Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Число — теоретическая ступень — разделение
Число теоретических ступеней разделения , установленное при испытании колонны, определяется кривой равновесия эталонной смеси и зависит от соблюдаемых условий ректификации и, разумеется, от размеров колонны. Если завод-изготовитель указывает для ректификационной колонны лишь число теоретических ступеней разделения без каких-либо дополнительных пояснений, то подобная информация практически бесполезна. [1]
Число теоретических ступеней разделения , достигаемое в колонне, является функцией большого числа параметров как аппаратурного, так и технологического характера. [2]
Число теоретических ступеней разделения находят, как для бинарных смесей, построением на диаграмме у-х. На оси абсцисс откладывают величины ( эф) л эффективной концентрации ЛКК в жидкости, а на оси ординат — величины ( эф) л эффективной концентрации того же компонента в паре. [4]
Число теоретических ступеней разделения находят, как для бинарных смесей, построением на диаграмме у-х. На оси абсцисс откладывают величины ( эф) л эффективной концентрации ЛКК в жидкости, а на оси ординат — величины ( г / эф) л эффективной концентрации того же компонента в паре. [5]
Определив число теоретических ступеней разделения , обычно обнаруживают, что это число меньше числа реальных тарелок. Следовательно, реальная тарелка работает не идеально, и поэтому работу тарелки оценивают по отношению найденного числа теоретических ступеней разделения к числу реальных тарелок. [6]
Зависимость числа теоретических ступеней разделения от показателя преломления для эталонной смеси к-гептан-метилциклогексан. [7]
Отношение числа теоретических ступеней разделения , приходящихся на 1 м насадки, пуд к коэффициенту трения было принято в качестве базовой величины, не зависящей от критерия Рей-нольдса. Эта величина, имеет постоянное значение ( 0 13) для всех смесей, использованных Дэвидом. Он принимает, что эффективность разделения имеет максимальное значение при верхней предельной скорости паров. Однако в лабораторных колоннах эта скорость не намного превышает ту скорость паров, которая соответствует минимально допустимой нагрузке. [8]
Зависимость числа теоретических ступеней разделения от нагрузки и частоты вращения цилиндрического ротора ( тип 36), полученная И остом. [9]
Условия определения числа теоретических ступеней разделения : а см. [216]; б — шим нагрузкам, большие ВЭТС относятся к большим нагрузкам; г) эталонная смесь к различным давлениям и к средней плотности орошения. [10]
Для расчета числа теоретических ступеней разделения используется метод от тарелки к тарелке со встречным направлением расчета: для легких компонентов — сверху вниз, для тяжелых — снизу вверх. [11]
Все методы расчета числа теоретических ступеней разделения , описанные в разд. [12]
Графический способ определения числа теоретических ступеней разделения имеет то преимущество, что он универсален и позволяет использовать непосредственно экспериментальные данные по равновесию жидкость — пар, когда последние не могут быть выражены простым аналитическим уравнением. Однако для проведения расчетного анализа процесса ректификации и использования вычислительной техники желательно располагать аналитическими методами определения ЧТСР. [13]
Цуидервег [158] при расчете числа теоретических ступеней разделения п для периодической ректификации учитывает влияг ние УС на л и размер промежуточной фракции. [14]
Зависимость степени чистоты дистиллята от числа теоретических ступеней разделения и флегмового числа для исходной смеси н-гептан — метилцикло-гексан [ ( 50 % ( мол. [15]
Источник
Теоретическая тарелка
Из Википедии — свободной энциклопедии
Теоретическая тарелка (теоретическая ступень разделения) — теоретическая модель массообменных процессов в двухфазных средах, основанная на представлении массообменного устройства (тарелки) как теоретически идеальной, изолированной системы в состоянии термодинамического равновесия [1] . Характеризует максимальную, теоретически возможную разницу концентраций компонентов в фазах при заданных условиях. Синоним: теоретическая ступень разделения [2] — точнее определяет физический смысл понятия.
- изолированность системы;
- термодинамическое равновесие;
- эквимольный межфазный массообмен;
- бесконечно большую (мгновенную) скорость достижения состояния равновесия.
