Тарелка теоретическая установления равновесия

Реальная контактная ступень, для которой покидающие ее паровой и жидкий потоки находятся в равновесии, имела бы с этой точки зрения 100%-ную эффективность. Данное условие предполагает идеальное перемешивание жидкости на тарелке, обеспечивающее установление но всей ее поверхности некоторого среднего состава флегмы, равновесной поднимающемуся паровому потоку. Вместе с тем самопроизвольный процесс установления равновесия между контактирующими фазами протекает во времени, а не мгновенно, и поэтому в самом понятии теоретической ступени содержится еще и предположение о том, что обеспечивается время, необходимое для достижения равновесия. Этим идеализированным предельным условиям не отвечает практическая тарелка, работающая в реальной производственной обстановке. Во-первых, она характеризуется известным градиентом состава жидкости по всей своей поверхности и стекающая с нее флегма не имеет [c.207]

Эффективность хроматографической колонки принято выражать числом теоретических тарелок. Длина слоя насадки колонки, соответствующая одной теоретической тарелке, на которой происходит единичный акт установления равновесия, называется высотой эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ) [c.11]

Циркуляционный метод. С целью более быстрого установления равновесия между паром и жидкостью испарение последней и контактирование сосуществующих фаз обычно осуществляют в специальных аппаратах, называемых приборами эффективностью в одну теоретическую ступень (теоретическую тарелку). В литературе описано большое количество конструкций таких приборов. Достаточно полная сравнительная характеристика конструктивных особенностей их основных типов изложена, например, в монографиях [22, 58]. На рис. 9 приведена принципиальная схема одного из приборов, имеющего ряд преимуществ перед другими [59]. Пар, образующийся при кипении жидкости в емкости (кубе) А сосуда 2, поднимается по трубке 2 и конденсируется в холодильнике Сд. Конденсат через капельницу 5 стекает в приемник дистиллята В, откуда избыток ди- [c.48]

Пусть имеем (рис. 24, а) противоточный массообменный аппарат, условно разделенный на части, достаточные для установления равновесия в каждой из них, т. е. каждая часть соответствует теоретической тарелке. Из диаграммы х—у (рис. 24, б) видно, что массопередача осуществляется из газовой фазы в жидкую. Проследим за изменением концентрации целевого [c.77]

Чем медленнее передвижение растворителя D по отношению к неподвижной фазе D , тем больше будет времени для установления равновесия в данном объеме, тем меньше высота теоретической тарелки. Однако при очень малых скоростях протекания появляется размывание вследствие продольной диффузии. [c.172]

Расчет размывания зон. В колонку вводят пробу, которая попадает на первую теоретическую тарелку. Доля растворенного вещества р остается в подвижной фазе, а доля д попадает в стационарную фазу. После установления равновесия в колонку добавляют небольшой объем (АУм) подвижной фазы и количество р переносится на вторую тарелку. Поскольку процесс непрерывный, схема распределения растворенного вещества будет абсолютно такой же, как показано на рис. 15-7, и в общем случае доля растворенного вещества г на любой тарелке после добавления п порций объемов (ЛУм) подвижной фазы равна [c.531]

Все указанные жидкости пригодны для газо-хроматографи-ческих разделений и, за исключением того, что приводят к размытию пиков сильно удерживаемых аминов (что связано, по-Видимому, с медленным установлением равновесия), они дают эффективность (в теоретических тарелках), сходную с эффект [c.370]

Чем медленнее будет передвижение растворителя 5 по отнощению к неподвижной фазе 5, тем больше будет времени для установления равновесия в данном объеме, тем меньше будет высота теоретической тарелки. Однако при малых скоростях истечения появляется размазывание вследствие продольной диффузии. [c.169]

Кинетическая теория хроматографии основное внимание уделяет кинетике процесса, связывая высоту, эквивалентную теоретической тарелке, с процессами диффузии, медленным установлением равновесия и неравномерностью процесса. Высота, эквивалентная теоретической тарелке, связана со скоростью потока уравнением Ван-Деемтера [c.324]

Высота, эквивалентная теоретической тарелке, является следующей важной характеристикой колонки. Это длина колонки, необходимая для установления равновесия между движущейся газовой фазой и неподвижной жидкой фазой. Расчет Н дает возможность сравнивать колонки различной длины и, как п, служит мерой эффективности набивки. [c.18]

Эффективность колонки определяется расширением пика первоначально сжатой полосы по мере прохождения е< через колонку. Расширение зависит от конструкции колонки и условий опыта и может быть количественно описано при помощи такого понятия, как высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). ВЭТТ представляет собой длину колонки, необходимую для установления равновеси-г между движущейся газовой фазой и неподвижной жидкой фазой. [c.28]

В лабораторных условиях для ректификации применяют колонки с наполнителями и насадочные колонки. Наполнителями для колонок первого типа являются стеклянные шарики, кусочки стеклянных трубочек, спирали и т. п. Для спокойного установления равновесия необходимо, чтобы частицы наполнителя колонны были одного размера. Для таких колонн также применимо понятие теоретическая тарелка . [c.382]

С другой стороны, самопроизвольный процесс установления равновесия между контактирующими паровой и жидкой фазами протекает во времени, а не мгновенно, и поэтому в самом понятии теоретической тарелки содержится предположение о том, что тарелка обеспечивает необходимое для достижения равновесия время. Этим идеализированным предельным условиям не отвечает практическая тарелка, работающая в реальной производственной обстановке, так как, во-первых, она характеризуется известным градиентом состава жидкости по всей своей поверхности и флегма, с нее стекающая, не имеет того же состава, что и средний состав жидкости на тарелке, а во-вторых, практическая тарелка не обеспечивает ни достаточной тесноты, ни достаточной продолжительности контакта фаз, необходимых для достижения равновесия между ними. Поэтому должен быть указан метод, позволяющий переходить от рассчитанного числа теоретических тарелок к числу практических тарелок, устанавливаемых в проектируемой колонне. [c.355]

X — у принималось, что на каждой тарелке тепло- и массообмен проходит до установления равновесия между паром и жидкостью. Такой обмен мог бы происходить только в том случае, если бы пар и жидкость имели бесконечно большую поверхность контакта, и время этого контакта было бы бесконечно большим. Фактически время контакта и поверхность соприкосновения пара и жидкости ограничены, и обмен заканчивается до того, как достигается равновесие. Кроме того, происходят и другие побочные явления, как например перемешивание на тарелке струй жидкости с разным составом, унос жидкости с нижележащей тарелки на вышележащую и др. Поэтому, чтобы достигнуть нужного результата, приходится значительно увеличивать число тарелок по сравнению с теоретическим. [c.75]

Как видно из рис. 14, на каждой тарелке колонны происхо-,дит перераспределение компонентов смеси между жидкостью и паром, т. е. на каждой тарелке имеет место межфазовый массо-обмен. Результатом такого массообмена является скачкообразное увеличение содержания низкокипящего компонента в паре, покидающем тарелку, по сравнению с составом пара, поступающим на эту же тарелку. Соответственно стекающая с тарелки жидкость имеет более высокую концентрацию высококипящего компонента по сравнению с его содержанием в жидкости, поступающей на тарелку. При этом находящаяся на тарелке жидкость и поднимающийся с нее пар имеют тенденцию к установлению термодинамического равновесия между ними. Чем лучше условия контакта, тем ближе будет соотношение между составами жидкости и пара на тарелке к равновесному. В предельном случае это соотношение становится равновесным. Тарелка, соответствующая такому разделению, называется теоретической тарелкой (ТТ) или теоретической ступенью (ТС). Отсюда легко объясняется факт частого использования термина прибор в одну теоретическую тарелку для обозначения, как отмечалось выше, некоторых циркуляционных аппаратов при исследовании равновесия жидкость — пар. [c.57]

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]

Под теоретической тарелкой понимают такое устройство, которое обеспечивает контакт пара и жидкости, в результате покидающие его потоки достигают фазового равновесия. Практически на реальных тарелках такое равновесие почти никогда на достигается. Теоретическая тарелка служит эталоном для установления эффективности реальных тарелок. [c.992]

Число теоретических тарелок п и длина Ь хроматографической колонки определяют величину Н = Ып. Н соответствует длине отрезка колонки, действие которого при разделении веществ равнозначно действию одной камеры. Обычно Н обозначают как высоту теоретической тарелки . Зная Н или п, можно в какой-то степени предсказать разделительную способность хроматографической колонки. Точно сделать зто невозможно, так как п или Н зависит не только от условий работы колонки, но и от специфической для данного вещества скорости установления концентрационного равновесия между подвижной и неподвижной фазами. Таким образом, даже при заданных условиях работы, п и Я не являются константами и позтому для каждого вещества должны быть определены в отдельности. При близких значениях р различия, разумеется, невелики, так что, например, для расчета разделительной способности можно воспользоваться общим значением для п. [c.100]

