Impianti chimici - Appunti

Determinazione del numero di piatti teorici di una colonna di rettifica mediante il metodo di McCabe-Thiele

Sabato 21 agosto 2010

Esempio

7,5 kmol/h di una miscela binaria devono essere sottoposte a rettifica in una colonna a piatti operante a pressione atmosferica. L'alimentazione, avente composizione Z_f=0,42 (espressa in frazione molare), entra in colonna liquida al punto di ebollizione, e si vuole ottenere un distillato avente composizione X_d=0,98 ed un prodotto di coda avente composizione X_w=0,05 (entrambi espressi come frazione molare). Si consideri di lavorare ad un rapporto di riflusso effettivo pari a 1,2 volte quello minimo.

La curva di equilibrio liquido-vapore è descritta dalla seguente tabella:

Con i dati a disposizione, calcolare il numero teorico di piatti della colonna.

Fasi del processo

• Disegnare il diagramma x-y.
• Localizzare sul diagramma i punti Z_f, X_d, X_w e da tali punti tracciare le verticali fino ad incrociare la curva del liquido.
• Tracciare la retta q.
• Retta di lavoro superiore in condizioni di pinch: determinare il valore dell'intercetta Y_d sull'asse y in condizioni di pinch.
• Retta di lavoro superiore in condizioni operative: ricalcolare la nuova intercetta operativa dopo aver maggiorato il rapporto di riflusso. Tracciare quindi la nuova retta di lavoro superiore operativa.

Costruzione delle rette operative

La retta superiore operativa incrocia la retta q in un nuovo punto all'interno del diagramma. Da lì passa anche la retta di lavoro inferiore.

Inizio costruzione dei piatti teorici

• 1 - 2 Si inizia dal punto di coordinate X_d e si traccia la parallela all’asse x fino ad incontrare la curva del vapore.
• 2 - 3 Si traccia la parallela all’asse y fino a ritornare sulla retta di lavoro superiore, parallela all’asse x fino a ritornare sulla curva del vapore.
• 3 - 4 Di nuovo parallela all’asse y fino a ritornare sulla retta di lavoro superiore.

Si prosegue in questo modo fino alla retta q; a quel punto ci si sposta dalla retta di lavoro superiore a quella inferiore.

Fine costruzione dei piatti teorici

I tratti orizzontali incrociano sempre la curva del vapore. Al superamento della retta q, i tratti verticali incrociano la retta inferiore.