Эффективность разделения и число теоретических тарелок

Вторая группа параметров включает в себя кинетические и диффузионные параметры хроматографического опыта, определяющие процесс размывания хроматографической полосы и не связанные с селективностью непосредственно. К этим параметрам относятся размеры колонки (длина слоя сорбента и поперечное сечение колонки) размер и форма частиц сорбента давление, скорость потока природа газа-носителя температура колонки количество вводимой в колонку анализируемой смеси (доза) и способ ее введения содержание неподвижной жидкой фазы в колонке или эффективная толщина пленки неподвижной жидкой фазы, давление. Совокупность параметров хроматографического опыта, входящих во вторую группу, от которых, так же как и от селективности, зависит качество разделения, условно (для отличия от селективности) можно назвать общим термином — эффективность. Эффективность выражается высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), или числом тарелок N. [c.128]

При расчете ректификационных колонн наиболее простой, однако недостаточно обоснованный подход состоит в использовании понятия эффективности т](.р самого колонного аппарата, определяемой как отношение числа теоретических ступеней, требующихся для данного разделения, к числу действительных ступеней, осуществляющих такое разделение. Эффективность т](.р, представляющая таким образом некий средний к. п. д. реальной тарелки, может быть получена на основе обобщения опытных данных, полученных при обследовании действующих колонн, и сравнения этих данных с числом теоретических ступеней, полученным по расчету. При этом подходе на величине среднего к. п. д. тарелки сказываются не только неточности опытного обследования, но и допущения, принимаемые в том или ином методе расчета числа теоретических тарелок. [c.208]

Сравнение эффективности хроматографических колонок только на основе числа тарелок может быть весьма ошибочным. Как указал Литтлвуд [7], разрешение двух пиков может быть хуже в колонке, имеющей сотни тысяч теоретических тарелок, чем в колонке, имеющей только 1000 тарелок. Наиболее частым упущением является пренебрежение размерами мертвого пространства колонки. Большой размер мертвого пространства ничего не дает для увеличения разности Уг—в выражении (24-33), но увеличивает значение 2+ 1 в знаменателе и таким образом понижает разрешение. Для достижения максимального разрешения необходимо оценить все три фактора в уравнении (24-35) — относительное удерживание, коэффициент разделения, число теоретических тарелок. Для данной колонки разделение улучшается при работе на участке минимума кривой зависимости высоты тарелки от скорости. Если мертвое пространство на 1 г неподвижной фазы неизменно, разделение улучшается диспергированием неподвижной фазы в виде тонкой пленки на наполнителе в виде частиц малого диаметра [см. уравнение (24-14)]. Если мертвый объем на 1 г велик, то условия должны быть такими, чтобы удельный удерживаемый объем также был велик. Часто наиболее эффективные практические средства улучшения разрешения заключаются в выборе фаз или условий, при которых улучшаются относительные факторы удерживания. [c.525]

В технике процесс ректификации проводится в специальных ректификационных колоннах, разделенных по высоте горизонтальными перегородками — тарелками . Каждый отдельный акт конденсации — испарение происходит на отдельной тарелке. Поэтому число тарелок в колонне равно показателю степени в (V.9.3). Это число определяет эффективность данной колонны и называется числом теоретических тарелок. В лабораторных условиях высокая эффективность процесса разделения достигается применением дефлегматоров. [c.145]

На капиллярных колонках значение эффективности разделения, определяемое высотой теоретической тарелки, часто получается завышенным (см. гл. II). Использование величины 8 (острота разделения) вместо п (число теоретических тарелок) устраняет этот недостаток. На особым образом приготовленных заполненных колонках может быть достигнута острота разделения 20 000—30 ООО, но обычно она составляет меньше 10 ООО. На капиллярных колонках для хорошего разделения узких фракций получают значения остроты разделения между 30 ООО и 150 ООО. [c.357]

В разделе I теоретическая тарелка была определена как тарелка, осуществляющая идеальную простую перегонку, т. е. создающая такое различие между составом жидкой смеси и составом ее пара, которое следует из кривой равновесия. Там же было приведено общее описание вывода этого понятия с помощью кривых температура кипения—состав и указано на возможность сравнения эффективности колонн по числу теоретических тарелок. Теоретической тарелкой тарельчатой колонны называют такую..тарелку, на которой пар и жидкость, покидающие тарелку, могут достичь равновесного состава. Таким образом, каждая тарелка как бы осуществляет теоретически идеальную простую перегонку. На реальных тарелках разделение смеси бывает несколько меньшим, чем для теоретической тарелки, что объясняется недостаточным перемешиванием, тенденцией к пенообразованию, уносом капель и конструктивными особенностями колонн различного диаметра. Было предложено большое число всевозможных типов тарелок, которые сильно различаются по коэффициенту полезного действия. Последний выражает отношение реально наблюдаемого разделения к теоретическому и может быть выражен двумя способами. [c.28]

