Отбор голов на двухэтажной колонне

Тезисы и предпосылки:
1. Разделение СПН максимально при мощности порядка 30% захлебной.  (С) Rudy
2. Производительность колонны при малой мощности мала. (именно это вынуждает работать вблизи захлеба)
3. Отбор голов при кубовом методе требует испарения большого количества жидкости.
4. При малой мощности испаряется мало жидкости поэтому уход голов из куба замедляется.
5. Отделение голов, при паровом отборе, улучшается при уменьшении ФЧ. (С) Rudy
6. Уменьшениние ФЧ увеличивает подери спирта в паровой фазе.

Суть проблемы:
Различные пункты противоречат друг другу.
Невозможно провести оптимизацию по всем пунктам, добиться одновременно и хорошей производительности и хорошего разделения колонны. Без хорошего разделения нельзя хорошо отобрать головы.
Для хорошего разделения нужна малая мощность.
Для производительности, и быстрого выхода голов из куба нужна большая мощность.
Налицо противоречие - невозможно сделать мощность одновременно большой и маленькой.
К тому же, колонна с большой производительностью и хорошим разделением очень материалоемкая и дорогая.

Предлогается:
Греть куб большой мощностью, обеспечивая интенсивное испарение, и как следствие быстрый уход голов из куба.
Предварительная грубая селекция голов на нижней царге.
Нижняя царга содержит грубую насадку, имеющую мало ТТ, но за счет этого может работать без захлеба на большой производительности. Большую часть мощности утилизируем нижним теплообменником работающем как тепловая трубка на спирте или ацетоне (обсуждалось в теме про ЛИНАС).
То что осталось - пар с повышенной спиритуозностью и повышенным содержанием голов, пускаем в колонну меньшего диаметра с более мелкой насадкой.
За счет более мелой насадки мы получаем большое количество ТТ, а за счет того что на долю этой царги осталось гораздо меньшая мощность, данная царга будет работать без захлеба, обеспечивая нам высокое разделение, необходимое для качественного отбора голов.

Выводы:
1. Предлагаемая конструкция позволяет в рамках одной установки совместить два антагонистичных требования, путем пространственного разнесения режимов работы колонны.
2. Мы получаем быстрый выход голов из куба за счет большой подводимой к кубу мощности и как следствие большому потоку пара уносящему эти головы из куба.
3. Мы получаем хорошее отделение и концентрирование голов и как следствие малые потери спирта за счет хорошего разделения (большого числа ТТ) в верхней царге.
4. Получаем оптимизацию стоимости, т.к. мелкой (наиболее дорогой) насадки требуется гораздо меньше,
за счет уменьшения диаметра и высоты разделяющей царги,
а часть колонны работающая на большой мощности требует гораздо более дешовой крупной насадки.
5. Над нижним дефлегматором будут концентрироваться промежуточные примеси, т.к. верхняя царга их будет в себя не пускать. Отсюда можно будет вести их непрерывный отбор. (С) Rudy

_{Ничего принципиально нового я конечно не предлогаю, просто решил поделиться мелькнувшей мыслёй.
Давайте обсудим идею...}

-------------------------------
Ссылки на похожие темы:
Ступенчатая колонна - по проходному сечению

Kotische, Рассчет диметров царг и насадки как то можно сделать? Практически (на глаз) у меня не получилось,верхняя царга захлебывалась,правда был паровой отбор с нижней.

Первая посылка неверна, отсюда и весь огород)))
При малой мощности мала высота ТТ, но мало и количество парожидкостной субстанции тепломассообмена в колонне.
С ростом мощности/давления высота ТТ растет медленней, чем концентрация примесей в верхней части колонны за счет интенсивности испарения - именно поэтому  промышленные насадочные колонны выводят в режим максимальной производительности, в предзахлеб.

Промежуточный "парциальный конденсатор" - из той же области "бредней последних лет", друг мой((( Типа непрерывного отбора из системы последовательного отбора фракций...

Никак не пойму, когда ты уже перерастешь подобные "конструкции"...

ЗмияЛов, ну на глаз, надо нижнюю царгу взять с запасом, чтоб она не захлебывалась от рабочей мощности.
Эмпирический рассчёт вроде был диаметр в мм в квадрате = мощность нагрева в ватах, но это сильно зависит от типа насадки.
Допустим в кубе 3 кВт, тогда тиаметр нижней царги должен быть порядка 55 мм, соответственно насадку засыпаем 4х4 или 5х5.
Количество проходящего в верхнюю ступень пара регулируем охлаждением (подачей хладогента в нижний дефлегматор).
Выставляем охлаждение таким, что бы верхняя ступень работала на 1/3 захлебного давления, т.е. давление меряем над нижним дефлегматором и ориентируясь на него управляем охлаждением.
Верхнюю царгу берем диаметром 20-30 мм и заполняем насадкой 2х2 или 3х3.
Т.к. по сути эта царга заточена на отбор голов и поток энергии в ней небольшой, то можно смело охлаждением забирать лишнюю энергию до тех пор пока пока перестанет захлебствывать.

