Тарелка теоретическая концепция

Применение теории подобия показывает (см. главу IV), что массообменный процесс характеризуется критериями Нид = ЫО, Ргд = Ке = vLh. В течение ряда лет расчеты процессов осуществляли по уравнениям связи между критериями. Эти уравнения и сегодня используют для определения физико-химических постоянных (например, констант скоростей массопереноса), однако общий метод расчета процессов основан на использовании уравнений балансов и концепции единичного элемента процесса разделения — теоретической тарелки. [c.81]

Эффективность колонки измеряется числом теоретических тарелок, на метр длины колонки. Концепция теоретических тарелок в газовой хроматографии подобна принятым в дистилляции представлениям, хотя в хроматографических колонках тарелки, как таковые, не используются. Довольно часто от начинающих хроматографистов можно слышать примерно следующее "Меня не интересует, сколько теоретических тарелок в моей колонке, меня интересует только раэ-деление". Хотя представления о теоретических тарелках могут и не отражать реального процесса разделения в хроматографической колонке - это в конце концов, не столь важно, - но данное понятие дает достаточно общую основу для количественного (числового) сравнения эффективности колонок. Нередко начинающий хроматографист, наблюдая неполное разделение анализируемых соединений, не в состоянии установить, является ли это результатом плохой (недоста -точной) эффективности колонки или плохой селективности используемого сорбента. Помните, что обсуждать проблемы разделения имеет смысл только после того, как вы подготовите детальное описание условий эксперимента и измерите непосредственно из -хроматограмм некоторые количеств венные характеристики, такие, как коэффициенты разделения и общее число теоретических тарелок колонки. [c.19]

В гл. III были изложены концепция теоретической тарелки и расчет эффективности колонки, основанный на измерениях, относящихся к одному пику. Разделение и разрешение двух или более веществ, очевидно, зависит от различия между их характеристиками удерживания, а также от эффективности колонки. Последняя определяет разрешение, как величина, связанная обратно пропорциональной зависимостью со степенью размывания пика и, следовательно, с возможным наложением друг на друга двух смежных пиков. [c.103]

В термодинамической теории массообменных процессов разделения при переходе от составов фаз в одном межтарелочном отделении к составам фаз в соседнем за количественную основу принимается гипотеза теоретической тарелки ступени). Особенность этой теории состоит в том, что она не занимается вопросом о механизме процесса и не исследует диффузионной природы и кинетической картины явления массопередачи на контактной ступени. Теория массообменных процессов разделения, основанная на концепции теоретической тарелки (ступени), изучает предельные условия проведения процесса и устанавливает эталоны, сравнением с которыми можно получить правильное суждение [c.122]

При решении ряда практических задач можно допустить, что мольные потоки пара и жидкости по высоте секций колонны постоянны, тем самый исключить рассмотрение теплового баланса, а также принять постоянство коэффициентов относительной летучести компонентов. Дальнейшим упрощением является принятие концепции теоретической тарелки, т. е. пар, покидающий тарелку, находится в равновесии с жидкостью. Исходя из принятых допущений математическое описание ректификационной колонны пред- [c.347]

В основу использованного алгоритма потарелочного расчета процесса многокомпонентной ректификации положена методика Тиле и Геддеса, способ независимого определения концентраций и концепция "теоретической тарелки" [43]. [c.156]

Пар покидает тарелку с концентрацией, равновесной по отношению к жидкости на этой тарелке, то есть используется концепция "теоретической тарелки . [c.157]

С понятием рабочих линий и идеального контакта фаз связана концепция теоретической ступени (иногда говорят теоретической тарелки). Под теоретической ступенью понимается контактное устройство, из которого потоки фаз уходят с равновесными концентрациями. В случае прямотока, а также ИП одной или обеих фаз это означает бесконечно интенсивный кон- [c.796]

В основе расчета тарельчатых колонн лен ит концепция теоретической тарелки . Этот метод основывается на предположении, что на теоретически идеальной тарелке газ и жидкость находятся в состоянии равновесия. Хотя это предположение и не вполне точно для любой из реально осуществленных тарелок (на которой значительная часть газа даже не вступает в контакт с уходящей жидкостью), оно значительно упрощает расчеты отклонение работы реальных тарелок от идеальных условий можно удобно учитывать, введя понятие коэффициента полезного действия тарелки . [c.13]