Любая изолированная система приходит со временем в состояние равновесия, система жидкость — пар при заданных температуре и давлении характеризуется равновесными концентрациями компонентов в фазах, при этом концентрации компонентов в жидкости и в паре всегда различны (первый закон Рауля), исключением являются азеотропные смеси. Модель позволяет подобрать фазу или условия, при которых концентрация ключевого компонента в фазе — приёмнике будет выше, чем в фазе — источнике и на основании эмпирических данных рассчитать эту концентрацию, после чего становится возможным расчёт необходимого количества теоретических тарелок (теоретических ступеней разделения) для достижения поставленной цели процесса.
Модель вводит понятный и удобный в расчётах критерий — движущую силу процесса, численно равную разнице равновесной и текущей концентрации компонента в фазе. Скорость массопередачи пропорциональна движущей силе, а её направление определяется знаком (компонент переносится в ту фазу, где его концентрация ниже равновесной).
Недостатки модели: модель предполагает наличие термодинамического равновесия на каждой ступени (теоретической тарелке). Это принципиально невозможно, да и не нужно — реальный процесс в любом случае неравновесен, отклонения от модели учитываются в КПД реальной тарелки (см. ниже). Это преодолимый недостаток. Непреодолимый недостаток модели — предположение бесконечно большой скорости массообмена. В большинстве случаев им пренебрегают.
Так как термодинамическое равновесие в реальных условиях недостижимо, степень разделения компонентов между фазами на реальных устройствах всегда меньше теоретически возможной. Показателем качества реального устройства является его массообменный КПД, численно равный отношению разниц концентраций компонента в жидкости и в паре реального устройства (обычно летучего компонента) к теоретически возможной.
Расчёт массообменного процесса сводится к определению минимально необходимого (при заданных материальных потоках) числа теоретических тарелок (теоретических ступеней разделения), после чего определяется необходимое количество реальных массообменных устройств с учётом их КПД.
В насадочных колонных массообменных аппаратах изменение концентраций компонентов происходит непрерывно по высоте и неравномерно по ширине (из-за не идеальности потоков фаз) , строгий расчёт концентраций предполагает учёт гидродинамики движения сред. Значительно более простым способом расчёта является представление насадочного аппарата эквивалентным ему теоретически идеальным тарельчатым аппаратом, для чего насадочный аппарат делится по высоте на участки, в которых изменение концентрации компонентов должно соответствовать одной ступени разделения (теоретической тарелке). Такое деление условно, т.к. основано на опыте использования других аналогичных устройств, но тем не менее вполне предсказуемо. Геометрическая высота этого участка носит название ВЭТТ — высота, эквивалентная теоретической тарелке.
В хроматографии понятие теоретической тарелки также часто используется, но именно как понятие, для ориентировочной оценки эффективности хроматографической колонки. Модели процесса хроматографии ( в настоящее время есть две общепринятые модели) вводят формальные критерии, один называется «общее число теоретических тарелок» (модель теоретических тарелок Мартина), другой — «высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ)»(кинетическая модель Ван-Деемтера). [3] Модели не содержат определения этих понятий, по-видимому, предполагается их полное соответствие аналогичным терминам, используемым в описании насадочных ректификационных колонн. Такое предположение, строго говоря, некорректно в связи с заведомой нестационарностью и неравновесностью хроматографического процесса. Но, учитывая, что модели носят описательно — иллюстративный характер и не предполагают материальный (количественный) расчёт, вполне допустимо.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Необходимое число — теоретическая ступень
Основными статическими параметрами, определяющими статику процесса экстракции, являются: необходимое количество растворителя, необходимое число теоретических ступеней контакта , величина флегмы. [31]
При этом значении флегмового числа в х — y — диаграмме изображают рабочую линию и графическим построением определяют необходимое число теоретических ступеней . [32]
Для расчета габаритных размеров аппарата помимо заданного суммарного расхода фаз Q ( м3 / с) следует знать необходимое число теоретических ступеней разделения , а также требуемое время контакта и расслаивания фаз. [33]
