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

 (1.1)

где F, P и W – производительность колонны по исходному веществу, по дистилляту и по кубовому остатку, соответственно, кг/с.

 (1.2)

Отсюда находим:

 (1.3)

где ,  и  - массовые доли по дистилляту, исходной смеси и кубового остатка, соответственно, кг/кг смеси.

Пересчитаем составы фаз из мольных долей в массовые доли по соотношению:

 (1.4)

где ,  и  - мольные доли по дистилляту, исходной смеси и кубового остатка соответственно, кмоль/кмоль смеси;

,  - молекулярные массы соответственно этилацетата и толуола, кг/кмоль.

 (1.5)

 (1.6)

кг/кг смеси

 кг/кг смеси

 кг/кг смеси

Находим производительность по кубовому остатку:

 кг/с

Находим производительность колоны по дистилляту:

 кг/с

Нагрузки ректификационной колоны по пару и жидкости определяется рабочим флегмовым числом R; его оптимальное значение R_опт можно найти путём технико-экономического расчёта. Ввиду отсутствия надёжной методики оценки R_опт используют приближённые вычисления, основанные на определении коэффициента избытка флегмы (орошения)  Здесь  - минимальное флегмовое число:

 (1.7)

где  и  - мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль смеси;

 - концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.

Один из возможных приближённых методов расчёта R заключается в нахождении такого флегмового числа, которому соответствует минимальное произведение N(R+1), пропорциональное объёму ректификационной колонны (N – число ступеней изменения концентрации или теоретических тарелок, определяющее высоту колонны, а (R+1) − расход паров и, следовательно, сечение колонны).

Задавшись различными значениями коэффициентов избытка флегмы , определим соответствующие флегмовые числа.

 (1.8)

Графическим построением ступеней изменения концентраций между равновесной и рабочими линиями на диаграмме состав пара Y – состав жидкости X, находим число ступеней N. Равновесные данные приведены в справочнике [3 с.36].

Результаты расчётов рабочего флегмового числа, представлены на рисунке 7 и приведены ниже:

	1,050	1,350	1,750	2,350	3,300
R	0,903	1,161	1,505	2,021	2,838
N	11	7,8	6,8	6	5,5
N(R+1)	53,447	46,935	47,000	51,766

Рисунок 7 – Определение рабочего флегмового числа.

Минимальное произведение N(R+1) соответствует флегмовому числу R=1,21При этом коэффициент избытка флегмы β=1,210/0,860=1,4 На рисунке , изображены рабочие линии и ступени изменения концентраций для верхней (укрепляющей) и нижней (исчерпывающей) частей колоны в соответствии с найденным значением R.

Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений:

 (1.9)

 (1.10)

где  и  - мольные массы дистиллята и исходной смеси;

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

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

 (1.11)

 (1.12)

где  и  - мольные массы этилацетата и толуола;

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

Тогда

Мольная масса исходной смеси:

Подставим рассчитанные величины в уравнения (1.9) и (1.10), получим:

Средние массовые потоки пара в верхней  и нижней  частях колоны соответственно равны:

 (1.13)

 (1.14)

где  и  - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны:

 (1.15)

 (1.16)

где  и  - мольные массы этилацетата и толуола, [3 c.36];

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

Тогда

Подставим численные значения в уравнение , получим: