Le fonctionnement d'une colonne de distillation nécessite de maîtriser le bilan matière, le bilan vapeur-liquide et le bilan thermique.
Le bilan matière fait référence au principe selon lequel la quantité de matière entrant dans la colonne par unité de temps doit être égale à la somme des quantités de matière sortant de la colonne. Le bilan matière reflète la capacité de production de la colonne et est principalement régulé par le débit d'alimentation et les débits de décharge haut et bas. Pendant le fonctionnement, les modifications du bilan matière se répercutent spécifiquement sur le niveau de liquide en pied de colonne. Lorsque le fonctionnement de la colonne s'écarte du bilan matière global, cela peut se refléter dans des modifications du différentiel de pression de la colonne. Par exemple, si plus de matériau entre qu’il n’en sort, la différence de pression dans la colonne augmentera.
Pour une colonne de distillation fixe, la pression différentielle de la colonne doit se situer dans une certaine plage. Si la différence de pression est trop importante, la vitesse croissante de la vapeur dans la colonne est trop élevée, ce qui entraîne un entraînement important de brouillard, voire une inondation, perturbant le fonctionnement normal. Si la différence de pression est trop faible, la vitesse croissante de la vapeur dans la colonne est trop faible, ce qui réduit l'effet de transfert de masse gazeux-liquide sur les plateaux et provoque même des fuites, réduisant considérablement l'efficacité des plateaux. Un mauvais contrôle du bilan matière peut conduire à un fonctionnement chaotique de l'ensemble de la colonne ; la maîtrise du bilan matière est un aspect crucial du fonctionnement des colonnes. Si le bilan matière normal est perturbé, cela affectera les deux autres équilibres : le bilan gaz-liquide n'atteindra pas l'effet escompté, et le bilan thermique sera également perturbé et devra être réajusté.