Известно, что число теоретических тарелок данной колонки всегда меньше числа фактических тарелок. Повышение отношения числа фактических к числу- теоретических тарелок обычно достигается увеличением расстояния между тарелками, так как это помогает установлению более полного равновесия между жидкостью и паром. Однако в колонках, где ведется разгонка смесей соединений изотопов, этот путь неприемлем. Дело в том, что число теоретических тарелок, необходимых для сколь-нибудь заметного обогащения разгоняемой смеси, столь велико (как это видно хотя бы из приведенного выше примера с разгонкой смеси Н2О и Н2О ), что увеличение расстояния между фактическими тарелками сделало бы и без того большую колонку недопустимо высокой. В хороших колонках, применяемых для технологических целей, расстояние между тарелками составляет 20—30 см нетрудно подсчитать, что в этом случае колонка даже с весьма скромным для эффективного разделения смеси изотопов числом тарелок — 500— должна была бы иметь высоту не меньше ста метров. [c.40]

Чтобы определить эффективность разделения различных колонок, используют число теоретических тарелок N и высоту тарелки Я из кинетической теории. [c.247]

Мерой оценки эффективности реальной (действительной) тарелки является ее коэффициент полезного действия (КПД). В практике определяют КПД не отдельной тарелки, а средний КПД тарелок всей колонны (или значительного ее участка), который равен отношению числа теоретических тарелок и, необходимых для осуществления заданного разделения смеси, к числу реальных тарелок Ы, необходимых для той же цели [c.997]

Число тарелок ПЧ ) колонны (или высота насадки) определяется числом теоретических тарелок (М ), обеспечивающим заданную четкость разделения при принятом флегмовом (и паровом) числе, а также эффективностью контактных устройств (обычно КПД реальных тарелок или удельной высотой насадки, соответствующей 1 теоретической тарелке). Зависимость числа теоретических тарелок от флегмового числа колонны можно выразить в виде графика, как это представлено на рис. 5. 6. Из анализа рис. 5. 6 вытекает следующая закономерность, обусловливающая граничные пределы нормального функционирования ректификационных колонн заданная четкость разделения смесей может быть обеспечена (достигнута) лишь при одновременном выполнении ограничений по флегмовому числу и числу теоретических тарелок [c.197]

Число теоретических тарелок" - мера качества (или "эффективности") хроматографического слоя. По аналогии с теоретическими тарелками в ректификационной колонне, расстояние, на котором обеспечивается хроматографическое разделение (в колонке или в слое), разбивается на теоретические разделяющие тарелки. Для решения конкретной задачи (при применении конкретных сорбента и растворителя) требуется вполне определенное число теоретических тарелок, чтобы необходимое разделение оказалось возможным. Понятие "высота, эквивалентная одной теоретической тарелке" не считается ни вполне удачным, ни вполне наглядным и потому "не в чести" у многих сотрудников лабораторий (его могли придумать только теоретики), тем не менее оно оказалось относительно простым и удобным в практической работе и принято к употреблению. [c.88]

Важной особенностью уравнения 36 (или 36а) является то, что записанное слева число (в первом приближении) не зависит от Кг, а правая часть уравнения такой независимостью не обладает (см. рис. 36). Четкое значение не может быть подсчитано по формулам, приведенным выше, пока величина Н остается сильно зависящей от Кг. Этот обескураживающий факт выявляет основную несовместимость понятий о числе разделений и о высоте, эквивалентной одной теоретической тарелке, как о параметрах, дающих возможность оценки эффективности слоя. Возможно, такое несоответствие даже свидетельствует о неприменимости [c.139]

Эффективность (разделительная способность) колонки измеряется числом теоретических тарелок (ТТ). Теоретической тарелкой называют высоту секции колонки, создающей такое различие в составах жидкости и ее пара, какое должно быть между кидкостью и ее паром, находящимися в равновесии. Определение числа теоретических тарелок, характеризующего эффективность данной колонки, производится особым расчетом, основанным на опытных данных, полученных при разгонке искусственных смесей, например, смеси бензола и дихлорэтана . Число ТТ колонки соответствует числу простых перегонок, которые надо было бы произвести для того, чтобы добиться Такого же разделения, как при однократной перегонке на колонке. [c.27]

