Teoreettisten vaiheiden määrän laskeminen on olennaista erottamisprosessien suunnittelussa, kuten tislauksessa, imeytymisessä ja strippausta. Se auttaa määrittämään, kuinka monta tasapainoaskelta tarvitaan halutun erotustehokkuuden saavuttamiseksi. Tässä artikkelissa käsitellään yhteisiä tekniikoita ja annetaan esimerkkejä teoreettisten vaiheiden laskemisesta.

Teoreettisen vaiheen laskentamenetelmät

Useita menetelmiä käytetään arvioitaessa teoreettisten vaiheiden määrää, joita tarvitaan erotteluprosessissa. Yleisimpiä tekniikoita ovat McCabe-Thiele-menetelmä ja Fenske-yhtälö. Nämä menetelmät perustuvat tasapainotietoihin ja materiaalitaseisiin, jotta saadaan tarkkoja arvioita.

McCabe-Thiele-menetelmä

McCabe-Thiele menetelmä on graafinen ja liittyy phatting käyttölinjoja ja tasapainokäyrät kaavio. Sitä käytetään ensisijaisesti binäärinen tislaus. Vaiheet sisältävät piirustus tasapainokäyrä, korjaus ja strippaus toimintalinjoja, ja sitten vaiheita näiden rivien välillä löytää kokonaismäärä teoreettiset vaiheet.

Fensken yhtälö

Fensken yhtälössä lasketaan suoraan refluksin kokonaista refluksivaihetta koskevien vaiheiden vähimmäismäärä.

]N[]]min = log(([D[[] / (1 - x]]D[])) / (x[[B[] / (1 - x]B))))))) / log(α)[[]]

jossa x[]D[[]x]B[[[] ovat tisleen ja pohjan haihtuvamman komponentin moolifraktioita ja α on suhteellinen volatiliteetti.

Esimerkkilaskenta

Oletetaan, että tislausprosessi erottaa seoksen, jossa on tislemoolifraktio 0,95 ja pohjat moolifraktio 0,05. Suhteellinen volatiliteetti (α) on 2.0. Fensken yhtälön avulla:

]N[]min = log((0,95 / 0,05 / (0,95) ] / log(2,0) .32

Vaiheiden vähimmäismäärä on noin 5. Todellinen suunnittelu voi vaatia useampia vaiheita tehottomuuden huomioon ottamiseksi.