Расчетная часть.
Расчет материального баланса
Пусть 
и 
- массовые расходы дистиллята и кубового остатка, кг/с
Уравнения материального баланса:
- по потокам
= 
- по НК
=
кг/с
кг/с
Сделаем перерасчёт концентраций из массовых долей в мольные. 
и 
– мольные массы НК и ВК.
Питание: 
Дистиллят: 
Кубовый остаток: 
Находим относительный мольный расход питания:
Находим 
по диаграмме состав – состав 
, которую строю по данным о фазовом равновесии разделяемой бинарной системы, – мольная доля НК в паре, равновесном с жидкостью питания.
Вычисляем минимальное флегмовое число:
Рабочее флегмовое число:
Находим точку 
:
Составляем уравнения рабочих линий:
а) для верхней (укрепляющей) части колонны:
б) для нижней (исчерпывающей) части колонны:
Технологический расчет
Определяем скорости пара и диаметр колонны
Средние концентрации жидкости:
а) верх колонны:
б) низ колонны:
Средние концентрации пара (по уравнениям рабочих линий):
а) верх колонны:
б) низ колонны:
Находим средние температуры пара 
и 
по диаграмме «температура – состав, состав» 
; которую строим по равновесным данным:
Средние мольные массы пара:
а) верх:
кг/кмоль
б) низ:
кг/кмоль
Определим средние плотности пара:
а) верх:
б) низ:
Средняя плотность пара в колонне:
Находим температуры флегмы и кубовой жидкости по диаграмме 
, y при 
и 
.По справочникам определяем:
а) плотность жидкого НК 
при 
:
при 
б) плотность жидкого ВК 
при 
:
при 
Средняя плотность жидкости в колонне:
Максимально допустимую скорость пара в колонне определяем по формуле:
– коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния между ними, давления и нагрузки колонны по жидкости.
Коэффициент вычисляем по формуле:
,
где 
– межтарельчатое расстояние;
– линейная плотность орошения, т.е. отношение объёмного расхода к периметру слива 
(длине сливной планки);
– коэффициент, обусловленный типом тарелки (
для ситчатых тарелок);
, при атмосферном и повышенном давлениях;
.
м/с
Вычисляем 
по формуле:
м/с
Определяем мольную массу дистиллята:
кг/кмоль
Средняя температура пара в колонне:
Объёмный расход пара в колонне:
Вычисляем диаметр колонны:
м
Из каталога «Колонные аппараты» выбираем ближайший диаметр колонны:
м
Реальная скорость пара в колонне:
м/с
Определяем периметр слива по формуле:
м
Определяем среднюю мольную массу жидкости в верхней части колонны:
кг/кмоль
Объёмный расход в верхней части колонны:
Линейная плотность орошения в верхней части колонны:
Определение числа тарелок и высоты колонны
Строим рабочую диаграмму процесса ректификации 
, т.е. чертим равновесную и рабочие линии процесса. Вписываем прямоугольные треугольники между равновесной и рабочими линиями в интервале 
. Получаем число теоретических тарелок в верхней и нижней частях колонны:
Действительное число тарелок в верхней и нижней частях колонны при КПД=0,5:
а) верх:
б) низ:
Общее число тарелок в колонне:
Вычислим число действительных тарелок в верхней и нижней частях колонны с запасом
15 %:
Тарелка питания:
Значит, тарелка питания имеет 14-й номер.
Высота тарельчатой части колонны:
м
Общая высота колонны:
,
– высота зоны над верхней тарелкой, необходимая для монтажа штуцера распределителя жидкости и сепарации потоков, принимается в пределах 1,0-1,2м
– высота зоны сепарации сырьевого парожидкостного потока (а также для монтажа отбойников) принимается в пределах 1,1-1,2м
– высота зоны под нижней тарелкой, необходимая для создания столба жидкости, обеспечивающего самотек, принимается в пределах 1,1-1,2м
м