mekkaod
Куратор
Одесса
3.4K 2.3K
Урий, цель моя систематизировать методы и алгоритмы которые хоть как подтверждены не болтовнёй а цифрами., я пока просто не успеваю, взяться всерьёз.
Добавлено через 2дн. 4ч. 25мин.:
Объясню на пальцах.
Итак есть куб с дистиллятом 40%, объёмом 50 литров.
для того, чтобы выделить головные фракции из него необходимо, тем или иным способом испарить всё содержимое куба, и вернуть в него всё обратно, кроме головных примесей.
для этого мы используем ректификационную колонну.
в случае если мы будем только выпаривать содержимое спирта и возвращать флегму обратно, рано или поздно все головные фракции скопятся под дефлегматором(из куба будут выведены)
но! если этих примесей будет там под дефлегматором много, то так как коэффициент ректификации примеси относительно такой же примеси равен еденице, то постепенно примесь начнёт опускаться всё ниже и ниже по трубе.
если примеси катастрофически много, то она может занять всю трубу(не реально но как крайний вариант работы с задержкой)
для того, чтобы этого не произошло мы в процессе выведения голов начинаем отбор из под дефлегматора как места наибольшего их накопления.
в зависимости от скорости этого отбора:
или отбирается мало крепкого товарного спирта и много примесей но при этом примеси сползают вниз по колонне,
или отбирается много крепкого товарного спирта но головные в трубу не сползают,
или находим некий известный но не просчитанный компромисс.
в любом случае на этот процесс необходимо потратить энергию и время.
рассмотрим чем ограничена энергия при отборе голов.
так как на верху колонны в этом режиме находится самая крепкая из возможных навалок, и самое большое количество пара и жидкости с определёнными параметрами, то мощность подаваемая в колонну ограничена переходом работы в турбулентный режим с подвисанием флегмы и верхним захлёбом.
рассмотрим например колонну у которой граничная мощность составляет 1000 Вт, дальше захлёб.
на такой мощности в зависимости от насадки мы можем наблюдать давление, для примера 15 см.вд.ст.
для расчетов я воспользуюсь обычным Platecalculator введя в него 1000вт, 33%масс 26ТТ и 110 ФЧ
это даёт нам 50 мл/час отбора головных при этом из куба испаряется около 2,9 литров спирта в час.
так как в нашей навалке было около 20 литров спирта, на его испарение потребуется чуть меньше 7 часов.
за эти 7 часов весь спирт испариться, очистится от головных примесей и вернётся в куб.
за это же время мы отберём 50*7=350 мл крепкого спирта насыщенного головными примесями.
и ещё потратим 7 кВт электрической мощности.
при этом в трубе возможно останутся ещё недовыбранные головные примеси.
хочу заметить, что даже если мы будем отбирать примеси быстрее(100 мл/час), то гонять систему всё равно надо 7 часов.
и за это время в отходы уйдёт уже 700 мл крепкого спирта
но в трубе останется меньше недовыбранных примесей.
вот так я описываю для себя процесс отбора голов на стандартном железе.
А дальше про РПГ(режим паровой гидроселекции)
вот тут вопрос к Лёше, что изменится в режиме описанном выше, если мы проделаем в кубе дыру, через которую пар будет улетать в свисток. Причем 3 части из 4 вылетающих из куба пойдёт в свисток, а только одна в трубу.
мой ответ такой:
из за значительного уменьшения количества пара поступающего в трубу,и уменьшения флегмы стекающей сверху давление в кубе - уменьшится.
но при этом распределение крепости на тарелках трубы и накопление головных примесей под дефлегматором останется таким же, только в меньшем количестве.
зато граничный режим мощности в 1 кВт вызываемый верхним захлёбом отодвинется, так как в трубу идёт только 250Вт.
думаю давление в трубе при этом уменьшится до 2-3 см.вд.ст.
теперь возьмём пар из свистка, а он имеет крепость 78% об. и высокую температуру порядка 84градусов
и отправим его прямо под дефлегматор.
температура под дефлегматором увеличится а крепость на верхних тарелках упадёт и будет тем ближе к 78% об., чем больше пара из свистка и чем меньше из трубы.
свисток победит и на всех тарелках трубы установится равновесная и одинаковая температура, а так же равновесная и одинаковая крепость.
в это же время из за того, что в трубу сверху стало поступать больше жидкости давление в кубе несколько вырастет.
