книги из ГПНТБ / Стабников В.Н. Перегонка и ректификация спирта
.pdf340 Ректификационные аппараты непрерывного действия
с сивушными маслами уходит
330,7-0,4
= 1,32 кг/ч.
100
Таким образом, общее количество алкоголя в сырце, без учета потерь, должно быть равно:
330,7 + 9,92 + 3,31 + 1,32 = 345,25 кг/ч.
Количество алкоголя в сырце, вводимом за час, с учетом потерь составит
345,25-100
= 347,3 кг/ч;
( 100- 0 , 6)
здесь 0,6—потери алкоголя в % вес.
Составим тепловой и материальный баланс эпюрационноп колонны. При составлении материального баланса (табл. 79) примем:
1)сырец разбавляется до крепости 35°/о вес.;
2)в эпюрационную колонну возвращается 3% нестандартного спирта по
весу безводного спирта в ректификате.
При составлении теплового баланса принимаем, что охлаждающая вода
поступает в конденсатор при 7=20 и уходит |
из дефлегматора при ^=60° |
(см. табл. 81). |
|
Крепость эпюрата составит |
|
347,28-100 |
вес. |
= 29,6н |
|
1172 |
|
Температура кипения эпюрата при этой крепости 84,8°С.
На основании материального баланса составим тепловой баланс эпюра, ционной колонны (табл. 80).
Составим уравнение теплового баланса
188126 + 20 W = 109240 + 60 W ;
отсюда расход воды на конденсатор и дефлегматор
188126109240 = 1972 кг/ч.
60-20
Вконденсаторе и дефлегматоре отнимается теплота Q ~ 78886 ккал/ч. Принимаем, что в дефлегматоре отводится 75% от этого количества
тепла. Тогда количество тепла, отводимого |
дефлегматором, |
будет |
равно |
|
59250 ккал!ч, а конденсатором ~19 750 ккал1ч. |
|
|
|
|
Полученные результаты подсчета позволяют также |
определить |
поток |
||
тепла, идущий из колонны в дефлегматор |
и конденсатор |
и |
возвращающий |
|
ся обратно в колонну из дефлегматора с жидкой флегмой. Из колонны ухо дят в дефлегматор пары. Допустим, что эти пары, конденсируясь в дефлег маторе и конденсаторе, отдают только свою теплоту конденсации и возвра щаются в колонну при температуре конденсации. Примем, что крепость па ров 92% вес., тогда г=230 ккал/кг.
i = г + d = 230 + 63 = 293 ккал/кг.
Материальный и тепловой баланс аппарата непрерывного действия |
341 |
Количество тепла, возвращающегося в колонну с жидкой флегмон, со ставит
|
|
78886 |
|
|
|
|
|
——— 63=21609 ккал/ч. |
|
|
|
|
|
230 |
' |
|
|
Это |
тепло |
будет, таким образом, «оборотным». Оно |
уходит |
из колонны |
|
с парами и возвращается с жидкостью. |
|
|
|
||
1епло жидкой флегмы распределим так же, как и тепло, отдаваемое па |
|||||
рами, т. |
е. примем, что из дефлегматора возвращается |
75% |
этого тепла |
||
(16200 ккал/ч), |
а остальное — из конденсатора |
(5400 ккал/час). |
|
||
Эти |
потоки |
показаны на рис. 152 внутри |
пунктирного контура. |
||
Материальный баланс ректификационной колонны
Из ректификационной колонны отбирают сивушное масло и иногда про межуточные продукты (крепкий сивушный спирт). Сивушные масла отбира ются в парах при крепости их —50°/о вес. Содержание сивушных масел со ставляет при этом около 40% вес. от общего количества летучих компонен тов, или
50-40
— = 20х к весу всех паров.
Ранее было найдено, что количество алкоголя, уходящего с сивушными маслами, составляет 1,32 кг/ч. Следовательно, количество пара, в составе которого отходит сивушное масло, будет равно
1 32
-4 — 100=6,6 кг!ч.
Внем будет содержаться:
6,6-50
= 3,3 кг алкоголя и 3,3 к г воды.
100
В маслопромывателе сивушное масло промывают водой, затем оно ухо дит на склад при крепости 86% вес. Промывные воды возвращаются в ко лонну, имея крепость 20% вес. Если принять эти показатели, то весовое ко личество сивушных масел, отводимых на склад, составит
132
~± — 100 = 1,54 кг/ч.
