Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Стабников В.Н. Перегонка и ректификация спирта

.pdf
Скачиваний:
486
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
20.38 Mб
Скачать

Рис. 147. Схема четырехколонного ректификационного аппарата:

1—фильтр для спирта-сырца; 2—регулятор подачи спиртасырца: 3—подогреватель спирта-сырца теплом отходящей

лютерной

воды; 4—альдегидная колонна: 5—дефлегматор

альдегидной колонны; S—конденсатор альдегидной

ко­

лонны; 7 — выварная

колонна;

8 — концентрационная

колонна;

9—аккумулятор

ректификационной

колонны;

10 — дефлегматор ректификационной

колонны;

 

И —конденсатор

ректификационной колонны; J 2—сивушная

колонна;

13—дефлегматор

сивушной

колонны;

 

14 —конденсатор

сивушной

колонны;

15—секционный

холо­

дильник;

16—отделитель сивушных масел; П—отделитель

сивушных

масел; 18—маслопромыватель; 19—фонарь

сивушной

жидкости;

20—фонарь

сивушной

смеси;

21— бак для

теплой воды;22

— пробный холодильник

вы­

варной колонны; 23 — пробный холодильник сивушной

колонны; 24 — фонарь для спирта I сорта; 25 — фо­

нарь для

головных

продуктов;

25

— фонарь

для

хвостовых (промежуточных) продуктов; 27 — паровой

регулятор

альдегидной

колонны;

28

— паровой

регулятор выварной колонны; 29 — водяной регулятор

альдегидной колонны;

30

— водяной

регулятор

ректификационной

колонны;

31

— бак

лютерной

воды; 32

 

 

 

 

 

 

насос

лютерной воды.

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е . Водная и паровая коммуникации на схеме не показаны.

со

о

действия непрерывного аппараты Ректификационные

Отбор пастеризованного спирта с бесколпачковой тарелки

331

Эта колон,на .имеет, как и ректификационная, укрепительную и выварную части, между которыми находится аккумулятор. Сивушные масла отбирают в этой колонне в концентрирован­ ном виде через фонарь 20 и направляют в маслоотделитель­ ную установку. .Промежуточные продукты, этиловый спирт и го­ ловные продукты из дефлегматора этой колонны частично воз­ вращаются в эпюрационную колонну, а частично — в качестве флегмы — в колонну 12. Из конденсатора 14 промежуточные продукты поступают «в фонарь 26. Дополнительную колонну снабжают паром из выварной части ректификационной колонны, которая имеет паровой регулятор 28.

Сивушные масла из колонны 12 через фонарь 20 отбирают

.в отделители 16 и 17 и промыватель 18. Промывные воды воз­ вращаются В 'Сивушную колонну.

На рис. 147 не показаны водяная и паровая коммуникации. Не показаны также и воздушники. Охлаждающая вода посту­ пает последовательно в конденсаторы и дефлегматоры. Подачу ■ее регулируют водяными регуляторами 29 и 30. Водно-спирто­ вую жидкость, стекающую из этих регуляторов, направляют в эпюрационную колонну.

Для улучшения очистки ректификата от головных примесей ректификационные аппараты непрерывного действияснабжаются также колоннами окончательной очистки. Назначение этих ко­ лонн заключается в том, чтобы выделить из ректификата остав­ шиеся в нем головные продукты [1].

Колонны окончательной очистки обогреваются глухим паром через змеевик, установленный внизу колонны. Ректификат из ректификационной колонны поступает в верхнюю часть колонны окончательной очистки и, стекая по тарелкам, подвергается ки­ пячению. Головные продукты поступают в конденсатор и удаля­ ются из аппарата. Очищенный окончательно ректификат из нижней части колонны поступает на холодильник.

§ 3. О.ТБОР ПАСТЕРИЗОВАННОГО СПИРТА С БЕСКОЛПАЧКОВОЙ ТАРЕЛКИ

Е. Н. Бартенев для улучшения качества пастеризованного спирта предложил отбирать его путем разделения ректифика­ ционной колонны по паровому потоку на две колонны при помо­ щи установки глухой (бесколпачковой) тарелки (см. рис. 148).

Пар, поднимающийся в колонне, доходит до этой тарелки и по паровым трубам поступает под крышку колонны, а отсюда— в дефлегматор. Флегма, возвращающаяся в колонну, спускается по верхним тарелкам колонны до глухой тарелки. На этой тарел­ ке установлен змеевик, который обогревается паром и создает поток пара в этой верхней части колонны.

332

Ректификационные аппараты непрерывного действия

Рис. 148. Бесколпачковая тарелка для отбора спирта высшей очистки.

Вспомогательное оборудование ректификационных колонн

333

Таким образом, пастеризованный спирт, стекающий с глухой тарелки, не соприкасается с парами, поднимающимися в колон­ не, и не загрязняется, по мысли автора, головными .примесями, содержащимися в этих па.рах. .Пастеризованный спирт отбирает­ ся в жидком виде с глухой тарелки.

Устройство, предложенное Е. Н. Бартеневым, было отмечено премией конкурса на усовершенствование бр агоректификационкого .аппарата, который состоялся в 1954 г.

§ 4. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН [2]

Ректификационные аппараты, как и основное оборудование их—дефлегматоры, конденсаторы и холодильники,—выполня­

ют из меди.

В ректификационных аппаратах устанавливают многоколпач­ ковые или ситчатые тарелки. Дефлегматоры в современных ап­ паратах конструируют горизонтальными, барабанного типа. Хо­ лодильники, конденсаторы и подогреватель спирта — кожухотрубные, с вертикальными трубками.

Из вспомогательного оборудования ректификационных аппа­ ратов рассмотрим смеситель, маслоотделитель и водяной регуля­

тор.

Смеситель. Назначение смесителя (рис. 149) заключается в том, чтобы непрерывно смешивать сырец с водой. Лютерная

Рис. 149. Смеситель сырого спирта и лютерной воды.

334 Ректификационные аппараты непрерывного действия

вода поступает в корпус смесителя под прямым углом к потоку сырца. Труба, по которой течет лютерная вода, имеет в части, входящей в корпус смесителя, большое количество мелких от­ верстий диаметром 3 мм, что обеспечивает равномерное смеши­ вание. При конструировании смесителя принимают скорость сырца и воды в штуцерах равной 0,1—0,2 м/сек. Число от­ верстий выбирают с таким расчетом, чтобы общая площадь их равнялась площади сечения водяного штуцера. Скорость смеси при выходе из смесителя принимают не более 0,2 м/сек.

Маслоотделитель и промыватель сивушного масла. Сивуш­ ное масло отбирают из ректификационных аппаратов не в чис­

 

том виде, а в смеси с эти­

 

ловым

спиртом.

Для

от­

 

деления сивушного масла

 

от спирта и промывки его

 

водой

служит

маслоотде­

 

литель.

Маслоотделитель

 

(рис. 150) состоит из ци­

 

линдрического

медного

 

сосуда 1, к фланцу кото­

 

рого прижат болтами сте­

 

клянный

цилиндр 2,

по­

 

крытый

сверху

крышкой

 

3, на

которую

поставлен

 

пробный

фонарь 4.

Си­

 

вушное

масло

подается

 

из

фонаря

трубкой

10.

 

Для

отвода

спиртового

 

раствора

служит сифон­

 

ная

трубка

6.

Промытое

 

масло удаляют трубкой 7.

 

По трубке 11 в маслоотде­

 

литель

через

барботер

12

 

подают

воду.

 

Штуцер

8

 

дает

 

возможность

опо­

 

ражнивать

маслоотдели­

 

тель.

 

 

 

 

 

 

это­

 

Маслоотделитель

 

го типа

работает следу­

1—металлический корпус;- 2—стеклянный цилиндр;

ющим

образом.

Сивуш­

3—крышка; 4—фонарь; 5—вентиль; 611—трубки;

ное масло

в смеси с эти­

12—барботер; 13—болты.

ловым спиртом поступает

 

в фонарь 4 через штуцер 9, отсюда по трубке 10 через вентиль 5, где оно разбавляется водой, в отделитель и стекает в него в виде эмульсии. Здесь происходит расслаивание эмульсии. Осво­ божденное от примесей масло всплывает и уходит по трубке 7.

Вспомогательное оборудование ректификационных колонн

335

Нижний слой,

не содержащий масла, отходит через .сифон

6

и колонну.

 

 

Водяной регулятор. Принцип действия регулятора основан

на том, что в

зависимости от давления в дефлегматоре изме-

Рис. 151. Водяной регулятор:

/ —верхний

сосуд; 2—ннжний сосуд;

3—поплавок; 4—6—ри-

чагн;

7—клапан; Я—штуцер; 9—отверстие для

залива воды;

10—сливная

труба; 11—тяга;

12—трубка.

регулирующая

сток

воды;

13—труба,

отводящая

воду;

14 — отверстие

 

 

в

трубке

12.

 

 

няется количество подаваемой на него воды, а именно: при по­ вышении давления в дефлегматоре регулятор увеличивает пода­ чу воды, и наоборот. Благодаря работе регулятора в дефлегма­ торах автоматически поддерживается постоянное заданное дав­ ление.

Устройство водяного регулятора показано на рис. 151. Регулятор состоит из двух сосудов 1 и 2, поплавка 3, систе­

мы рычагов 4, 5, 6, управляющих клапаном 7, установленным на трубе, подающей воду в дефлегматор. Штуцер 8 соединяет нижний сосуд с иаровым пространством дефлегматора. Перед

336 Ректификационные аппараты непрерывного действия

пуском регулятор заполняют через отверстие 9 водой, которая по трубе 10 сливается в нижний резервуар. Уровень воды в этом резервуаре регулируют тягой 11, поднимая или опуская труб­ ку 12, входящую в трубу 13. Трубка 12 имеет отверстия 14, положение которых определяет уровень воды в нижнем сосуде. При повышении давления в дефлегматоре пары давят «а по­ верхность воды в сосуде 2. Вода по трубе 10 поднимается в верхний сосуд 1 и поплавок всплывает, приводя в движение систему рычагов, которые при этом открывают клапан 7; при­ ток охлаждающей воды в дефлегматор увеличивается, конден­ сация паров в нем идет более интенсивно и 'давление падает. При уменьшении давления в дефлегматоре вода из верхнего сосуда 1 переходит в сосуд 2 и поплавок опускается, прикры­ вая клапан 7. Необходимое давление в дефлегматоре устанав­ ливают, поднимая или опуская тягу 11.

Вода в резервуаре 1 содержит спирт, приносимый парами из дефлегматора. Поэтому трубу 13 .присоединяют к коммуника­ ции, ведущей в эпюрационную колонну.

§ 5. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС РЕКТИФИКАЦИОННОГО АППАРАТА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Материальный баланс ректификационного аппарата состав­ ляют на основании данных практики. Все примеси спирта-сырца при этом присчитываются к безводному спирту, что необходи­ мо иметь в виду при дальнейших расчетах. Свойства примесей (теплоемкость, удельный вес, теплота испарения) берут как для этилового спирта. Это, разумеется, вносит некоторую неточ­ ность, но незначительную, так как количество примесей неве­ лико. Примеси вместе с этиловым спиртом именуются алко­ голем.

Принимают, что потери ректификации составляют 0,6% но весу безводного спирта, вводимого с сырцом.

|Кол;ичество безводного спирта, отходящего с головными про­ дуктами из эпюрациониой колонны, принимаем в среднем рав­ ным 3% от всего введенного в аппарат алкоголя. Количество алкоголя, отводимого с промежуточными продуктами из ректи­ фикационной колонны, составляет около 1%. С сивушным мас­ лом уходит ~ 0,4% алкоголя по весу введенного в аппарат. На основании этих данных, а также некоторых других норма­ тивов, можно составить материальный баланс ректификацион­ ного аппарата.

П р и м е р 17. Составить материальный и тепловой балансы ректифика­ ционного аппарата производительностью 1000 дкл безводного этилового спирта в сутки.

Спирт-ректификат имеет крепость 96% об., сырец—88% об.

Материальный и тепловой баланс аппарата непрерывного действия 337

Для лучшего понимания расчета рекомендуется ознакомиться со схемой, данной на рис. 152.

Эпюрациониая колонна рассматривается вместе с конденсатором и де­ флегматором как замкнутая система (пунктир на рис. 152). Первоначально, не останавливаясь на процессах, происходящих в этой системе, подсчитаем только вес входящих и уходящих продуктов и их теплосодержание. На рис. 152 (по результатам подсчета); изображены в масштабе приходящие и ухо­ дящие потоки тепла.

^Ректификат

Рис. 152. Тепловые потоки в ректификационном аппарате.

Материальный баланс эпюрационной колонны

Определим весовое количество сырца, поступающего в аппарат в час. Ве­ совая производительность аппарата по безводному спирту за сутки при удельном весе спирта 0,8 кг/л соответствует

1000- 10- 0,8

= 330,7 кг/ч.

24

С головными примесями из эпюрационной колонны уходит алкоголя:

330,7-3

= 9,92 кг/ч;

100

с промежуточными продуктами уходит

330,7-1

= 3,31 кг/ч;

100

> 22 Зак. 307

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

79

 

 

 

 

 

 

 

М атериал ьны й

б а л а н с эп ю р а ц и о н н о й колонны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание в кг(ч

 

 

 

 

 

Наименование продукта

 

 

 

 

всего

алкоголя

воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и х о д

 

 

 

пирт-сырец крепостью 83,\Ъ% вес.

 

 

417,8

347,3

70,5

 

Вода

для

разбавления

сырца

 

до

крепости

574,5

 

347,3-100

 

3596

вес.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-417,8=574,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

Н е с т а н д а р

т н ы

й

с п и р т и з

к о н

д

е н

с а т о р а

р е к т и ­

9,9-100'

330,7-3

0,6

 

ф и к а ц и о н н о й

к о л о н н ы - З И

о т

 

в е с а б е з в о д ­

= 10,5

= 9 ,9

 

 

 

93,89

100

 

 

н о г о

с п и р т а

 

в р е к т и ф и к а т е ,

 

п р и к р е п о с т и

 

 

 

 

 

 

 

 

е г о 9 3 , 8 9 9 6

в е с .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Греющий пар

открытый 4

кг

на 1

дкл безвод­

180

 

4(347,3+9,9)

 

ного спирта,

поступающего

в

эпюрацион-

 

 

= 180

 

 

 

10-0,795

 

ную колонну

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Охлаждающая вода на дефлегматор и конден­

W

 

W

 

сатор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с е г о

 

 

 

 

1182,8+ W

357,2

825,6+ W

 

Отводится

головных продуктов

при

крепости

Р а с х о д

9,92

 

 

9 ’92' 100- 1 0 ,8

10,8 -9,92 = 0,88

 

9296

вес.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

92

357,2-9,92=347,28

 

Эпюрат в ректификационную

 

колонну

 

1182,8-10,8=1172

1172—347,28=824,72

Охлаждающая

вода из дефлегматора

и

кон­

W

 

W

 

денсатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с е г о

 

 

1182,8+1Г

357,2

825,6+ W

 

со

со

00

действия непрерывного аппараты Ректификационные

 

Тепловой баланс эпюрационной колонны

Т а б л и ц а

80

 

 

 

Наименование продукта

С в

t в °С

i в ккал/кг

Расчет

Итого в ккал/ч

ккал{кг-град

теплосодержания

 

 

П р и х о Д

 

 

 

 

Сырец крепостью 83,15% вес. (жидкость)

0,85

75

63,5

417,8-63,5

26500

 

Вода, разбавляющая сырец

1.0

80

574,5-80

46000

 

Нестандартный спирт

крепостью 93,89 ^6

0,67

30

20,0

10,5-20,0

210

 

вес.

 

 

 

 

 

 

 

Греющий пар р = 1,3 а т а

 

641,2

180-641,2

115416

Охлаждающая вода, проходящая последова­

1

20

20

17-20

17-20

тельно конденсатор и дефлегматор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с е г о

188126 + 20 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р а с х о д

 

 

 

 

Э торат крепостью 29,6%

вес. (жидкий)

1,05

84,70

89

1172-89

104308

Головные продукты крепостью 92% вес. (жид­

0,65

33

21,4

10,8-21,4

232

кие)

 

 

 

 

 

 

 

Потери тепла в окружающее пространство

2,5Х от 188126

4700

 

 

 

 

 

 

 

С охлаждающей водой из конденсатора и

1

60

60

17-60

17-60

лефлегматора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с е г о

109240 +

60 17

действия непрерывного аппарата ,баланс тепловой и Материальный

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