Никак не пойму, когда ты уже перерастешь подобные "конструкции"...игорь223, 09 Июня 11, 14:44

Не раньше, чем ты сделаешь рассчетик (и сравнение) массогабаритных и стоимостных характеристик обоих вариантов ректификационных установок.
Обеспечивающих одинаковую производительность и дающих равную степень отделения голов.

Первая посылка неверна, отсюда и весь огород)))игорь223, 09 Июня 11, 14:44

Ты на копирайт обратил внимание?
Источнику информации по ссылке, я в этом вопросе, вполне доверяю.
Так что ваша критика, Уважаемый, как бы мимо кассы.
Если в вопросах коммерции и дегустации ты бесспорно для меня авторитет,
то в вопросах теории ректификации у нас извиняйте другие приоритеты.

Kotische, если дашь размеры своей версии - я тебе сравнительно посчитаю.

Идея регулировать охлаждение нижнего контура по давлению пара за ним красивая, при наличии правильно настроенного пид регулятора вполне осуществима в быту. Однако сама идея увечна, друг мой.
Представь, что у тебя просто колонна, одного диаметра. И вот - в середину ее ты втыкаешь холодильник, и начинаешь отводить из системы энергию...ту энергию, которая в конечном итоге должна быть направлена на разделение. Сам базисный принцип работы нарушается.... еще с трех сторон покритиковать, но тыж не слушаешь)))

П.С. Я как раз и общаюсь именно что с авторитетами в мире ректификации...с реальными авторитетами. И что-то я не видел и не слышал о реально действующих на 30% от номинала установках...правда на мочалках эти авторитеты не работают, и колонны двадцатиметровые у них не в калькуляторе работают, а по всей матушке-России. И вот эти установки как раз спроектированы в соответствии с реальными, серьезными выкладками и соображениями.
Впочем, в нашей песочнице, возможно законы физики работают иначе)))

Итак, давай что считать нужно!

Колонка в 25мм имеет высоту тт (при высоком фч) порядка 1.5см
При 60мм порядка трех (реально меньше, но с запасом даю)
Для отбора голов достаточно 60тт (реально можно меньше, с запасом даю)))

П.с. И еще, про отбор тела ты как то умолчал ))) - откуда его отбирать, какая насадка работает и сколько тт предполагается?

Согласен с Игорь223, первый постулат неверен у Котище. Мне честно, пофигу на копирайт, я лично проводил опыты по установлению зависимости разделяющей способности колонны от мощности в кубе. И получил я, что максимальная разделяющая способность именно в режиме предзахлеба.

Объяснение этому вполне логичное.
Если бы мы имели некий "сферический в вакууме" бесконечно малый отбор, и соотв бесконечно большое ФЧ, то может и вышел бы оптимум на 30% мощности.
Но поскольку я отбор проводил со вполне конкретной скоростью (примерно 100 мл/час, сейчас не помню точно, давно было), одинаковой во всех опытах, то имела место зависимость: чем выше мощность в кубе, тем больше ФЧ при постоянном отборе. Ну и соотв выше разделяющая способность колонны.

Отвечаю по пунктам.  ;)

При малой мощности мала высота ТТ, но мало и количество парожидкостной субстанции тепломассообмена в колонне.  
С ростом мощности/давления высота ТТ растет медленней, чем концентрация примесей в верхней части колонны за счет интенсивности испарения - именно поэтому  промышленные насадочные колонны выводят в режим максимальной производительности, в предзахлеб.игорь223, 09 Июня 11, 14:44

Игорь, и каким образом то что ты написал противоречим моим тезисам?  ???
При малой мощности количество ТТ большое, т.е. разделение высокое. Точка!
В промышленности нужно не только разделение, но производительность.
И производительность не мение, а возможно чаже более (что мы видим на примере паленки) важна чем разделение.
Невозможно в рамках одной царги достич и разделения и производительности одновременно, поэтому в промышленности идут на компромис - жертвуют разделением в пользу производительности.

Представь, что у тебя просто колонна, одного диаметра.игорь223, 10 Июня 11, 06:24

Представил. Что бы колонна одного диаметра пропустила 3 кВт и обеспечила разделение она должна быть толстой, высокой, и содержать мелкую насадку.
Цена такой колонны будет как у космического челнока из литого чугуна.

Сам базисный принцип работы нарушается....игорь223, 10 Июня 11, 06:24

Полностью согласен с этим тезисом.

Я как раз и общаюсь именно что с авторитетами в мире ректификации...с реальными авторитетами. И что-то я не видел и не слышал о реально действующих на 30% от номинала установках...игорь223, 10 Июня 11, 06:24

Еще раз повторяю. У этих авторитетов другие финансовотехнические возможности.
Они могут себе позволить вместо одной колонны в 2 метра поставить пять колон по 25 метров.
И этих авторитетов интересует не разделение само по себе, а разделение+производительность.

Впочем, в нашей песочнице, возможно законы физики работают иначе)))игорь223, 10 Июня 11, 06:24

Ты прав! В нашей песочнице другие законы физики!
В нашей песочнице законы физики ограничены вопервых выстой потолка, вовторый размером кошелька.

первый постулат неверен у Котище.Wolcheg, 10 Июня 11, 12:40

Первый пункт у Котищщи верен!
Просто не надо к написаному Котищей приписывать свои домыслы.
В первом пункте сказано про количество теоретических тарелок сиреч РАЗДЕЛЕНИЕ, и только.

П.с. И еще, про отбор тела ты как то умолчал ))) - откуда его отбирать, какая насадка работает и сколько тт предполагается?игорь223, 10 Июня 11, 06:31

Вот этот пока твой главный аргумент который пока вызывает у меня некоторые затруднения.
Здесь нада маленько подумать...

у тебя просто колонна, одного диаметра. И вот - в середину ее ты втыкаешь холодильник, и начинаешь отводить из системы энергию...ту энергию, которая в конечном итоге должна быть направлена на разделение. Сам базисный принцип работы нарушается....игорь223, 10 Июня 11, 06:24

Безусловно, предлогаемая установка - это тоже компромис.
Мы пускаем часть энергии мимо разделительной царги что бы избежать в ней захлеба.
Но при благоприятных условиях это ухудшает эффективность работы установки в целом не значительно.
Но в замен мы получаем значительную экономию в габаритах и стоимости установки.

Аналогия:
можно выжать из двигателя автомобиля почти идеальный термодинамический КПД,
но двигатель получится настолько дорогим в производстве, что он нахер никому за такие деньги не нужен.
Поэтому все ездиют на двигателях долеких от идеала, но гораздо более дешевых в производстве.

При малой мощности количество ТТ большое, т.е. разделение высокое. Точка!Kotische, 10 Июня 11, 15:45

И получил я, что максимальная разделяющая способность именно в режиме предзахлеба.Wolcheg, 10 Июня 11, 12:40

)))

я те про фому, а ты мне про ерему



Ну ладно, давай вернемся к началу.
У нас есть две колонны.

Основная, метр двадцать Двн 60 - для отбора тела с нормальной производительностью
Дополнительная, над основной, Двн 25 высотой метр - для отбора головы.

Так тебя устроит?

Да

Теперь вопрос.

Почему ты думаешь, что испаренные из куба головы "пойдут" в малую колонну, а не будут "размазываться" в большой?

Ведь постулат то был какой - на малой мощности из куба плохо головы испаряются-выходят, так?)))
А для малой колонны дефлегматор большой как раз и будет этим "кубом".

Обьясни )))


Да, спиртуозность конечно изменится вверху большой колонны...но что это даст, как Крект изменятмся, и у каких фракций они увеличатся...а у каких - уменьшатся???

Игорь, конечно же будут. Но концентрация голов в первом дефлегматоре выше,
соответственно на единицу мощности здесь циркулирует гораздо большее количество голов.

Пусть в кубе спирт сырец спиритуозностью 40%.
Пусть концентрация головных примесей в нем 1% от количества спирта.

Если мы будем гонять нашу тонкую колонну, с мелкой насадкой и большим числом ТТ, прямо на баке мы сможем пропустить через неё максимум 1 кВт мощности, иначе захдеб.
Оценим количество примесей которое может попасть из куба в колонну.
При мощности 1 кВт из куба испаряется 2 кг/ч пара спиритуозностью порядка 70%.
Пусть для примра Крек примеси 1.1, следовательно в паре концентрация примеси будет 1%*70%*1.1=0.77%.
И за час в колонну попадет 15.4 г примеси.

Рассмотрим тот же самый вариант для рассматриваемой двухэтажной установки.

Колонна D = 60 мм, насадка 4х4, пусть высота ТТ = 3 см (не думаю что так мало ну да ладно), 60/3=20TT
пусть Крек голов в нижней колонке 1.1, на 20 ТТ концентрация примеси возрастет в 1.1^20=6.7 раз,
а концентрация примеси на выходе колонны 0.77% * 6.7 = 5.2%.
Колонна работает на 3 кВт, следовательно из куба в неё поступает 15.4*3=46.2 г примеси.

