मैककेबे-थिले विधि
मैककेबे-थिले विधि द्विआधारी आसवन के विश्लेषण के लिए एक रासायनिक अभियांत्रिकी तकनीक है।[1][2][3] यह इस तथ्य का उपयोग करता है कि प्रत्येक सैद्धांतिक प्लेट (या वाष्प-तरल संतुलन चरण) पर रचना पूरी तरह से दो घटकों में से एक के मोल अंश द्वारा निर्धारित होती है और निरंतर दाढ़ अतिप्रवाह की धारणा पर आधारित होती है, जिसकी आवश्यकता होती है:
- फ़ीड घटकों के वाष्पीकरण के दाढ़ मानक तापीय धारिता परिवर्तन बराबर हैं;
- वाष्पीकृत तरल के प्रत्येक मोल (इकाई) के लिए, वाष्प का एक मोल संघनित होता है; और
- उष्मा प्रभाव जैसे विलयन का एन्थैल्पी परिवर्तन नगण्य होता है।
विधि पहली बार 1925 में वॉरेन एल मैककेबे और अर्नेस्ट थिएले द्वारा प्रकाशित की गई थी,[4] दोनों उस समय मैसाचुसेट्स की तकनीकी संस्था (MIT) में काम कर रहे थे।
निर्माण और उपयोग
बाइनरी फीड के आसवन के लिए एक मैककेबे-थिले आरेख फ़ीड के निचले-उबलते घटक के लिए वाष्प-तरल संतुलन | वाष्प-तरल संतुलन (वीएलई) डेटा का उपयोग करके बनाया गया है।
समतलीय ग्राफ पर, क्षैतिज (x) अक्ष द्रव चरण के मोल अंश को दर्शाता है, और ऊर्ध्वाधर (y) अक्ष वाष्प चरण के मोल अंश को दर्शाता है; 45-डिग्री x = y रेखा (चित्र 1 देखें) का उपयोग दृश्य सहायता के रूप में किया जाता है। संतुलन रेखा (चित्र 1 में काली रेखा), कम उबलते घटक के वीएलई डेटा बिंदुओं का उपयोग करके खींची गई, तरल चरण संरचना के प्रत्येक मूल्य के लिए संतुलन वाष्प चरण रचनाओं का प्रतिनिधित्व करती है। क्षैतिज अक्ष से x = y रेखा तक लंबवत रेखाएं शीर्ष डिस्टिलेट उत्पाद और संबंधित बॉटम्स उत्पाद की फ़ीड और वांछित रचनाओं को इंगित करती हैं (चित्र 1 में लाल रंग में दिखाया गया है)।
आसवन स्तंभ के फीड इनलेट (चित्र 1 में हरे रंग में दिखाया गया है) के ऊपर के सेक्शन के लिए रेक्टिफाइंग सेक्शन ऑपरेटिंग कर्व डिस्टिलेट कंपोजिशन लाइन और x = y लाइन के चौराहे पर शुरू होता है और नीचे की ओर ढलान (Δy/Δx) पर जारी रहता है। एल / (डी + एल) का, जहां एल भाटा की दाढ़ प्रवाह दर है और डी डिस्टिलेट उत्पाद की दाढ़ प्रवाह दर है। उदाहरण के लिए, चित्र 1 में, भाटा L की दाढ़ प्रवाह दर 1000 मोल प्रति घंटा है और डिस्टिलेट D की दाढ़ प्रवाह दर 590 मोल प्रति घंटा है, तो सुधारक अनुभाग ऑपरेटिंग कर्व का नीचे की ओर ढलान 1000 / ( 590 + 1000) = 0.63, जिसका अर्थ है कि रेखा पर किसी भी बिंदु का y-निर्देशांक प्रत्येक इकाई के लिए 0.63 इकाई घटता है जो कि x-निर्देशांक घटता है।
क्यू-लाइन (चित्रा 1 में नीले रंग में दर्शाया गया है) x = y लाइन से शुरू होती है और रेक्टिफाइंग सेक्शन ऑपरेटिंग लाइन के शुरुआती बिंदु को काटती है। पैरामीटर q फ़ीड में तरल का मोल अंश है, और q- रेखा का ढलान q / (q - 1) है। उदाहरण के लिए, यदि फ़ीड एक संतृप्त तरल है, इसमें कोई वाष्प नहीं है, इस प्रकार q = 1 और क्यू-लाइन का ढलान अनंत (एक लंबवत रेखा) है। एक अन्य उदाहरण के रूप में, यदि फ़ीड सभी संतृप्त वाष्प है, q = 0 और q- रेखा का ढलान 0 (एक क्षैतिज रेखा) है।[2]चित्रा 1 में विशिष्ट मैककेबे-थिले आरेख आंशिक रूप से वाष्पीकृत फ़ीड का प्रतिनिधित्व करने वाली क्यू-लाइन का उपयोग करता है। उदाहरण क्यू-लाइन ढलान चित्र 2 में प्रस्तुत किए गए हैं।