В самом деле, из самого понятия теоретической тарелки непосредственно следует, что поднимающийся с нее паровой поток находится в равновесии со стекающей с тарелки флегмой, а следовательно, и со всей жидкостью, покрывающей определенным слоем тарелку. Это предполагает идеальное перемешивание жидкости, обеспечивающее установление по [c.354]

Принципиальным недостатком рассматриваемых методов является то, что они основаны на предположении об установлении на каждой тарелке равновесия и результат расчета дает число теоретических тарелок. Иными словами, методы не учитывают кинетики массообмена на тарелках,который подчиняется сложным закономерностям и изучен далеко недостаточно. [c.400]

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. На соответствующей диаграмме Г — X отметим 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 бензольно-толуольная смесь в кипятильном сосуде имела состав а пар, собирающийся в головке, состав Хе, 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]

Для дополнительного пояснения понятия теоретической тарелки рядом со схематическим изображением тарельчатой колонны (рис. 58) приведена кривая равновесия, которая иллюстрирует процессы, протекающие в колонне. Допустим, что как и при исследовании фазового равновесия, колонна работает с бесконечным флегмовым числом, т. е. без отбора дистиллята. В колбу загружена смесь, содержащая = 10% (мол.) компонента 1 (легколетучий). Пары, образующиеся при испарении кубовой жидкости, после установления равновесия имеют концентрацию у = 25% (мол.). При конденсации этих паров образуется жидкость состава Х2 на тарелке 2 (колбу рассматриваем как тарелку ). Пары, поднимающиеся из перегонной колбы, за счет теплообмена с жид- [c.95]

От реальной тарелки в тарельчатой колонне мы подошли к понятию теоретической тарелки. Какие же условия имеют место в насадочных ректификационных колонках, содержащих упорядоченную или неупорядоченную насадку При наличии противотока жидкой флегмы и паров между кубом и конденсатором в результате одновременно протекающих процессов установления равновесия благодаря диффузии в горизонтальном направлении и смещения равновесия вследствие извне созданного противоточного движения фаз достигается разделение компонентов и обогащение паров нижекипящим компонентом [1]. На рис. 85 схемати- [c.138]

Рассмотрение тест-хроматограмм начинают с формы полученных пиков. Пики должны быть достаточно симметричными, не иметь носов и хвостов —это наиболее частый дефект. Недопустимо двоение пиков—свидетельство наличия каналов или пустот в колонке. Коэффициент асимметрии пиков на 1/10 их высоты должен приближаться к 1, и для колонок хорошего качества должен составлять 0,8—1,3. Далее проверяют время удерживания тест-веществ на хроматограммах постоянство этой величины свидетельствует об установлении равновесия в колонке и возможности расчета эффективности колонки. Расчет эффективности колонки — числа теоретических тарелок и приведенной высоты эквивалентной теоретической тарелки — проводят по известным формулам (см. разд. 1.1). Для имеющихся в продаже сорбентов среднего качества при хорошо подобранной методике набивки колонок удается получить значение ПВЭТТ от 3 до 6, что соответствует ЧТТ для стандартной колонки длиной 25 см от 4 до 8 тыс. (сорбент размером 10 мкм), от 5,5 до 11 тыс. (7,5 мкм) и от 8 до 16 тыс. (5 мкм). [c.122]

В теории хроматографии часто используется послойный метод расчета, который основывается на предположении, что непрерывный процесс в хроматографической колонке можно приближенно рассматривать как ряд равновесий в небольших слоях сорбента определенной длины. Предполагается, что после установления равновесия в первом слое раствор из него переводится во второй слой, так что количество сорбируемого вещества при этом не изменяется, а в колонку вводится новая порция раствора. Элементарные слои, в которых устанавливаются равновесия, называются теоретическими тарелками . Обычно высоту теоретической тарелки определяют опытным путем. Метод теоретических тарелок применительно к расчету ионообменной хроматографии был развит в работе Майера и Томпкинса [9]. По этому методу может быть получена величина среднего квадрата размытия хроматографической зоны. Расчет дает [18] [c.86]

Для характеристики эффективности хроматографической колонки широко используется такая величина, как число теоретических тарелок N. Это понятие вытекает из достаточно общего, нО формального описания размывания хроматографической зоны в ходе разделения, которое было предложено Мартином и Синжем [13] на основе теории теоретических тарелок. Хроматографическая колонка в этой теории рассматривается как система, состоящая из последовательно примыкающих друг к другу секций. Каждая секция является теоретической тарелкой, в которой мгновенно устанавливается равновесие компонентов анализируемой пробы между неподвижной и подвижной фазами. Хроматографический процесс моделируется как многократное повторение двух операций мгновенного переноса подвижной фазы из данной тарелки в следующую при отсутствии массообме-на между фазами и установлении равновесия между подвижной и неподвижной фазами на каждой тарелке. При числе теоретических тарелок Л/ >100 концентрация анализируемого вещества определяется по уравнению [c.22]

Так обстоит дело теоретически на практике же такая идеальная картина никогда не осуществляется. Действительно, невозможно добиться, чтобы пар и жидкость не уходили со своей тарелки до установления на ней полного равновесия, на что требуется определенное время. Обычно часть жидкости раньше времени стекает на нижнюю тарелку, унося на нее легкую ком-поненту в концентрации, превышающей равновео1ую. Наоборот, часть пара переходит на верхнюю тарелку также преждевременно, унося туда еысококипящую [c.20]

В точке С, на выходе из первой теоретической тарелки, газовая фаза с концентрацией целевого компонента ур встречается с жидкой фазой, концентрация целевого компонента в которой х1<х . И вновь начинается переход целевого компонента из газовой фазы в жидкую до установления нового равновесия. Повторив описанные построения, получим треугольник СРЕ, соот1зетствуюш,ий второй теоретической тарелке, и т. д. Число треугольников, построенных таким образом между рабочей и равновесной линиями от точки В до точки А, соответствует обш,ему числу теоретических тарелок массообменного аппарата. Число теоретических тарелок зависит от расстояния между рабочей и равновесной линиями, т. е. от двил- ущей силы массообменного процесса Ау и Ах. Чем меньше расстояние между рабочей и равновесной линиями, тем меньше движущая сила процесса, тем больше требуется ступеней контакта фаз, т. е. тем больше требуется теоретических тарелок. [c.78]

Установлением температуры низа колонны определяется равновесная система на нижней — первой — ступени контакта, жидкая фаза которой отводится как целевой продукт, представляющий собой масло, освобожденное от легкого растворителя. Для этой системы известны давление, под которым она находится, температура ее, рассчитанная по уравнению (IX. 84), и, кроме того, известно, что она содержит лишь едва уловимые следы легкого растворителя. Таким образом, известны значения трех ее степеней свободы и поэтому состояние ее вполне определено и значения всех остальных ее свойств могут быть установлены уже чисто расчетным путем. Установив параметры на первой ступени контакта, можно перейти к расчету второй, затем от второй к третьей ступени и так, двигаясь снизу вверх от тарелки к тарелке, попеременно используя соотношения равновесия и материального и теплового балансов, вести расчет до тех пор, пока не будут достигнуты условия, предварительно назначенные для питательной секции. Не всегда удается с одного раза получить удовлетворительный результат, но следует иметь в виду, что во-первых, число теоретических ступеней контакта, требуемое для назначенного разделения, не обязательно должно быть целым числом и, во-вторых, от умения проектиров1иика в значительной степени зависит умелый подбор определяющих факторов, влияющих на режим работы [c.434]

Теория, которая избегает допущения установления мгновенного равновесия и других недостатков концепции теоретических тарелок, должна основываться на скорости, с которой может в действительности установиться равновесие в обычных условиях хроматографии. К тому же должны быть рассмотрены скорости диффузии в подвижной и стационарной фазах. Хроматографические теории, основное внимание в которых акцентировано на кинетике, называют кинетическими теориями , хотя было бы более точно использовать термин линейная неидеальная теория . Первое подробное изложение такой теории было дано датскими химиками ван Деемтером, Клинкенбергом и Зюйдервегом в 1956 г. общее уравнение для расчета величины тарелки как функции скорости движения подвижной фазы иногда называют уравнением ван Деемте-ра. Дальнейшее развитие эта теория получила главным образом благодаря работам американского химика Дж. Калвина Гиддингса. Интересующиеся читатели найдут обширное и доступное изложение основ современной хроматографической теории в его книге, ссылка на которую приведена в списке литературы, помещенном в конце главы. [c.535]