Теоретическая тарелка — устройство, количество, расчет

logo

Внутри классической колонны есть плоскиегоризонтальные контактные элементы, которые очень напоминают тарелки. Наповерхности этих элементов происходит тепломассообмен между флегмой и парами иразделение фракций. Или, если проще, пузырьки пара проходит через слой флегмына тарелке. Чем больше количество тарелок и площадь контакта, тем лучшеразделяющая способность колонны. В поисках способа измерить эту способность ибыла придумана теоретическая тарелка(ТТ).

Что такое теоретическая тарелка?

Это удобный термин, созданный для измерения разделяющей способностиколонны. Теоретическая тарелка — это модель обмена теплом и массой впарожидкостной среде. Модель основана на представлении колонны идеальнымизолированным устройством, со 100-процентной разделяющей способностью, накоторую не влияют внешние факторы. Колонна как будто находится в непрерывномтермодинамическом равновесии.

Теоретические тарелки нужны, как удобное понятие,от которого отталкиваются при расчетах.

Даже если в колонне не тарелки, а спирально-призматическая насадка (СПН),она все равно обладает разделяющей способностью, которая может быть измеренапри помощи теоретической тарелки.

Можно пояснить по-другому. Из водно-спиртовой смеси крепостью 10% можнополучить простой перегонкой спирт крепостью 40%. При последующих перегонках мыполучим, соответственно, спирт крепостью 60, 70, 80, 90, 96%. Каждая физическаяперегонка с повышением крепости продукта считается теоретической тарелкой илиединицей массопереноса. Всего таких перегонок нужно около 10. То есть,ректификация — это 10 последовательных дистилляций, которые идут параллельно наразных тарелках.

Итак, КПД теоретической тарелки всегда 100%. Этим она и отличается отфизической тарелки.

Теоретические тарелки в ректификационных колоннах

Теоретическая тарелка в ректификации — это часть колонны, вкоторой при конкретных условиях и режиме работы колонны достигается равновесиежидкой и парообразной фаз и теплообмен прекращается. Самой маленькой эта частьбудет, когда колонна работает “на себя”, без отбора — с СПН она составит всего1,5-3 см. При отборе голов и хвостов — 2-4 см, тела — 6-8 см.

Число теоретических тарелок в ректификационнойколонне

В зависимости от числа флегмы и спиртуозности жидкости в кубе, меняетсяколичество теоретических тарелок одной и той же колонны. Если при работе “насебя” в ней будет около 100 ТТ, то при отборе тела — 10-40 ТТ, поскольку флегмыбудет много.

Конструкция тарелок ректификационной колонны

Устройство тарелок ректификационной колонны может быть самымразнообразным, но самый простой, эффективный и популярный вариант насадки вбытовой колонне — это СПН.

Контактный элемент колпачковых колонн.