Т.к. колонна имеет около 20 ТТ, то на её выходе уже почти что азеатроп,
следовательно связь между мощность и объемом будет уже для азеатропа.

Таким образом наша тонкая колонна, с мелкой насадкой и большим числом ТТ, при мощности 1 кВт способна забрать из нижнего дефлегматора порядка 3.5 кг спирта, в котором содержится 3.5*0.052 = 180 г примеси.

Таким образом простая оценка показывает, что вся примесь которая вышла из куба должна быть поглощена верхней колонной.
Вывод: нам не требуется колонна большой производительности для отделения примесей, ибо их в самогоне очень мало.
но куб необходимо кипятить как можно большей мощностью, ибо именно этот фактор определяет время необходимое для отбора голов.
Как не трудно догадаться, колонна на 1 кВт, или даже меньше, гораздо дешевле в изготовлении и имеет гораздо ментшие габариты чем колонна имеющая аналогичное разделение но способная работать на мощности в 3 кВт.

Убедительно.
         Надо обдумать.

Поправь токо свой пост, поскольку Большая колонна имеет высоту 1200мм и 40ТТ (как договорились)
а малая колонна способна утилизировать 500Вт, а не кило.


С другой стороны, смотри на мои грубо формулированные доводы (ибо выпимши мадеры я, шаббат типа)))

большенкая
1200/30 = 40 ТТ (при отборе головы)

младшенькая
1000/15 = 67 ТТ (аналогично)

вместе получается 107 ТТ

Имея просто трубу 2200 высотой получаем
2200/30 = 73 ТТ.

Вроде есть выигрыш почти в полтора раза, при отборе головы.

НО!
Далее мы отбираем тело, и вместо 24 ТТ (грубо на три уменьшаю, поскольку ФЧ мы резко уменьшили) мы получаем 13 ТТ!

То есть - теряем вдвое разделение при отсекании промежуточно/хвостовых фракций.
 Согласен, что хвост легче отсечь...но уж очень резко ухудшаем ситуацию.

Итак,
в плюсах - с семидесяти на сто десять тарелок уходим при отборе головы

в минусах - с 25 на 13 ТТ для тела
          - добавление второго дефлегматора
          - добавление довольно сложной схемы регуляциии воды в нем  



Ваш ход, друг мой)))

Да, и картина маслом (ИМХО) слегонца попортится, если учитывать

изменения Крект при укреплении до азеотропа в первой колонне (не зря в букварях ведь пишут, что оптимально 40% крепость СС в кубе при старте работы),

а также далеко не идеальное пропускание голов через первый парциальный холодильник)))) (это я по привычке смеюсь, рефлекторно)))

Далее мы отбираем тело, и вместо 24 ТТ (грубо на три уменьшаю, поскольку ФЧ мы резко уменьшили) мы получаем 13 ТТ!игорь223, 10 Июня 11, 18:26

А вот с этого места поподробнее!
Ты предлогаешь отбирать тело на одной нижней царге?
А возможно, рациональнее было бы отбирать тело в верхнего дефлегматора, а с нижнего непрерывно отбирать промежуточные, что будет препятствовать их выдавливанию в тело.
В этом случае нижняя царга не должна иметь более 10 ТТ.

рациональнее было бы отбирать тело в верхнего дефлегматораKotische, 10 Июня 11, 18:34

с верхнего мы сможем отбирать не более 500мл/час (реально 350) а с нижнего - 3000 (реально 2500мл/час)

с полной колонны - аналогично 2500-3000мл/час, токо много более качественного тела, по содержанию высших спиртов


Про отбор промежуточных фракций забудь - это такая же утопия, как и отбор голов при отборе тела)))))

отбор промежуточных фракций ... - это такая же утопияигорь223, 10 Июня 11, 18:37

Да у тебя куды ни глянь, везде сплошная утопия 

с верхнего мы сможем отбирать не более 500мл/часигорь223, 10 Июня 11, 18:37

То же самое как еслиб мы тонкую колонну поставили сразу на куб! 

Предлогаемая топология позволяет вдуть в куб большую мощность не вызвав при этом глубокого захлеба колонны,
и как следствие отобрать голова в 3 раза быстрее.
Сравнивать эту топологию с 3 кВт монстром на отборе тела не совсем правомерно 
Надо ставнивать с тонкой колонной на кубе, на которой героические моньяки головы сутками отбирают. 

- добавление второго дефлегматора           - добавление довольно сложной схемы регуляциии воды в немигорь223, 10 Июня 11, 18:26

Игорь, ну если нижний узел сделать с паровым разделением, то схемы регуляции воды не потребуется