Il calcolo del numero di fasi teoriche è essenziale nella progettazione di processi di separazione come distillazione, assorbimento e stripping, che aiutano a determinare il numero minimo di passaggi di equilibrio necessari per raggiungere una efficienza di separazione desiderata.

Metodi per il calcolo delle fasi teoriche

Sono stati utilizzati diversi metodi per stimare il numero di fasi teoriche necessarie per un processo di separazione, le tecniche più comuni includono il metodo McCabe-Thiele e l'equazione di Fenske, che si basano sui dati di equilibrio e sui bilanci materiali per fornire stime accurate.

Metodo McCabe-Thiele

Il metodo McCabe-Thiele è grafico e prevede la tracciatura di linee operative e curve di equilibrio su un diagramma. Viene utilizzato principalmente per la distillazione binaria. I passaggi includono il disegno della curva di equilibrio, le linee di funzionamento rettifica e stripping, e quindi il passaggio fuori fasi tra queste linee per trovare il numero totale di fasi teoriche.

Equazione di Fenske

L'equazione di Fenske fornisce un calcolo diretto del numero minimo di fasi del reflusso totale.

N]min = log(x]D[] / (1 - xD]]]]]] / (x[αFLT:7]]B] / (1 x

dove x]]D[][]] e xB][]] sono le frazioni mole della componente più volatile nel distillato e nei fondali, rispettivamente, e α è la volatilità relativa.

Calcolo di esempio

Supponiamo che un processo di distillazione separi una miscela con una frazione di talpa distillata di 0,95 e una frazione di talpa di fondo di 0,05. La volatilità relativa (α) è 2.0.

N[]min[ = log(0.95 / 0.05) / (0.05 / 0.95)) / log(2.0) ≈ 4.32]

Il numero minimo di fasi è di circa 5. Il disegno effettivo può richiedere più fasi per tenere conto delle inefficienze.