Как правило, схема процессов абсорбции углеводородов сравнительно проста. При первичном процессе какие-либо основные или побочные химические реакции не протекают часто вполне применимы уравнения равновесия между паром и жидкость)о, выведенные из законов для идеальных растворов. Поскольку массообмен в этих случаях не усложняется протеканием химических реакций в жидкой фазе, проектные расчеты могут основываться на обычных концепциях коэффициента абсорбции и теоретической тарелки. Важнейшим осложняющим фактором при расчете абсорбционных установок для выделения углеводородных продуктов часто является присутствие весьма многочисленных компонентов. Это не только чрезвычайно сильно усложняет вычисления, но и вызывает необходимость располагать обширными данными по равновесиям для этих многочисленных компонентов. Равновесные данные для сравнительно простых смесей парафиновых углеводородов, встречающихся при процессах абсорбции природного газа, подробно рассматриваются в литературе. Методика расчета таких установок вполне установилась и с достаточной полнотой изложена в ряде руководств [39—41]. Кроме того, в коксовом газе наряду с азотистыми, сернистыми и кислородными соединениями содержатся многочисленные циклические углеводороды и поэтому методика расчета установок для выделения углеводородов из таких газовых систем разработана несколько меньше. Поскольку удаление нафталина является важной фазой очистки каменноугольного газа, используемого в качестве бытового топлива (вследствие частого образования твердых [c.371]

Термин теоретическая тарелка (т.т.) появился благодаря концепции, предложенной Мартином и Синджем [1] [c.16]

В настоящее время основными являются термодинамически точные программы, основанные на концепции теоретической тарелки. Кинетические же методики и программы, по которым имеются некоторые разработки [110 139], пока еще не обладают надежностью, достаточной для проектирования причина этого — в исключительной сложности процесса массопередачи на тарелке. [c.247]

Почти все методы, предложенные в литературе для расчета многокомпонентной ректификации, исходят из понятия о теоретической тарелке( ступени разделения), т. е. такой массообменной ячейке, на которой устанавливается термодинамическое равновесие между контактирующими фазами. Отметим, что эта концепция не накладывает никаких ограничений на характер движущих сил она не противоречит представлению о полном [c.11]

Сначала рассмотрим метод дистилляции, поскольку теория дистилляции связана с важной концепцией теоретической тарелки, которая представляет собой часть многоступенчатой схемы, отвечающую той же степени разделения, что и однократная ступень распределения фаз. После этого удобно рассмотреть жидкостную экстракцию, в которой легко выявить равновесные ступени разделения. За рассмотрением проблем исчерпывающей экстракции следует анализ очень важной многоступенчатой экстракционной схемы Крэга с одной подвижной фазой и рассмотрение распределения растворенного вещества по различным порциям неподвижной фазы. [c.516]

С целью упрощения расчетов обычно используют три допущения первое — термодинамическое равновесие между паром и жидкостью на тарелке, т. е. так называемая концепция о теоретической тарелке второе — постоянство потоков жидкости и паров по высоте отдельных секций колонны третье — постоянство относительных летучестей компонентов в условиях разделения. Даже при указанных упрощающих допущениях система уравнений, описывающая взаимосвязь различных параметров ректификационной колонны, характеризуется высокой степенью нелинейности, в связи с чем задача решается методом последовательных приближений. Ниже описан один из вариантов расчета простой колонны методом от тарелки к тарелке при заданных потоках и числе теоретических таре.лок в укрепляющей и отгонной секциях. Таким образом, задача заключается в определении составов дистиллята и остатка. Направление расчета тарелок принято от концов колонны к тарелке питания. [c.56]

При анализе распределения в хроматографической колонке на основе концепции теоретических тарелок колонка рассматривается как система, состоящая из последовательного ряда примыкающих друг к другу секций, каждая из которых содержит некоторый небольшой объем газа и жидкости. Будем считать, что твердый носитель для жидкой фазы инертен. Каждая секция представляет собой теоретическую тарелку, в которой молекулы [c.78]

Следует отметить, что эти ограничения объема пробы являются жесткими. С позиции концепций теоретических тарелок проба должна разместиться в объеме одной теоретической тарелки. Часто встречающиеся в практике аналитические задачи не требуют столь жестких ограничений. [c.263]

Другая теория хроматографического разделения— теория скоростей сохраняет концепцию теоретических тарелок. Однако понятие теоретической тарелки остается лишь в качестве способа выражения эффективности колонки, Размывание пиков приписывается здесь трем факторам [c.21]

Важная концепция теоретической тарелки, взятая из теории дистилляции, может быть представлена понятиями колонки с рядом физически разделенных стадий испарения и конденсации. Одна теоретическая тарелка определяется как длина колонки, необходимая для того, чтобы состав изменился так же, как при одной стадии дистилляции жидкости известного состава, образующей пар и конденсат различного состава в соответствии с [c.501]

Тарелочная концепция была модифицирована Глюкауфом 125, 26], который рассматривал течение раствора непрерывным, а твердую фазу прерывной. Теоретически величина тарелки не может быть меньше диаметра зерна. Для плотной упаковки зерен сферической формы было рассчитано, что минимальная эффективная толщина составляет 0,82 диаметра зерен. Практически толщина тарелки в несколько раз больше этого значения по причинам, которые будут вскоре рассмотрены. [c.162]

Согласно концепции теоретических тарелок, разработанной Мартином и Синджем [14], хроматографическую колонку представляют как ряд дискретных, но соприкасающихся узких горизонтальных слоев, называемых теоретическими тарелками. Полагают, что в каждой тарелке устанавливается равновесие между подвижной и стационарной фазами. Движение вещества и растворителя рассматривают как ряд ступенчатых переходов с одной тарелки на другую. [c.258]

В. Концепция теоретической тарелки [c.126]

Основная термодинамическая концепция в процессах разделения состоит в представлении о переводе системы из начального состояния в заданное граничное состояние через последовательный непрерывный ряд равновесных состояний. Эта простая и очевидная концепция в теории процессов массообмена незаслуженно получила название постулата о теоретической тарелке . В результате ошибочного подхода к этой концепции она неоднократно третировалась в литературе 13, 4], и некоторые авторы добиваются полной ликвидации в теории представления о теоретической тарелке. Оставляя в стороне необоснованную критику этой концепции, напомним только, что еще в 1947 г. в малоизвестной работе Гухмана [5] была строго доказана возможность реализации особого рода квазистатического процесса, протекающего при конечной разности потенциалов. [c.191]

Гипотеза теоретической тарелки не воспроизводит в точности действительной картины явления, нротекаюш его в контактной ступени, ибо основана на статическом представлении процесса. Тем не менее эта концепция позволяет осуществить анализ и расчет процесса разделения псходной смеси в ректификационной колонне и получить достаточно близкую к действительности картину реального процесса, несмотря на наше неумение вполне компетентно и всесторонне исследовать сложные явления массопередачи, происходящие на практической ступени контакта. Другим обоснованием целесообразности разработки термо-динамической теории ректификации является установившийся, по-видимому, окончательно взгляд, согласно которому ис- I следование и определение эф-фективности практических ступеней разделения оказывается, как правило, задачей менее трудной, чем непосредственное изучение диффузионной картины процесса ректификации в реальной колонне. Таким образодЕ, термодинамическая теория ректификации является пока первой ступенью общей теории ректификации. Для суяедения о направленности самопроизвольных процессов энергообмена и массообмена в отдельно взятой контактной ступени следует рассмотреть ее работу на основе метода теоретической тарелки. [c.123]

Поскольку равновесные кривые для компонентов сырого бензола сравнительно близки к прямым линиям, а рабочая линия нри типичных процессах абсорбционного выделения сырого бензола изображается прямой, можно применять упрощенные расчетные уравнения, например уравнение (1.8), основанное на К ,а, уравнение (1.14), основанное на концепции единичной ступени массообмена, и уравнение (1.15), основанное на концепции теоретической тарелки. Многочисленные исследователи пользовались видоизмененными формами этих уравнений, основывающимися на коэффициентах распределения (см, табл. 14.10) [44, 46 —48]. При применении этих единиц параметр Ь 1тСг уравнений (1.14) и (1.15) превращается в А/С, где расход газа и жидкости выражен в объемах, а А — коэффициент распределения J . Как и нри параметре значение Ьк С, равное единице, выражает [c.375]

