP+M6(1-XP)=64*0.975+78(1-0.975)=64.35 кг/кмоль

Подставим рассчитанные величины в уравнения (4) и (5), получим:

LB=0,11*44,097*69,9/64,35=5,27 кг/с

LH=0,11*44,097*76,5/64,35+0,83*76,5/75,5 = 6,61 кг/с

Уравнения рабочих линий

1. Уравнение верхней части колонны:

2. Уравнение нижней части колонны:

где F – относительный мольный расход: