Ο υπολογισμός του αριθμού των θεωρητικών σταδίων είναι απαραίτητος για τον σχεδιασμό διαδικασιών διαχωρισμού όπως η απόσταξη, η απορρόφηση και η απογύμνωση. Βοηθά στον καθορισμό του ελάχιστου αριθμού σταδίων ισορροπίας που απαιτούνται για την επίτευξη μιας επιθυμητής απόδοσης διαχωρισμού.

Μέθοδοι υπολογισμού θεωρητικών σταδίων

Οι πιο κοινές τεχνικές περιλαμβάνουν τη μέθοδο McCabe-Thiele και την εξίσωση Fenske. Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται σε δεδομένα ισορροπίας και υλικές ισορροπίες για να παρέχουν ακριβείς εκτιμήσεις.

Μέθοδος McCabe-Thiel

Η μέθοδος McCabe-Thiele είναι γραφική και περιλαμβάνει τη σχεδίαση γραμμών λειτουργίας και καμπυλών ισορροπίας σε ένα διάγραμμα. Χρησιμοποιείται κυρίως για δυαδική απόσταξη. Τα βήματα περιλαμβάνουν την σχεδίαση της καμπύλης ισορροπίας, την αποκατάσταση και την απογύμνωση γραμμών λειτουργίας, και στη συνέχεια την έξοδο στάδια μεταξύ αυτών των γραμμών για να βρείτε το συνολικό αριθμό των θεωρητικών σταδίων.

Εξίσωση Fenske

Η εξίσωση Fenske παρέχει άμεσο υπολογισμό του ελάχιστου αριθμού σταδίων στη συνολική παλινδρόμηση. Εκφράζεται ως:

N[min = log((xD / (1 - x]]D]) / (xB[ / (1 - x]]B)) / log(a)]

όπου xD] και xB είναι τα κλάσματα γραμμομόρια του πιο πτητικού συστατικού στο απόσταγμα και τον πυθμένα, αντίστοιχα, και το α είναι η σχετική μεταβλητότητα.

Παράδειγμα υπολογισμού

Ας υποθέσουμε ότι μια διαδικασία απόσταξης διαχωρίζει ένα μείγμα με ένα κλάσμα μολιού αποστάγματος 0,95 και ένα κλάσμα μορίων βυθού 0,05. Η σχετική μεταβλητότητα (α) είναι 2.0. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση Fenske:

Nmin = log((0.95 / 0.05 / 0.95) / log(2.0) ⁇ 4.32

Ο ελάχιστος αριθμός σταδίων είναι περίπου 5. Ο πραγματικός σχεδιασμός μπορεί να απαιτήσει περισσότερα στάδια για να λογοδοτήσουν για την αποτελεσματικότητα.