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Tutorial MenueKompaktkurs RektifikationLerneinheit 6 von 6

Praktikum Rektifikation

Das McCabe-Thiele-Verfahren

Abb.1

Die graphische Bestimmung der Trennstufenzahl einer Kolonne für binäre Gemische geht auf McCabe-Thiele zurück. Das Verfahren basiert auf den Stoffmengenbilanzen und der Gleichgewichtskurve (GLK) für das jeweilige binäre Gemisch. Hierbei gelten die Einschränkungen, dass sich die Komponenten im gesamten Mischungsbereich ideal verhalten müssen, ihre Verdampfungsenthalpien gleich sind und die Enthalpieänderungen in Dampf- und Rücklaufstrom vernachlässigt werden können. Die Bodenzahl kann aus drei verschiedenen stationären Betriebszuständen ermittelt werden.

Das McCabe-Thiele-Verfahren führt hierfür die zwei Arbeitskurven - Verstärkergerade und Abtriebsgerade - ein. Diese sind nur für ideale Gemische Geraden. Mit dem Verfahren lässt sich umgekehrt berechnen, welche Trennleistung eine Kolonne bei vorgegebener Trennstufenzahl erlaubt.

Das McCabe-Thiele-Diagramm und seine Arbeitsgeraden

Abb.2

Kalorischer Faktor (q)

Der kalorische Faktor ist eine Konstante in der Gleichung für die Schnittpunktgerade (SG). Weicht der thermische Zustand des Zulaufgemischs von dem des Gemischs im Zulaufquerschnitt der Kolonne ab, dann ist die Enthalpiedifferenz, die für die thermische Angleichung aufgebracht wird, zu berücksichtigen. Dabei ist zur Vorwärmung eines unterkühlten oder zur Abkühlung eines überhitzten Zulaufstroms ein Dampfmengenstrom zu kondensieren bzw. ein Flüssigkeitsmengenstrom zu verdampfen. Der kalorische Faktor q ist gleich eins, wenn sich die Enthalpien des Zulaufgemischs und der flüssigen Phase nicht unterscheiden.

Vertiefung: Kalorischer Faktor

Theoretischen Trennstufen

Die Zahl der theoretischen Trennstufen (Böden) einer Kolonne ergibt sich aus der konstruierten Treppenkurve. Hierbei verläuft die Teppenkurve für den Verstärkerteil zwischen Verstärkergerade und Gleichgewichtskurve sowie für den Abtriebsteil zwischen Abtriebsgerade und Gleichgewichtskurve.

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