При R — оо рабочие линии совпадают с диагональю диаграммы и движущая сила процесса Аг / у — у или Ал; х — х является наибольшей, а необходимое число теоретических ступеней — наименьшим ( рис. ХП-19. Количество действительных ступеней разделения пропорционально числу теоретических ступеней — Таким образом, при R оо потребовалась бы наименьшая рабочая высота колонны. Это означает, что при R оо отбора дистиллята нет, и вся жидкость, полученная в результате полной конденсации паров в дефлегматоре, возвращается в колонну в виде флегмы. В данном случае колонна работает на себя, без выдачи продукта, что в нормальных производственных условиях, естественно, исключается. Подобный режим работы колонны удобен только для исследовательских целей. [34]
Зная, что на 100 кг исходной смеси расходуется 27 5 кг чистого экстрагента, определить: а) составы и количества конечных продуктов ( на 100 кг смеси); б) необходимое число теоретических ступеней экстракции . [35]
Число ступеней в секциях низкоплавкого и высокоплавкого продуктов зависит от составов исходной смеси, требуемой степени разделения и эффективности отдельных ступеней. Необходимое число теоретических ступеней разделения определяют тем же методом, что и при ректификации и абсорбции. [37]
В промышленности используют также и обратный путь. На рис. 155 показаны зависимости необходимого числа теоретических ступеней разделения от концентрации D2O в исходной смеси, полученные при бесконечном флегмовом числе и хкоя 99 8 % ( мол. [38]
Рабочую высоту слоев насадки обычно выбирают в интервале от 500 до 1000 мм, чтобы легко было сравнивать результаты испытаний насадок различных типов. В зависимости от цели перегонки и необходимого числа теоретических ступеней разделения применяют колонны, составленные из отдельных царг, что особенно выгодно при аналитической дистилляции, так как можно без особых трудностей собрать колонну требуемой высоты. Кроме того, подобные колонны удобны при сравнительной ректификации, моделирующей промышленный процесс, когда рабочая высота насадки точно определена по числу теоретических ступеней разделения, а также по параметрам гидродинамического режима процесса. В этом случае может оказаться, что необходимая высота колонны не совпадает с высотами стандартизованных колонн. [39]
Подвижные ситчатые тарелки позволяют вносить оптимальное количество работы и равномерно распределять ее по всему рабочему объему колонны, независимо от диаметра и высоты колонны. Это дает возможность проектировать и сооружать экстракционные колонны с необходимым числом теоретических ступеней экстракции и с необходимой производительностью. [40]
В противоточном экстракторе экстрагируется 1 4-диоксан из 25 % водного раствора бензолом, содержащим 0.5 % ( масс.) диоксана. Определить: 1) минимальное количество растворителя на 100 кг исходной смеси, б) необходимое число теоретических ступеней экстрагирования , в) состав экстракта, приняв количество растворителя в 1 5 раза больше минимального. [41]
Необходимое число ступеней разделения здесь определяется теми же методами, что и для ректификации, абсорбции и жидкостной экстракции. Проводя графические построения в диаграмме х, — хм ( см. рис. 16.35 6), определяют необходимое число теоретических ступеней для достижения заданных концентраций продуктов разделения х и хцл Зная найденные из опыта коэффициенты эффективности разделения ( КПД ступеней), находят число реальных ступеней разделения. [42]
Положение точки MN, характеризующей общий состав смеси на jV — ой ступени, определяется по правилу рычага из соотношения потоков GR N-I / GS N-I. Состав рафината XN и экстракта ун, выходящих с N-H ступени, определяется концами хорды равновесия ( N — EN), проведенной через точку MN — Количества рафината и экстракта находятся также по правилу рычага. Необходимое число теоретических ступеней экстракции определяется числом хорд равновесия ENRN, вмещающихся при построении на диаграмме до достижения заданного состава рафината XR, N. Составы и количества экстрактов или рафинатов определяются положением точки пересечения луча, проведенного через вершину треугольника С и фигуративную точку сырого экстракта или рафината. [44]
Это дает основание полагать, что при достижении высокой степени очистки кислорода от аргона все другие, более летучие примеси будут отделены. Данная система характеризуется положительным отклонением от идеальности. Полученные равновесные данные позволяют вычислить необходимое число теоретических ступеней разделения для ректификационной очистки кислорода. [45]
Источник
Теоретическая тарелка
Из Википедии — свободной энциклопедии
Теоретическая тарелка (теоретическая ступень разделения) — теоретическая модель массообменных процессов в двухфазных средах, основанная на представлении массообменного устройства (тарелки) как теоретически идеальной, изолированной системы в состоянии термодинамического равновесия [1] . Характеризует максимальную, теоретически возможную разницу концентраций компонентов в фазах при заданных условиях. Синоним: теоретическая ступень разделения [2] — точнее определяет физический смысл понятия.
- изолированность системы;
- термодинамическое равновесие;
- эквимольный межфазный массообмен;
- бесконечно большую (мгновенную) скорость достижения состояния равновесия.
Любая изолированная система приходит со временем в состояние равновесия, система жидкость — пар при заданных температуре и давлении характеризуется равновесными концентрациями компонентов в фазах, при этом концентрации компонентов в жидкости и в паре всегда различны (первый закон Рауля), исключением являются азеотропные смеси. Модель позволяет подобрать фазу или условия, при которых концентрация ключевого компонента в фазе — приёмнике будет выше, чем в фазе — источнике и на основании эмпирических данных рассчитать эту концентрацию, после чего становится возможным расчёт необходимого количества теоретических тарелок (теоретических ступеней разделения) для достижения поставленной цели процесса.
Модель вводит понятный и удобный в расчётах критерий — движущую силу процесса, численно равную разнице равновесной и текущей концентрации компонента в фазе. Скорость массопередачи пропорциональна движущей силе, а её направление определяется знаком (компонент переносится в ту фазу, где его концентрация ниже равновесной).
Недостатки модели: модель предполагает наличие термодинамического равновесия на каждой ступени (теоретической тарелке). Это принципиально невозможно, да и не нужно — реальный процесс в любом случае неравновесен, отклонения от модели учитываются в КПД реальной тарелки (см. ниже). Это преодолимый недостаток. Непреодолимый недостаток модели — предположение бесконечно большой скорости массообмена. В большинстве случаев им пренебрегают.
Так как термодинамическое равновесие в реальных условиях недостижимо, степень разделения компонентов между фазами на реальных устройствах всегда меньше теоретически возможной. Показателем качества реального устройства является его массообменный КПД, численно равный отношению разниц концентраций компонента в жидкости и в паре реального устройства (обычно летучего компонента) к теоретически возможной.
Расчёт массообменного процесса сводится к определению минимально необходимого (при заданных материальных потоках) числа теоретических тарелок (теоретических ступеней разделения), после чего определяется необходимое количество реальных массообменных устройств с учётом их КПД.
В насадочных колонных массообменных аппаратах изменение концентраций компонентов происходит непрерывно по высоте и неравномерно по ширине (из-за не идеальности потоков фаз) , строгий расчёт концентраций предполагает учёт гидродинамики движения сред. Значительно более простым способом расчёта является представление насадочного аппарата эквивалентным ему теоретически идеальным тарельчатым аппаратом, для чего насадочный аппарат делится по высоте на участки, в которых изменение концентрации компонентов должно соответствовать одной ступени разделения (теоретической тарелке). Такое деление условно, т.к. основано на опыте использования других аналогичных устройств, но тем не менее вполне предсказуемо. Геометрическая высота этого участка носит название ВЭТТ — высота, эквивалентная теоретической тарелке.
В хроматографии понятие теоретической тарелки также часто используется, но именно как понятие, для ориентировочной оценки эффективности хроматографической колонки. Модели процесса хроматографии ( в настоящее время есть две общепринятые модели) вводят формальные критерии, один называется «общее число теоретических тарелок» (модель теоретических тарелок Мартина), другой — «высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ)»(кинетическая модель Ван-Деемтера). [3] Модели не содержат определения этих понятий, по-видимому, предполагается их полное соответствие аналогичным терминам, используемым в описании насадочных ректификационных колонн. Такое предположение, строго говоря, некорректно в связи с заведомой нестационарностью и неравновесностью хроматографического процесса. Но, учитывая, что модели носят описательно — иллюстративный характер и не предполагают материальный (количественный) расчёт, вполне допустимо.
Источник