Performanța coloanei de distilare în funcție de diametrul colțului sau de volumul cubului

Inima fiecărui RK este un țar cu o duză și tocmai capacitățile sale sunt cele care determină în mare măsură performanța coloanei în ansamblu. Pentru analiză, suntem de acord că, așa cum ar trebui să fie în timpul rectificării, țarul are o înălțime a părții duzei de 150 cm și se umple SPN 3,5 x 3,5 x 0,25 mm, iar cubul este umplut trei sferturi cu 40% alcool brut.

teorie

O coloană de 1,5 inci poate avea un sertar cu un diametru intern de 35 sau 38 mm, iar o coloană de 2 inci - 48 sau 50 mm. Setul standard de astăzi de cuburi posibile: 20, 30, 37 și 50 de litri.

Capacitatea maximă de separare a coloanei este obținută la puterea de pre-sufocare și asigură, de asemenea, viteza maximă de eșantionare pentru un raport dat de reflux. Multe distilerii începători nu identifică în mod corect puterea pre-congestivă cu performanța coloanei. De fapt, rectificarea implică mai multe etape, fiecare dintre ele necesită timp.

Atunci când alegeți diametrul coloanei și volumul cubului, este important să înțelegeți cum combinația lor va afecta complexitatea procesului și timpul petrecut în rectificare.

Etapele de rectificare

1. Pregătirea echipamentului pentru muncă. Asamblarea echipamentelor, turnarea alcoolului brut într-un cub și alte operațiuni pregătitoare. De obicei durează aproximativ 0,5 ore, T1 = 0,5.

2. Încălzirea la fierbere. Dacă încălzitorul este selectat corect, pe baza raportului de 1 kW de putere la 10 litri de masă, încălzirea va dura aproximativ 40 de minute sau T2 = 0,7 ore.

3. Stabilizare. Această etapă necesită de la 30 minute la 1 oră. Lasa sa fie 45 minute sau T3 = 0,75 ore.

4. Selectarea fracției capului. Timpul de selecție al „obiectivelor” (T4) nu depinde de viteza de selecție. Pentru a elimina toate impuritățile capului din cub, este necesar ca fiecare litru de vrac să fie evaporat cel puțin o dată și vizitată coloana. Aceasta necesită 1 kW de putere de încălzire pentru fiecare litru de alcool absolut din cub.

Puterea de operare în wați este numeric egală cu aria secțiunii (S) a coloanei în milimetri pătrați.

Cantitatea de alcool absolut (AS) este determinată în funcție de volumul de masă (SS) și de puterea sa.

T4 = AC / N (ore), unde:

AC = 0,4 * CC (litru);

N = 3,14 * d2 / 4/1000 (kW);

d este diametrul interior al coloanei (mm).

De aici obținem:

T4 = 510 * CC / d2 (ore), unde:

SS - 40% în vrac în litri,

d este diametrul interior al coloanei (mm2).

5. Selectarea tetierei. Această etapă este necesară pentru curățarea duzei de resturile fracției capului. Numărul de tetiere depinde de capacitatea de menținere și volumul duzei. Capacitatea de menținere a SPN 3,5 x 3,5 x 0,25 este aproximativ egală cu 150 ml de reflux pe 1 litru de duză. Pentru a-l clăti calitativ, trebuie să selectați 2-3 volume, pentru calcule vom lua - 2.5.

Pentru a prelua acest volum cu o viteză de 0,5 l / h, trebuie să petreci 2 ore. Dacă ridicați viteza la jumătate din nominal, atunci 1.2 ore vor fi suficiente, indiferent de diametrul sertarului.

Viteza prea scăzută reduce eficiența de curățare și calitatea alcoolului. Dar acum nu este vorba despre asta, pentru sarcina de astăzi vom lua timpul de selecție ca maxim: T5 = 2 ore.

Volumul de selecție în litri:

Votb = 2,5 * 0,15 * Vn = 0,375 Vn, unde:

Vн - volumul duzei în litri.

Dacă se presupune că rata de eșantionare este de 0,5 l / h, atunci timpul de eșantionare:

T5 = 0,75 * Vn.

Dacă viteza de eșantionare este egală cu jumătate din viteza nominală, atunci dat fiind că viteza nominală de eșantionare Wnom în ml / h este numeric egală cu suprafața secțiunii transversale a coloanei în mm2, timpul pentru selectarea tetierelor:

T5 = (0,375 * Vn) / (0,5 * S) = 0,75 * Vn / S = 0,75 * L * S / S

T5 = 0,75 * L (oră), unde:

L - înălțimea coloanei în metri.

La o rată de eșantionare a tetierei la cap, egală cu jumătate din valoarea nominală, timpul de prelevare în ore este numeric egal cu ¾ din înălțimea coloanei în metri și nu depinde de diametrul coloanei sau de volumul volumului.

6. Selecția alcoolului comercial. Rata inițială de eșantionare în ml / oră este numerică egală cu aria secțiunii transversale a coloanei (S) în mm. Spre sfârșitul selecției, pentru a crește raportul de reflux și crește capacitatea de separare, scădem rata de selecție de 2,5 ori. Rata medie de selecție „corp” va fi de aproximativ o dată și jumătate mai mică decât cea nominală.

Volumul de alcool comercializabil este de aproximativ 80% din AS în vrac.

De aici timpul de selecție al „corpului”:

T6 = 0,8 * 0,4 * CC / (S / (1000 * 1,5)) = 480 * CC / S;

T6 = 611 * CC / d2, unde:

SS - cantitatea de 40% alcool brut (l);

d este diametrul sertarului (mm).

7. Selectarea „cozilor”. Numărul de „cozi” este aproximativ egal cu 10% din volumul difuzoarelor din cub. Rata de eșantionare este aproximativ egală cu jumătate din nominal.

T7 = 0,1 * 0,4 * CC / (S / (1000 * 2)) = 80 * CC / S;

T7 = 102 * CC / d2.

8. Deplasarea impurităților din coloană. Această operație durează o jumătate de oră, T8 = 0,5.

9. Demontarea echipamentelor și curățarea spațiilor. Cea mai mică etapă plăcută, de obicei durează până la 1 oră, T9 = 1.

Timp total de rectificare

Timp total necesar pentru un ciclu de rectificare:

T = T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 + T7 + T8 + T9;

0,5 + 0,7 + 0,75 + 510 * CC / d2 + 2 + 611 * CC / d2 + 102 * CC / d2 + 0,5 + 1.

Simplificați și obțineți:

T = 5,45 + 1223 SS / d2.

Volumul de alcool (Vc) obținut în acest timp este aproximativ egal cu 0,8 din AU în cub, pierderile datorate „capetelor” nerecuperabile și restul în cub sunt neglijate..

Vc = 0,8 * 0,4 * CC.

Performanța cu care putem obține alcool pe oră de lucru cu coloana poate fi calculată după formula:

Pr = Vc / T.

Aspecte practice ale rectificării

Pe baza modelului obținut, vom încerca să răspundem la întrebări interesante.

1. Performanța reală a coloanei, în funcție de diametrul și volumul acesteia (l / h).

Viteza de pornire a selecției „corpului” este mult mai mare decât performanța reală a coloanei. Pentru a crede că, cu o capacitate nominală a unei coloane de 2 inci la 1800 ml / h, distilarea a 40 litri de alcool brut cu o rezistență de 40% poate fi completată în 9 ore doar naiv.

Ținând cont de toate operațiunile necesare, productivitatea reală va fi de aproape 3 ori mai mică. Diferența de productivitate a coloanelor de 35 mm și 48 mm nu este de fapt de 800 ml / oră, așa cum pare la prima vedere, ci doar de 250 ml / oră. Și acest lucru este mult, deoarece procesul continuă mai mult de o oră.

2. Durata ciclului de serviciu (ore).

Graficul arată efectul volumelor cubice (axa X) asupra timpului total de rectificare (axa Y) pentru diverse diametre ale coloanei. Standard vrac - trei sferturi din volumul cubului. Devine evidentă nerezonabilitatea unor opțiuni de configurare. Pentru a evalua cât de convenabil va fi să folosiți una sau alta opțiune, avem în vedere durata operațiunilor principale.

3. Puncte cheie de lucru care necesită intervenția operatorului.

3.1. Timpul de la începutul procesului până la sfârșitul selecției de „obiective” sau prima abordare a cubului pentru schimbarea containerelor.

3.2. În continuare, selectăm tetierele timp de 2 ore la o viteză jumătate din croazieră (nominal). Ne apropiem de coloană și schimbăm containerul, mergând la selectarea „corpului”.

3.3. Selecția corpului se va încheia și va trebui să mergeți la coloană pentru schimbarea vaselor.

3.4. Selectarea „cozilor” va dura.

3.5. Apoi ne apropiem de coloană și completăm lucrarea, care durează 1,5 ore.

constatări

1. Cu cât volumul cubului este mai mare, cu atât productivitatea reală este mai mare. Dar ridicarea sa la nesfârșit nu va funcționa. Când temperatura din cub atinge 90-92 grade, păsările și alte impurități intermediare încep să părăsească cubul într-un mod masiv și să se acumuleze în duză. Dacă cea mai mare parte este prea mare, atunci după acumularea în partea inferioară a coloanei, impuritățile vor începe să crească și să intre în selecție. Va trebui să trecem la „cozi” mai devreme. Pentru o performanță normală, cea mai mare parte trebuie să depășească 10 volume de duză, dar mai puțin de 20 - pentru a nu rata „cozile”.

2. Volumul optim în vrac de 40% SS în timpul rectificării este de 15 volume de ambalare.