Физическая тарелка — определение, количество, расчет

Для измерения разделяющей способности колонны используется 2 понятия: “теоретическая тарелка” и “физическая тарелка”. И если о теоретической тарелке мы уже рассказали, то для чего нужна физическая тарелка, еще только предстоит узнать. 

Что такое физическая тарелка

Физические тарелки нужны, как показатель реальной разделяющей способности колонны, ее конструкции и контактного элемента (насадки). 

Тепломассообмен происходит в колонне постоянно, а вот равновесие достигается только на определенной высоте насадки. Эта высота и есть физическая тарелка, часть насадки внутри царги колонны, на которой происходит тепломассообмен.

Устройство тарелок ректификационной колонны не важно. Тарелки могут быть плоскими перегородками или решеткой, СПН или мочалкой, листом с клапанами или колпачками. Важно что все они — контактные элементы, на которых пар проходит сквозь жидкость, выбивая из нее и поднимая вверх спирт и примеси. Подробнее о типах и видах можно почитать в материале “Виды тарелок в ректификационной колонне”.

Сколько физических тарелок нужно для получения дистиллята

Теоретическая тарелка существует, как модель разделения, в идеальных условиях. Ее разделяющая и укрепляющая способность всегда равна 100% — на то она и модель. С физической тарелкой все не так радужно.

Физическая тарелка обычно обладает КПД (эффективностью разделения) в 45-60%.  Для получения хорошо очищенного спирта крепостью около 96% потребуется количество физических тарелок, вдвое больше, чем теоретических. То есть, для получения спирта-ректификата, близкого к ГОСТ, нужно 200 и более физических тарелок, что соответствует высоте царги 80-100 см, заполненной СПН, как, например, у аппарата Luxstahl 8m.  

Смысл дистилляции состоит как раз в сохранении части ароматно пахнущих примесей. Ректификация предполагает максимальное удаление примесей и разделение фаз. Применить к дистилляции понятие ФТ можно так: если одна ТТ = 1 перегонка, а для получения дистиллята делают 2-3 перегонки, значит количество ФТ на обычном дистилляторе составит 4-6.   

Метод определения числа физических тарелок

Для точного расчета числа физических тарелок применяют аналитический метод, вычисляют количество тарелок отдельно для истощающей и укрепляющей части колонны, от тарелки к тарелке. 

В бытовых условиях, для примерных расчетов, можно сначала определить число теоретических тарелок с помощью онлайн калькулятора и затем умножить результат на 2.

Как рассчитать высоту физической тарелки

Физическая тарелка в ректификации — это слой спирально-призматической насадки высотой от 1,5 до 8 см. Градация зависит от режима работы аппарата:

• 1 ФТ = 1,5-3 см, когда аппарат работает на себя;
• 1 ФТ = 2-4 см, когда идет отбор голов и хвостов;
• 1 ФТ = 6-8 см, когда при отборе тела, когда флегмово число составляет 3-4.

Эти показатели взяты из практических наблюдений и измерений опытных самогонщиков. Они могут варьироваться в связи с конструкцией аппарата, пропускной способностью, типом насадки. 

Расчет числа физических тарелок в ректификационной колонне

Посчитать примерно можно по градации выше, а вот более точные расчеты требуют академических знаний, аналитики и замеров. 

Как просто посчитать число физических тарелок в ректификационной колонне

1. Определить режим работы аппарата. 
2. Поделить общую высоту насадки на высоту теоретической тарелки в этом режиме, согласно информации, изложенной выше.