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]

Согласно концепции теоретических тарелок (введенной в разделе ПВ), хроматографическую колонку можно представить как ряд теоретических тарелок, содержащих неподвижную фазу, через которую просачивается и переходит в следующую тарелку подвижная фаза. Концепция исходит из следующих допущений объем неподвижной фазы в каждой тарелке один и тот же объе1м подвижной фазы при переходе от тарелки к тарелке не изменяется в каждой тарелке устанавливается равновесие между фазами значение коэффициента распределения вещества не зависит от его концентрации. [c.515]

Распределительная хроматография, которая для этой цели и с таким эффектом использовалась Мартином и Сйнджем, принципиально может рассматриваться как своеобразный вариант противоточной экстракции, при проведении которой экстрагируемое соединение распределяется между двумя жидкими фазами, одна из которых закреплена на твердом носителе (этой фазой в методике с обращенными фазами является менее полярная жидкость), в то время как другая движется в заданном направлении. Имеется ряд теоретических подходов к исследованию процессов, происходящих в колонке при распределительной хроматографии [1—4а] они основаны на концепциях дистилляционного процесса. Хроматографическая колонка условно разбивается на ряд секций, сравнимых с гипотетическими дистилляционными тарелками, и предполагается, что каждая тарелка эквивалентна одному экстракционному сосуду одноступенчатого процесса. По мере проведения процесса вещество распределяется между двумя фазами и подвижная фаза, содержащая это вещество, переносит его с одной тарелки на другую. Теория хроматографического процесса, основанная на этой концепции, очевидно, очень близка к теории противоточного распределения Крейга. Однако, если в прерывном процессе, осуществляемом на аппарате Крейга, может достигаться истинное равновесие, то в колоночной распределительной хроматографии достичь равновесия на каждой тарелке практически невозможно. Для того чтобы обойти это осложнение, Мартин дал другое определение тарелки в хроматографии. Следуя Мартину, можно определить хроматографическую тарелку как слой, в котором отношение усредненных концентраций распределяющегося вещества в неподвижной фазе и в элюате, вытекающем из этого слоя, соответствует отношению, достигаемому при равновесии в системе. Высота тарелки обозначается как высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). [c.32]

В соответстви.и с концепцией теоретических тарелок ширина пика не меняется от величины пробы, если только она вмещается в одну теоретическую тарелку. Ван Деем-тер и его сотрудшжи " нашли уравнение, которое позволяет вычислить верхний предел пробы, при котором еще не происходит расширения пика [c.20]

Таким образом, нельзя утверждать, что распределение составов, рассчитанное с помощью концепции теоретической тарелки при конечных флегмовых числах, соответствует реальному распределению составов в насадочной ректификационной колонке. [c.72]

Теории, основанные на концепции теоретических тарелок, предполагают, что все протекаюшие в колонке процессы могут рассматриваться как взаимно независимые. Это предположение чаще всего справедливо, если скорость результирующего процесса определяет один из процессов. Однако обычно протекающие в колонке процессы влияют друг на друга, и это отражено в уравнении, выведенном для определения высоты, эквивалентной теоретической тарелке. Хотя Гиддингс [25] показал, что в некоторых случаях необходимо включать члены, характеризующие влияние вихревой диффузии и массопереноса в газовой фазе в один член уравнения, Вичар и Новак [89] показали зависимость массопереноса в жидкой фазе от массопереноса в газовой фазе. В качестве примера мы приведем уравнение Гиддингса [25], которым следует пользоваться при высоких скоростях потока газа-носителя [c.165]

