طريقة ماكابي وتيل في الكيمياء (بالإنجليزية:McCabe-Thiele method) هي طريقة للرسم البياني ابتكرها ماكابي وتيل عام 1925 لتحليل تقطير سائل ثنائي (مخلوط سائلين) . [1][2][3]
وتستخدم تلك الطريقة حقيقة أن كل طبق نظري أو كل مرحلة توازن سائل-بخار يعتمد على الجزء المولي لأحد السائلين .
وتعتمد الطريقة على افتراض ثبات الأجزاء المولية:
- أن حرارة الغليان المولية للسائلين متساوية
- أن كل مول من سائل يتبخر، يعادله مول من البخار يتكثف
- أن تكون حرارة الذوبان وفقد الحرارة في عامود التقطير مهملة .
انشاء الرسم البياني لماكابي وتيل
تبدأ بالحصول على بيانات التوازن سائل-بخار للمخلوط المكون من سائلين.
ثم تبدأ برسم المحور السيني x معطيا الجزء المولي للسائل ذو درجة غليان منخفضة في السائل . ونرسم المحور الصادي y معطيا الجزء المولي ذو درجة غليان منخفضة في البخار .
ثم نقوم برسم مستقيم يبدأ من نقطة الصفر للرسم البياني إلى النقطة التي يتساوى فيها x = y في الرسم . يساعدنا هذا الخط المائل بزاوية 45 درجة على تكملة الرسم البياني.
ثم نرسم خط التوازن بوضع البيانات التوازن سائل-بخار vapour-liquid equilibrium الخاصة بالسائل ذو الغليان المنخفض، والتي تمثل نسبة تكوين البخار في حالة التوازن لكل قيمة لتركيب الحالة السائلة . ونرسم خطوطا (حمراء) رأسية من المحور السيني لتقابل الخط x = y ، خط لمخلوط التموين feed (في الوسط) ، وخط يعطي تركيبة السائل المقطر المطلوبة (الخط الأحمر إلى اليمين في الرسم) distillate composition ، وكذلك خط ثالث (إلى اليسار) يعطي تركيب السائل الباقي في القاع .
وفي الخطوة التالية نرسم الخط المساعد للجزء النقي نسبيا (أعلى من خط التموين) لعامود التقطير (وهو ممثل باللون الأخضر) . وعند تقاطع خط السائل المقطر distillate composition مع الخط x = y نرسم خط عمل الفصل بميل إلى أسفل قيمته = (Δy/Δx) = L / (D + L)
حيث :
L: معدل السريان المولي لإعادة السريان، D : معدل السريان المولي للسائل المقطر.
مثال
بفرض أن معدل سريان إعادة السريان L = 1000 مول/ ساعة ومعدل سريان السائل المقطر D = 590 مول/ساعة، يكون ميل خط العمل الفصل 1000 / (590 + 1000) = 0.6 ، مما يعني أن احداثيات كل نقطة y على الخط تقل بنسبة 0.63 وحدة لكل انخفاض بقيمة وحدة كاملة على المحور السيني.
ثم نبدأ برسم الخط الأزرق (انظر الشكل) من الخط x = y بحيث يتقاطع مع خط عمل الفصل .
اقرأ أيضا
المراجع
- McCabe, W. L. and Smith, J. C. (1976). Unit Operations of Chemical Engineering (الطبعة 3rd). McGraw-Hill. .
- Perry, Robert H. and Green, Don W. (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook (الطبعة 6th). McGraw-Hill. .
- Beychok, Milton (May 1951). "Algebraic Solution of McCabe-Thiele Diagram". Chemical Engineering Progress.