В соответствии с уравнениями (2.43) и (2.44) с помощью экспериментальной хроматографической кривой можно определить число теоретических тарелок в колонке. Уменьшение высоты теоретической тарелки приводит к образованию более четких пиков в максимумах хроматографических кривых, снижению перекрывания соседних зон и повышению эффективности разделения. [c.56]

Число теоретических тарелок п, соответствующее данной колонке, не является достаточной характеристикой хроматографического разделения, поскольку это число не зависит от размеров разделительной системы (длины колонки), в связи с этим высоту, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ), можно определить как толщину сорбционного слоя, необходимую для того, чтобы раствор, поступивший из предыдущего слоя, пришел в равновесие со средней концентрацией растворенного вещества в подвижной фазе этого слоя. Такая характеристика лучше определяет эффект хроматографического разделения. Таким образом, эффективность хроматографической системы с использованием набивных хроматографических колонок описывается величиной ВЭТТ [c.20]

Таким образом, для характеристики и сравнения колонок необходимо зпать обе величины общую эффективность, выраженную числом теоретических тарелок (Ч. Т. Т.), и удельную , т. е. эффективность, отнесенную к единице длины рабочей части колонки, или, что равнозначно, высоту, эквивалентную одной теоретической тарелке (В. Э. Т. Т). В. Э. Т. Т. получается в результате деления высоты рабочей части колонки на ее общую эффективность (Ч.Т. Т.). Знание величины Ч. Т. Т. позволяет правильно и разумно подходить к выбору мощности ко.понки для разделения тех или иных смесей. Так, например, для полного разделения бензо,ла и толуола (разница в т. кип. 30°) теоретически достаточно колонки эффективностью в 12 Т. Т. [39]. Применение в данном случае колонок эффективностью выше 15—18 Т. Т. уже нецелесообразно. [c.213]

РАЗДЕЛЕНИЕ, ПОЛУЧАЕШЕ В КОЛОННЕ С ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ, СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ 80 ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ТАРЕЛКАМ ПРИ ФЛЕГМОВОМ ЧИСЛЕ [c.243]

Вторая группа критериев обусловлена кинетическими и диффузионными факторами, коюрые вызывают раэмьшание хроматографических полос . это ухудшает разделение. Ко второй группе относятся число теоретических тарелок N и высота теоретической тарелки И. Критерием, относящимся к этой группе, может быть также отиощение эффективного коэффициента продольной диффузии к скорости потока газа-носителя, т. е. /)зфф/а. [c.107]

Понятием эффективность условно обозначают совокупность параметров хроматографического опыта, влияющих на качество разделения смеси с точки зрения размывания хроматографических полос. Д.7Я максимального уменьшения размывания нужно сначала изучить влияние каждого кинетико-диффузионного параметра на процесс размывания (влияние каждого пар.эметра второй группы). Количественной характеристикой данного процесса является прежде всего высота, эквивалентная теоретической тарелке ВЭТТ, обозначаемая буквой Н, или обратно пропорциональная ей величина N — число теоретических тарелок. Следовательно, задача исследователя после решения задачи выбора сорбента подходящей селективности состоит в изучении влияния параметров второй группы на величины Н и N. Рассмотрим в..тияние прежде всего тех параметров, которые вносят наибольший вклад в процесс размывания. [c.130]

Соответствующие исследования промышленных колонн проведены Киршбаумом [148] из результатов следует, что число теоретических тарелок не растет пропорционально высоте слоя насадки. Эта зависимость для лабораторных колонок была подробно изучена Казанским [149]. Им было, например, установлено, что эффективность не разделенной на царги колонки высотой 149 см нри определенных условиях соответствует 18 теоретическим тарелкам, а при подразделении ее на три царги число теоретических тарелок возрастает до 24. Более поздние работы Бушмакипа и Лызловой [150] подтверждают эти измерения. Применяя в качестве насадки спирали из константановой проволоки диаметром [c.161]

В ректификационных колонках, построенных по другим конструктивным принципам (нетарелочные колонки), состав флегмы изменяется постепенно от основания колонки к ее головке. Представление о теоретических тарелках к таким колонкам, собственно говоря, неприменимо. Тем не менее понятием число теоретических тарелок пользуются для определения эффективности ректификационных колонн всех типов. Колонка с насадкой, позволяющая осуществить разделение, соответствующее, например, двадцати отдельным ступенькам в приведенной выше диаграмме, т. е. двадцати идеальным перегонкам, эквивалентна 20 ТТ. Высоту участка колонки, эффективность которого эквивалентна одной идеальной перегонке, определяют отношением высоты общей эффективной части колонки (Я в сантиметрах) к числу найденных теоретических тарелок Щ [c.220]