फीड इनलेट के नीचे के सेक्शन के लिए स्ट्रिपिंग सेक्शन ऑपरेटिंग लाइन (चित्र 1 में बैंगनी रंग में दिखाया गया है) लाल बॉटम्स कंपोजिशन लाइन और x = y लाइन के चौराहे पर शुरू होती है और उस बिंदु तक जारी रहती है जहां नीली क्यू-लाइन इंटरसेक्ट करती है। ग्रीन रेक्टीफाइंग सेक्शन ऑपरेटिंग लाइन।
ऑपरेटिंग लाइनों और संतुलन रेखा के बीच कदमों की संख्या आसवन के लिए आवश्यक सैद्धांतिक प्लेटों (या संतुलन चरणों) की संख्या का प्रतिनिधित्व करती है। चित्र 1 में दर्शाए गए द्विआधारी आसवन के लिए सैद्धांतिक प्लेटों की आवश्यक संख्या 6 है।
मैककेबे-थिले आरेख का निर्माण हमेशा सीधा नहीं होता है। भिन्न भाटा अनुपात के साथ निरंतर आसवन में, आसवन स्तंभ के शीर्ष भाग में हल्के घटक का मोल अंश कम हो जाएगा क्योंकि भाटा अनुपात घट जाता है। प्रत्येक नया भाटा अनुपात सुधारक अनुभाग वक्र के ढाल को बदल देगा।
जब निरंतर दाढ़ अतिप्रवाह की धारणा मान्य नहीं होती है, तो ऑपरेटिंग लाइनें सीधी नहीं होंगी। वाष्प-तरल संतुलन डेटा और तापीय धारिता-एकाग्रता डेटा के अलावा द्रव्यमान और तापीय धारिता संतुलन का उपयोग करते हुए, पोंचोन-सावरित पद्धति का उपयोग करके परिचालन लाइनों का निर्माण किया जा सकता है।[5] यदि मिश्रण azeotrope बना सकता है, तो इसकी वाष्प-तरल संतुलन रेखा x = y रेखा को पार कर जाएगी, सैद्धांतिक प्लेटों की संख्या से कोई फर्क नहीं पड़ता है।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ McCabe, W. L. & Smith, J. C. (1976). Unit Operations of Chemical Engineering (3rd ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-044825-6.
- ↑ 2.0 2.1 Perry, Robert H. & Green, Don W. (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook (6th ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049479-7.
- ↑ Beychok, Milton (May 1951). "मैककेबे-थिले आरेख का बीजगणितीय समाधान". Chemical Engineering Progress.
- ↑ W.L. McCabe & E.W. Thiele (June 1925). "फ्रैक्शनेटिंग कॉलम का ग्राफिकल डिजाइन". Industrial and Engineering Chemistry. 17 (6): 605–611. doi:10.1021/ie50186a023.
- ↑ King, C. Judson (1971). पृथक्करण प्रक्रियाएं. McGraw-Hill. ISBN 0-07-034610-0.
बाहरी संबंध
- More detailed information on how to draw a McCabe-Thiele Diagram
- Detailed discussion of McCabe-Thiele method by Tore Haug-Warberg, Norwegian University of Science and Technology, Norway
- Interactive McCabe-Thiele Diagram
| Principles |  | |
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| Industrial processes | ||
| Laboratory methods | ||
| Techniques | ||