Так как количество паров, в составе которых отходит сивушное масло,
равно 6,6 кг/ч, то обратно в колон-ну вернется 6,6—1,54=5,06 кг/ч |
жидкости |
с содержанием алкоголя 3,3—1,32=1,98 кг. |
, |
Общее количество жидкости, возвращенной в колонну, равно |
|
1,98 |
|
100 = 9,9 кг/ч. |
|
Следовательно, количество добавляемой в маслопромыватель воды со ставит 9,9—5,06=4,84 кг/ч. Что касается промежуточных продуктов, то их. отводят из колонны также в парах. Содержание алкоголя в них по пре дыдущему 3,31 кг/ч. Крепость паров, из которых отбирают промежуточ-
344 Ректификационные аппараты непрерывного действия
ные продукты, составляет 80% вес. Общее количество паров, отводимых из колонны, равно
100 = 4,13 кг!ч.
80
Материальный баланс ректификационного аппарата приведен в табл. 81. при этом принятые ранее потерн алкоголя отнесены полностью к ректифи
кационной колонне. |
|
|
только колонна, |
конденса |
При составлении балансов рассматривается |
||||
тор и дефлегматор исключены |
(см. рис. 152). |
число принято равным 3,5, |
||
Для ректификационной колонны |
флегмовое |
|||
количество флегмы Ф равно |
vD. За |
дистиллят |
в данном случае |
следует |
принять сумму ректификата и нестандартного спирта, поступающего из кон денсатора ректификационной колонны в эпюрационную.
D = 353 + 10,5 = 363,5 кг/ч.
Следовательно, Ф=363,5.3,5= 1270 кг/ч при крепости 93,89% вес.
В таблице материального баланса ректификационной колонны остается невыясненным только значение весового количества пара Gn. Для нахожде ния G„ необходимо составить тепловой баланс ректификационной колонны
(табл. 82J.
Приравнивая приход и расход тепла, определенные в табл. 82, имеем:
207390 + 641,2 G = 594684 + 106,56 G,
отсюда
594684 — 207390
= 725 кг 1ч.
641,2—106,56
или
725-24
= 17,4 кг/дкл спирта.
1000
На основании выполненного расчета построен график на рис. 152, изо бражающий потоки тепла в ректификационной колонне. Из рассмотрения графика ясно, что основную роль в тепловом балансе играют два компо нента: этиловый спирт и вода. Поэтому при ориентировочном расчете рас хода тепла можно значительно упростить расчет, не рассматривая движение примесей [3].
§ 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ РЕКТИФИКАЦИОННОГО АППАРАТА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Число тарелок эпюрационной колонны устанавливают по данным практики. В выварной части число их должно быть достаточным для того, чтобы удалить головные продукты, а в концентрационной таково, чтобы крепкий 'спиртовой раствор смог поглотить и задержать хвостовые и промежуточные про дукты.
Гладилин [1] указывает, что число тарелок укрепляющей части ректификационной колонны берется равным 40, а исто щающей— 16. Таким образом, общее число тарелок равно 56. В современном проекте ректификационного аппарата Гипроспир-
Определение основных размеров аппарата |
345. • |
та число тарелок ректификационной колонны увеличено до 6 6 , при это-м в укрепляющей части установлено 50 тарелок. Татаим образом, и здесь имеется тенденция к увеличению числа тарелок.
Тарелки эпюрациоиной и ректификационной колонн многоколпачковые со сливной перегородкой.
Число тарелок ректификационной колонны двухколонногоаппарата может быть определено графическим расчетом. При этом считают, что перегонке подвергается 'бинарная смесь эти ловый ■спирт—-вода. -Крепость поступающей в колонну водно спиртовой смеси нам известна: она соответствует крепости эпюрата. Флегмовое число при расчете берут то же, что и при сос тавлении теплового баланса. Обычно оно колеблется в преде лах 3—4.
Содержание этилового спирта в дистилляте соответствует его содержанию в стандартном спирте. Содержание спирта в лютерной воде не 1 6 0 лее 0,015% вес. Имея эти данные, можнопостроить рабочие линии верхней и нижней колонн и, восполь зовавшись кривой равновесия для системы этиловый спирт— вода, найти теоретическое число тарелок колонны. Для перехода к числу реальных тарелок следует разделить число теоретиче ских тарелок на к.п.д. тарелки.