Эффективность тарелки определяется отношением числа реальных теоретических тарелок к числу теоретических. На практике эффективность тарелок лежит в интервале 50-75%. Эффективность дистилляционной колонны определяется ее длиной и числом реальных таредок. Мерой эффективности разделения служит высота, эквивалентная одной теоретической тарелке (ВЭТТ). В условиях суммарного оттока, в зависимости от конструкции дистиллятора достигаются величины ВЭТТ 1-60 см. Типичный дистиллятор высотой 50 см может создавать 10 теоретических тарелок и обычно имеет величину ВЭТТ 5 см. [c.197]

Эффективность колонки является мерой размывания хроматографических зон (пиков) в процессе хроматографирования смесей. Ме-рмом. эффективнооти колонки служит число теоретических тарелок Н), Представление о теоретических тарелках не отражает реальной сути процесса разделения, однако эта понятие служит наглядным рай бочим приемом, позволяющим по числу теоретических тарелок количественно сравнивать Э( )фвктивность хроматографических колонок. [c.59]

Одним из старейших по длительности использования и массовых до сих пор типов тарелок является колпачковая тарелка (см. рис. 12.6, IV) с круглыми (капсюльными) колпачками. Ее отличие от предьщущих - наличие у каждого отверстия для прохода паров патрубка 7 определенной высоты, над которыми укреплен колпачок 8 с прорезями для прохода паров по всему нижнему его краю. Такое устройство позволяет ввести поток пара в слой жидкости на тарелке параллельно ее плоскости и раздробленным на множество мелких струй. Кроме того, встречные струи от соседних колпачков, соударяясь, создают завихрения в межколпачковой зоне, в результате чего повышается эффективность тарелки. Действительно, в подавляющем большинстве случаев средний к.п.д. такой тарелки на практике оказывается наибольшим - 0,6-0,8 (под к.п.д. в данном случае понимают отношение числа теоретических ступеней контакта паровой и жидкой фаз к числу реальных тарелок, на которых достигается одинаковое разделение компонентов сложной смеси). [c.504]

Ранее были введены два понятия эффективности тарельчатой колонны 1) к. п. д. Мэрфри и 2) к. п. д. колонны. Первая величина характеризует эффективность единичной тарелки и, если выразить ее через концентрации пара, представляет собой отношение действительного изменения состава пара, проходящего черёз тарелку, к изменению состава, которое должно было бы иметь место, если бы пар, покидающий тарелку, находился бы в равновесии с жидкостью на тарелке. К. п. д. колонны выражается отношением числа теоретических тарелок, необходимых для получения заданного разделения, к числу необходимых реальных тарелок. При расчетах легче использовать к. п. д. колонны, поскольку чисдо теоретических тарелок определить нетрудно, но, как будет показано ниже, к. п. д. Мэрфри имеет более важное значение. [c.375]

Найдено, что для флегмового числа Н =20 эффективность колонки эквивалентна 20 теоретическим тарелкам. Можно ли использовать эту колонку для разделения эквимолярной смеси двух компонентов, кипящих соответственно при 100 и 106 °С [c.494]

Поскольку степень разделения весьма сильно колеблется от одной колонки к другой, удобно ввести некоторую количественную меру эффективности колонки. Введем с этой целью понятие теоретической тарелки. Предположим, что имеется установка, состоящая из кипятильного сосуда, ректификационной колонки и конденсирующей насадки ( головки ). После прогрева этой системы до установления стационарного состояния, при котором конденсат с верха колонки полностью возвращается в нее, отметим температуру вверху колонки. Возьмем пробы конденсата из головки и жидкости из кипятильного сосуда и проанализируем их. Па соответствующей диагра.мме Т — X от.метим составы жидкости из головки и жидкости из сосуда и определим число равновесий жидкость — пар, теоретически необходимых для получения пара такого состава. При полном возврате конденсата в колонку число равновесий равно числу ступенек (см. рис. 35.6), необходимых для того, чтобы перейти от состава конденсата в головке к составу жидкости в кипятильном сосуде. Это число и является числом теоретических тарелок. Если бензолыю-толуольная смесь в кипятильном сосуде имела состав Ji, а пар, собирающийся в головке, состав Х , то по фазовой диаграмме на рис. 35.6 можно установить, что прибор в целом имеет пять теоретических тарелок, а колонка — четыре, поскольку кипятильный сосуд равноценен одной теоретической тарелке. [c.178]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология