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

Аппарат .полупрямого действия с тремя колоннами является основным представителем аппаратов этого типа. Кроме него, встречаются также аппараты полуирямого действия с четырьмя и пятью колоннами. В четырехколонном аппарате имеются 4 ко­ лонны: браж'ная, эпюрацион-ная, ректификационная и сивуш­ ная. В пятиколонном аппарате к ним добавляется еще колонна окончательной очистки.

Бр агорбктификациониые аппараты полуирямого действия да­ ют высококачественный спирт при сравнительно небольшом рас­ ходе пара. Однако они имеют некоторые недостатки. Прежде всего, наличие в бражке углекислоты препятствует нормальной работе колонны. Выделяясь при перегонке, углекислота тормо­ зит перегонку и заставляет понижать производительность аппа­ рата. Это становится особенно заметно при перегонке незрелых бражек.

Другой принципиальный недостаток этого типа аппаратов заключается в том, что бражная колонна связана с ректифика­ ционной, имеющей выше ввода паров 50 тарелок. ,В связи с этим требуется повышенное давление в бражной колонне, что при не­ достаточном давлении греющего пара также ведет к снижению производительности.

Эти недостатки .полностью устранены в аппаратах косвен­ ного (непрямого) действия, которые в настоящее время приняты как типовые для спиртовых заводов Советского Союза.

§ 4. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС АППАРАТА ПОЛУПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Проведем составление материального и теплового балансов для конкретного случая.

Пр и ме р 18. Составить материальный и тепловой, баланс брагоректифи­ кационного аппарата, полупрямого типа при следующих данных. Удельный вес бражки 1,01 кг/л. Бражка нагрета перед поступлением в бражн.ую ко­ лонну до 70°С. Содержание алкоголя в бражке 7,5% вес. Крепость спиртаректификата 95,5% об, Греющий пар имеет давление 1,3 ата.

Состав и выход продукта на 100 кг алкоголя примем согласно табл. 87.

Б р а ж 1. а я колонна. Бражка поступает на перегонку при темпера­

туре 70°С. При содержании алкоголя 7,5% вес. температура кипения ее рав­ на 93°Се Следовательно, недогрев равен 93,0—70=23°С. Теплота недогрева

релке питания. Она равна 10»/о вес. Температура кипеиия этой жидкости рав­ на 91,3°С.

Расход тепла на догревание 100 кг бражки составит

(91,3 — 70)0,94-100 = 2000 клал.

Расход тепла на выварку бражки найдем из следующих соображений. При содержании на тарелке питания 100% вес. алкоголя, образующийся пар будет иметь крепость 52,2% вес. Следовательно, на каждый килограмм ал­ коголя будет испаряться 47,8 : 52,2=0,92 кг воды.

Принимая теплоту испарения спирта 210 ккал, а воды 540 ккал, най­ дем, что на испарение 7,5 кг спирта, приходящихся на 100 кг бражки, и со­ путствующей ему воды потребуется тепла:

7,5 (210 + 540-0,92) = 5300 ккал.

Обезалкоголенмая бражка — барда — уходит при температуре 102°С. Мы же учитывали нагрев бражки только до ?=91,3°С. Следовательно, на нагрев бар­ ды должно быть затрачено тепла:

[100— 7,5(1 + 0,92)]0,94.(102 — 91,3) = 860 ккал

Потерю тепла в окружающее пространство примем равной 200 ккал на 100 кг бражки, Отсюда общий расход пара на 100 кг бражки составит:

2Q00+ 5300 + 860 + 200 = 8360 ккал.

безводного спирта [5]. Составим материальный баланс эпюрационной колон­ ны, ведя расчет на 100 кг безводного спирта, поступающего на эпюрацию

(см. табл. 88).

На основании этого приблизительного расчета составим таблицы матери­ ального и теплового баланса ректификационной колонны (табл. 89 и 90).

но сумме непастеризованного спирта и ректификата, т. е. £>='101,9+3,22= 105,12 кг. Отсюда 0 =3,5-105,12=368 кг.

368-93,2

Во флегме содержится спирта— — — =343 кг и воды 25 кг.

На основе материального баланса ректификационной колонны составим ее тепловой баланс (табл. 90).

При составлении баланса Использованы таблицы и графики гл. II для нахождения теплоемкости, температуры кипения и теплосодержания водно-

364 Брагоректификационные аппараты

П р и х о д

Р а с х о д

Расход пара на покрытие потерь тепла в окружающее пространство при­ мем равным 4 кг на 100 кг алкоголя в бражке. Тогда расход пара на рек­ тификационную колонну составит 154 кг на 100 кг алкоголя в бражке.

Общий расход пара на аппарат

0=232+50+154=436 кг на 100 кг безводного спирта, поступающего в ап­ парат.

Определим расход пара на 1 дкл спирта-ректификата крепостью 95,5% об. Согласно предыдущему, из 100 частей алкоголя, находящегося в бражке, в ректификат переходит 95 кг. Считая удельный вес безводного спирта рав-

Зак. 307'

§ 5. б р а го р е к т и ф и к а ц и о н н ы е а п п а р а ты к о с в ен н о го

(НЕПРЯМОГО) ДЕЙСТВИЯ

Как указывалось-выше, аппараты этого топа имеют боль­ шие преимущества перед другими типами аппаратов. Они пред­ ставляют собой комбинации бражяой колонны, в которой полу­ чается 'слабоградусный спирт-сырец (бражкой конденсат), и ректификационного аппарата с тем или иным числом колонн.

Аппарат этого типа позволяет .получать спирт высшей очист­ ки при большой плотности орошения и малых потерях спирта.

Наиболее распространенным топом этого аппарата является трехколонный аппарат косвенного действия.

Т р е х к о л ои и ы й б р а г о р е к т и ф и к а ц и о н н ы й а п- п а р а т к о с в е н н о г о д е й с т в и я Гипроспиртвино. На рис. 158 приведена монтажная схема брагоректификационного ап­ парата этого типа производительностью 2 0 0 0 дкл спирта в сутки.

Аппарат состоит из трех колонн: бражной 3, эпюрационной 10 и ректификационной 13.

Бражка насосом 1 подается в конденсаторы бражных паров (бражной подогреватель) 5. Подогретая в нем за счет тепла конденсации бражных паров бражка поступает на сепаратор бражки 7, где из нее выделяются углекислота и часть голов­ ных продуктов. Газы и пары направляются далее в конденса­ тор 8, где конденсируются головные продукты, и в сепаратор 16, где происходит окончательная конденсация паров, а газы удаляются через воздушник.

Освобожденная от газов бражка поступает на верхнюю та­ релку бражной колонны 3. Бражная колонна имеет 23 тарелки двойного кипячения. Барда отводится из колонны через бардя­ ной регулятор 6.

Бражные пары проходят через ловушку 4, где освобожда­ ются от увлеченных частиц жидкости, и поступают в бражной подогреватель 5. Бражной подогреватель (конденсатор бражных паров) имеет 3 барабана. Два нижних охлаждаются бражкой, верхний, меньшего размера, охлаждается водой. Из подогрева­ теля неоконденсировавшиеся пары поступают в дополнительный вертикальный конденсатор 9. Бражная колонна обогревается открытым паром, подача которого регулируется манометриче­ ским паровым регулятором. Конденсат бражных паров из бражного подогревателя 5, бражного конденсатора 9, конденсатора 8 и спиртоловушки 16 направляется в общую магистраль, веду­ щую на 2 0 -ю онизу тарелку эпюрационной колонны.

Зпюрационная колонна имеет 39 многоколпачковых тарелок, из них в истощающей части 20 и в укрепляющей — 19.

Схема этого аппарата 'представлена на рис. 159. Аппарат имеет 5 -колонн: эпюранионную колонну А\ для выделения го­ ловных примесей из бражки, бражную колонну А, колонну для вторичной эпюрации С, ректификационную колонну В и пасте­ ризационную колонну D.

Работа аппарата протекает следующим образом. Бражка, подогретая вначале в дефлегматоре ректификационной колонны, а затем в подогревателе Е', обогреваемом бражными парами, поступает при температуре ~90° на верхнюю тарелку эпюрани­ онной колонны А\. В этот подогреватель поступает примерно 2/з бражных паров из колонны А, а 7з их поступает в эпюрационную колонну А\. Освобожденная от головных примесей бражка поступает из колонны А { в бражную колонну А, обогреваемую глухим паром. Зпю рационная колонна А х имеет 8 тарелок, а бражная — 15.

.Конденсат из подогревателя бражки Е' поступает в ректи­ фикационную колонну В. .По существу о« представляет собой эпюрат. Головные продукты из дефлегматора G и конденсатора Gx поступают на вторичную зпюрацию в колонну С. Эпюрационная колонна С служит для окончательного выделения го­ ловных продуктов и имеет 18 тарелок в укрепляющей и 15—в истощающей части. Она обогревается глухим паром, поступаю­ щим из выварной камеры ректификационной колонны; ниж­ ний продукт ее направляется в ректификационную колонну В, а верхний отбирается как эаф через дефлегматор Н и конденса­ тор #i.

Ректификационная колонна имеет 41 укрепляющую тарелку и 13 истощающих. Она также обогревается глухим паром. Си­ вушное масло отбирается с 7-й тарелки (шизу) истощающей час­ ти в виде паров. Пары поступают в холодильник М х и маслоот­ делитель М2.

Промежуточные продукты отбираются с 8 -й тарелки (снизу) укрепляющей части колонны.

Пары спирта из колонны В направляются в пастеризацион­ ную колонну D. Эта колонна имеет б тарелок и дефлегматор. Из дефлегматора погон возвращается частично в ректифика­ ционную колонну, а в основном стекает в .колонну D, из которой после выделения .головных продуктов поступает в холодильник готового продукта / и частично в колонну В. Колонна D носит название пастеризационной. Пары из ректификационной колон­ ны поступают в нее с 7-й (сверху) тарелки.

Ректификационная колонна имеет дефлегматор Е и два кон­ денсатора Е х и Е2. Из последнего конденсатора также отводятся частично головные продукты без возврата их в флегму.

368

аппараты Брагоректификационные

Л.-эпюрационная колонна для бражки; Л—бражная колонна; С—эпюрационная колонна для вторичной эпюрации; В—рек*