Достаточно точных данных для к.п.д. тарелок различных ти пов в настоящее время еще нет. Можно рекомендовать пользо ваться значением к.п.д. для многоколпачковых тарелок ректи фикационной колонны равным 0,3, а для вьгварной 0,5. В двух колонном аппарате диаметр колонны ректификационного ап парата определяют из уравнения:
где: V —- объем паров, |
протекающих в колонне, в мъ/сек\ |
D — внутренний диаметр аппарата в м\ |
|
w — 'скорость пара |
в аппарате в м/сек. |
Скорость пара находят по уравнению Киршбаума (см. гл. VII). Расстояние между тарелками эпюрациоиной и ректифика ционной колонн принимают равным 170—200 мм. Объем паров, протекающих в колоннах, находится так же, как указано в гл. VII. Расчет элементов тарелок не отличается от расчета та релок брагоперегонных аппаратов. Эти расчеты были изложены в примерах гл. VII.
Вопрос о числе тарелок эпюрациоиной колонны рассмотрен
вглаве IX.
Впервых конструкциях аппарата Барбэ в укрепляющей ча сти эпюрациоиной колонны устраивали 14 тарелок, в истощаю щей 7—9 тарелок. В аппарате Гильома соответственно 14 и 14.
348 Ректификационные аппараты непрерывного действия
Расход воды в (ректификационных аппаратах непрерывного' действия принимается ib соответствии с расходом пара (табл- ' 85).
|
|
Т а б л и ц а 85 |
Расход воды на ректификационные аппараты |
непрерывного |
|
действия |
|
|
|
Расход воды в кг/дкл без |
|
|
водного спирта в ректифика |
|
Тип аппарата |
те крепостью |
|
|
|
|
|
95,5х об. |
96,5» об. |
Двухколонные .................................... |
175-180 |
220—250 |
Трехколонные .................................... |
270-310 |
320-400 |
Четырехколонные . . . . . . . . |
300-360 |
340-430 |
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
1. |
Н. И. |
Г л а д и л и н , Руководство по ректификации спирта, Пищепром- |
издат, |
1952. |
|
2. |
В. И. П о п о в, Л. Л. Д о б р о с е р д о в, В. Н. С т а б и и к о в, К- П- |
|
А н д р е е в , |
Технологическое оборудование бродильных производств, Пище |
|
промиздат, 1953. |
||
3. |
В. Н. |
С т а б н и к о в, С. Е. Ха рин , Теоретические основы ректифи |
кации спирта, Пшцепромиздат, 1951. |
||
4. |
А. А. |
Киров , Аппараты для ректификации спирта, Пищепромиздат, |
1940. |
|
|
ГЛ А В А XIII
БР А Г О Р Е К Т И Ф И К А Ц И О Н Н Ы Е А П П А РА ТЫ
§1. КЛАССИФИКАЦИЯ БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННЫХ АППАРАТОВ
Бр агоректификационные аппараты служат для получения спирта-ректификата непосредственно из бражки.,Эти аппараты работают непрерывно. Поступающая в аппарат бражка разде ляется в них на барду, спирт-ректификат, эфиро-альдегидную фракцию (эаф) и сивушное масло. Иногда также отбирают от дельно промежуточные продукты (сивушный спирт). В настоя щее время брагоректификационные аппараты являются основ ным типом оборудования спиртовых заводов.
Существующие брагоректификационные аппараты, могут быть разделены на три класса:
1)аппараты прямого действия;
2)аппараты иолупрямопо действия;
3)аппараты косвенного действия.
В аппаратах прямого действия (рис. 153, А) головные про дукты отделяют .непосредственно из бражки в эпюрационной колонне, установленной над бражной колонной. После этого бражка поступает в бражную колонну, где из нее вываривают этиловый спирт, хвостовые примеси и остатки головных при месей. Основную массу паров из бражной колонны .направля ют в ректификационную колонну. Незначительная часть паров переходит через трубу, снабженную дроссельным клапаном, в эпюрационную колонну для обогрева ее. Количество пара ре гулируют при помощи ручки дроссельного клапана.
■Следовательно, в аппаратах этого типа в ректификацион ную колонну поступают пары, уже освобожденные от основной массы головных примесей.
Хвостовые, промежуточные и остатки головных продуктов отбирают в ректификационной колонне. Ректификат отводят в жидком виде. с одной из верхних тарелок ректификационной колонны.
Аппараты этого типа наиболее экономичны в теплотехниче ском отношении, но не получили в Советском Союзе распростра нения, так как они не обеспечивают высокого качества ректифи ката.
В аппаратах полупрямого действия (рис. 153, Б) бражка, не подвергаясь предварительной эпюрации, поступает непосредст венно в бражную колонну. j