но ограничение из-за захлёба по прежнему будет далеко от граничного, потому, что во первых в трубу идёт мало пара, а во вторых крепость в трубе ниже, а следовательно и гидродинамические условия легче.
раз гидродинамические условия легче, мы можем добавить мощности в кубе, столько, чтобы вернуться к граничному давлению при обычной работе на трубе без свистка - 15 см.вд.ст.
на сколько можно увеличить мощность это вопрос эксперимента на конкретной трубе.
представим себе, что мощность удалось увеличить в два раза, т.е подаём 2 кВт, при этом в трубу идёт 500 ВТ а в свисток оставшиеся 1,5 кВт.
всего из куба теперь вылетает 5,8 литров/час, а следовательно весь спирт вылетит не за 7, а за 3.5 часа.
теперь собственно об отборе головных фракций в этих условиях.
так как у нас уменьшилась крепость на всех тарелках колонны, то коэффициент ректификации для головных примесей стал равным и максимально возможным для всей системы в этих условиях.
как следствие - примеси лучше отходят , меньше возвращаются и меньше накапливаются в колонне, а стремятся под дефлегматор.
их концентрация под дефлегматором увеличивается быстрее, чем в обычном режиме, так как мощность выше и скорость их прихода больше.
в то же время в отборе из под дефлегматора меньше товарного спирта(общая крепость ниже),а разнообразие примесей шире, так как не только для головных примесей коэффициент ректификации больше 1 но и для некоторых промежуточных.
предварительно ,что мы имеем:
за 3.5 часа,мы тратим ту же мощность в 7 кВт,
отбираем вдвое по объёму меньше отходов
эти отходы имеют меньшую крепость, по абсолютному спирту,
большую номенклатуру примесей.
возможно, гидродинамика, не позволит поднять мощность вдвое, значит и выигрыш по времени станет меньше, чем в два раза,
но во всяком случае не изменится номенклатура примесей.
ну и чисто по алгоритму:
после отбора голов мощность возвращаем до номинальной, свисток затыкаем, проверяем давление, ждём уменьшения температур по мере накопления спирта на тарелках, и всё, дальше отбор тела.
представим, себе, что в кубе только вода, этанол и уксусный альдегид(как головная что хуже всех выходит)
включаем полный возврат.
альдегид, спирт и вода испаряются и летят в трубу.
альдегидных молекул больше чем спиртовых водяных ещё меньше.
на каждой тарелке в зависимости от Крект эта тройка продолжает конденсироваться и испаряться.
но уже в других пропорциях, хуже испаряется вода, а спирт и альдегид потихоньку сравниваются, вплоть до самого дефлегматора.
дефлегматор конденсирует всё что пролетело и оно падает на верхнюю тарелку, ход в низ аналогичен, только альдегид теперь хуже двигается вниз , чем спирт, и тем более вода.
движение флегмы вниз - это внимание! эпюрация.
причём из-за того, что вся верхняя часть ректификационной колонны заполнена крепким спиртом - это очень хреновая эпюрация!
спасает только то, что очень много тарелок и высокое флегмовое число, только по этому, маленькая разница между Кректом крепкого спирта и альдегида, накапливается от тарелки к тарелке и складывается в удовлетворительное число.
у тех кто пользуется кубовой колонной просто нет выбора, как терпеть это безобразие часами, пока основное количество молекул альдегида медленно разменётся с крепким спиртом в своём движении.
умные люди ,умеющие считать, придумали несколько способов улучшить ситуацию.
например они не заливают дистиллят в куб, а льют его в колонну через верх, что заметно исправляет ситуацию, так как крепость на тарелках становится меньше а следовательно разница в скоростях движения спирта и альдегида становится больше удовлетворительной и намного.
а режим работы открытой колонны легко избавляет от эфиров.
этот режим можно без сомнения считать самым оптимальным для кубовой очистки от головной примеси.
но такой вариант требует наличия хотя бы одного насоса.
другой вариант когда дистиллят качают в середину колонны(наиболее близкий к непрерывной технологии) испытывает те же трудности с выведением эфиров, а это прямой путь к гидроселекции, а она уже ко второму насосу подготовленной воде и избыточному расходу энергии.
РПГ - это подача испарённого дистиллята наверх колонны, без насоса.
работа с открытой колонной выводящей эфиры.
Отв.22 17 Янв. 20, 07:36
)