Принято также выделять алгоритмы, позволяющие проводить расчеты разделения неидеальных смесей, расчеты сложных колонн и их комплексов. На ранних этапах создания общих алгоритмов расчета процесса многокомпонентной ректификации введение различного рода допущений было вполне оправдано, так как основной целью работ являлась разработка методов решения систем уравнений математического описания и обеспечения сходимости итерационных схем решения. В дальнейшем введение учета неидеальности разделяемой смеси и концепции реальной ступени разделения потребовало существенной доработки созданных алгоритмов. При этом часто предпринимались попытки использования уже разработанных алгоритмов, например, основанных на концепции теоретической ступени разделения [202, 212] в решении задач с учетом реальной разделительной способности тарелки [230, 281], определяемой через коэффициент полезного действия (к. п. д. Мэрфри) [230, 281, 130] или к. п. д. испарения [230]. При этом отмечалось, что введение к. п. д. испарения более предпочтительно, чем учет разделительной способности тарелки через к. п. д. Мерфри [230, 281]. В таких алгоритмах обычно принималось допущение постоянства к. п. д. для всех ступеней разделения и относительно всех компонентов разделяемой смеси. Введение таких к. п. д. ступеней разделения приводит к большой вероятности появления на некоторых итерациях расчета отрицательных величин концентраций компонентов, что исключает возможность продолжения расчетов [130]. С целью преодоления таких трудностей обычно использовались либо различные модифицированные определения эффективности ступени разделения [230, 281], либо вводилась коррекция величин к. п. д. в процессе решения. Последнее в свою очередь может являться причиной зависимости получаемого решения от способа задания начальных приближений или даже получений неоднозначного решения задачи [130]. В то же время в результате ряда расчетных и теоретических исследований [130, 132, 183] было показано и подтверждено экспериментально, что эффективности ступеней разделения существенно различны и, кроме того, эффективность каждой ступени различна по отношению к компонентам разделяемой смеси. Возможным выходом из такой ситуации (необходимость учета указанных явлений при обеспечении достаточной устойчивости итерационных схем расчета) может служить прием, основанный на отказе от использования к. п. д. в математическом описании ступени разделения с реализацией прямого расчета, составов фаз, уходящих со ступени разделения [130]. В этом случае учиты- [c.52]

На основе значений коэффициента сопротивления массопередаче уравнения Ван-Деемтера, которые можно рассчитать, используя данные по зависимости высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ), от скорости потока газа-носителя, были получены значения эффективной толщины пленки НЖФ- Для сорбента, содержащего 3 % вакуумной смазки, нанесенной на целит или стер-хамол, эффективная толщина пленки, по данным кинетических измерений, составляет 9—10 мкм. Средняя толщина пленки, рассчитанная в предположении равномерного покрытия жидкой фазой всей поверхности ТН, составляет всего около 0,1 мкм. Существенно большее (в 100 раз) значение эффективной толщины пленки НЖФ, найденное из кинетических измерений по уравнению Ван-Деемтера, свидетельствует, по-видимому, в пользу того, что значительная часть НЖФ находится в мелких порах. Такой тип неравномерного распределения приводит к резкому увеличению эффективной толщины пленки, а следовательно, к увеличению ВЭТТ. Эту же концепцию разделял и Кейлеманс [68], который отмечал, что прежде всего НЖФ под действием капиллярных сил скапливается в мельчайших порах и отверстиях. С увеличением количества жидкости заполняются поры более крупного размера. В жидкой фазе расстояние, на которое диффундируют молекулы хроматографируемых соединений, равно средней длине капилляра, заполненного НЖФ. [c.16]

Широко известные методы расчета десорбции по Кремсеру и Франклину—Хортону (1], хотя и строятся на концепции теоретической тарелки, однако ипнорируют необходимость соблюдения условий теплового баланса для тарелок — температуры на тарелках либо принимают постоянными, либо находят по эмпирическим формулам. [c.62]

Весьма часто в математические модели массообменных колонн вводят допущение о достижении межфазного равновесия на тарелках [315, 319—331]. В. М. Платонов и Б. Г. Берго применили концепцию теоретической тарелки при моделировании различных колонн со ступенчатым контактом фаз [3]. Как показывает анализ, такое допущение при моделировании десорбционных колонн аммиачно-содового процесса неприемлемо, поскольку к. п. д. тарелок этих колонн, принятый по парогазовой фазе, составляет 0,3—0 6, расчет же по теоретическим тарелкам теплообменника дистилляции приводит к нереальным результатам [6]. Так, по экспериментальным данным СОг ТДС десорбируется до установленной нормы на 10— 1Е тарелках и в верхней части ТДС происходит абсорбция N11 яшдкостью, тогда как расчет показывает, что десорбция СОг закап- чивается на второй теоретической тарелке и абсорбции NHз не наблюдается. [c.172]