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

Аппарат состоит из бражной Б, спиртовой А и лютерной В колонны,’дефлегматора Д и ловушки Л для улавливания частиц бражки. Работает аппарат следующим образом. Нагретая в деф­ легматоре Д бражка течет в бражную колонну Б. Пары спирта выделившиеся в колонне Б, идут через ловушку Л в спиртовую колонну А, а барда уходит через бардяной регулятор. Выварка погона производится в лютерной колонне В.

Брагоперегонные аппараты с отбором сивушного масла

Сивушное масло представляет собой денное сырье для неко­ торых отраслей промышленности. Однако три работе на описан­ ных выше аппаратах оно не выделяется, а целиком переходит в сырец.

Поэтому предложены брагоперегонные аппараты с отбором сивушного масла. Любой из рассмотренных выше аппаратов может быть использован для работы с непрерывным отбором сивушных масел. Для этого должна быть значительно усилена укрепляющая часть колонны: увеличено число тарелок в спир-

Рис. 106. Схема брагоперегонного аппарата с отбором сивушного масла:

ник сивушного масла; Оз—отделитель сивушного масла.

товой части и установлен мощный дефлегматор, обеспечиваю­ щий большое флегмовое число. Благодаря этим мероприятиям крепость сырого спирта повышается до 93—95% об. и сивуш­ ные масла задерживаются в определенной зоне колонны. На рис. 106 показана схема установки для отбора сивушных масел.

Сивушные масла отбирают с нижних четырех тарелок спир­ товой колонны, где они накапливаются. Смесь, содержащую си: вушные масла, спирт и воду, направляют в холодильник Х и а отсюда после охлаждения — в фонарь Ф. Смесь с каждой та­ релки отбирают отдельно, поэтому аппарат имеет четыре змее­ вика-холодильника и четыре пробных цилиндра в фонаре. Это позволяет определять, на какой тарелке устанавливается мак­ симальная концентрация сивушных масел.

В фонарь Ф направляют воду, благодаря чему образуется си­ вушная эмульсия. Эмульсия стекает в отстойник-декантатор, где

отделяется более легкое сивушное масло, которое всплывает вверх и промывается водой, поступающей через барботер. Про­ мытое масло попадает в отделитель для окончательного отде­ ления от водно-спиртовой жидкости. Здесь масло вновь промы­ вается водой и отводится вверху отделителя. Водно-спиртовой раствор возвращается в колонну или в бражной сборник.

§ 2. РАСЧЕТ БРАГОПЕРЕГОННЫХ АППАРАТОВ

При расчете брагоперегонного аппарата задается производи­ тельность аппарата, выраженная в декалитрах абсолютного спирта в сутки, а также крепость бражки и спирта-сырца.

Требуется определить число тарелок аппарата и его кон­ структивные размеры. В тепловом расчете аппарата находят расход пара и воды на аппарат. Аппарат должен быть скон­ струирован так, чтобы расход пара и воды был минимальным.

Определение флегмового числа

Расчет колонны начинаем с определения флегмового числа, для чего сначала находим значения минимального флегмового числа по уравнению (41):

ее за счет конденсации на тарелке питания водно-спиртовых паров, приходящих с нижележащей тарелки.

Для ориентировочного, но достаточно точного для техниче­ ского расчета определения содержания спирта в жидкости на питательной тарелке служит график рис. 107.

На этом графике по горизонтальной оси отложено количест­ во тепла, которое нужно затратить, чтобы догреть 100 кг по­ ступающей на перегонку бражки до температуры кипения, на вертикальной оси — содержание алкоголя в % вес. на тарелке питания. Кривые на рис. 107 отвечают различным содержаниям спирта в бражке, поступающей на перегонку. Для определения количества тепла, затрачиваемого на подогрев бражки до тем­

8,0°/о 'вес. алкоголя, при условии, что бражка поступает при 60°, теплоем­ кость ее 0,95 ккал/кг • град.

Теперь по рис. 107 определяем концентрацию алкоголя на тарелке питания. Она равна ~11,5%> вес., что соответствует температуре кипения 90,6°,

Высчитаем теперь температуру кипения по уравнениям Харина:

р = 72,78 + 1,062-8 + 0,1176-60 = 88,33;

q = 616,5 + 80,79-8 - 6,38-60 = 8,80,5.

Составим уравнение:

88,33 ак-^~ 880,5 = 0.

Решаем его в отношении ак:

ак= 44,165 ± / 44,1652880,5

= 11,16%вес., а температура кипения по табл. 17 fes90,7°, что близко к тем­ пературе кипения, найденной при помощи графика.

Определив ,v0 и соответствующее Х0, находим по уравнению

(41)

Действительное флегмовое число ид будет равно минималь­ ному, умноженному на коэффициент избытка флегмы (3:

Величина р колеблется, в зависимости от числа тарелок ап­ парата и их конструкции, в пределах от 1,1 до 2. В среднем значение р принимают равным il,5.

Материальный и тепловой балансы брагоперегонного аппарата

Если рассматривать одноколонный аппарат, исключив деф­ легматор, как некоторую замкнутую систему («коробка»), то можно легко составить материальный и тепловой балансы его

(табл. 33, 34).

При составлении балансов вес выражают в килограммах, а состав продуктов — в весовых процентах.

£ф‘— температура флегмы;

i —полное теплосодержание греющего пара;

Id —полное теплосодержание 1 кг пара дистиллята;

Сц —теплоемкость барды (находится по уравнению Знамен­

Расход тепла Q7 на потери в окружающее пространство сла­ гается из потерь тепла на лучеиспускание и конвекцию. Прини­ мают, что потеря тепла составляет для неизолированной колон­

В этом уравнении неизвестны Р, D и R. Мы имеем два урав­ нения (79) и (78'). Легко может быть составлено и третье, включающее те же неизвестные. Это будет уравнение:

где: хм — содержание спирта в бражке; xD— содержание спирта в сырце.

Решая совместно уравнения (78'), (79) и (80), найдем иско­ мые величины D, R и расход пара Р.

Определение числа тарелок

Для определения числа тарелок брагоперегонного аппарата воспользуемся графическим методом. Для этого в прямоуголь­ ных координатах А—л: построим кривую равновесия. Содержа­ ние спирта в парах в % мол. X откладываем на вертикальной оси, а содержание спирта в жидкости х — на горизонтальной. Уравнение рабочей линии верхней колонны имеет следующий вид:

Уравнение рабочей линии нижней колонны при обогреве от­ крытым паром может быть представлено так [8]:

ходя из определенного ранее расхода пара Р в кг.

Количество кило-молей со­ держащегося в этом весовом количестве naipa составляет

вес воды. Так как -при дви­ жении пара в колонне -моле­ вое количество его будет ос­ таваться постоянным, то -най­ денная величина будет иско­ мым количеством -молей в па­ ровом потоке. Этот расчет не­ сколько неточен, так как при­ ходящий в колонну пар име­ ет давление, большее чем дав­ ление в коло-нне, но ошибка невелика и к тому же компен­ сируется теплопотерей в окру­ жающее пространство.

Количество молей L в жидком потоке складывается из трех частей: потока бражки Ьи потока флегмы, приходящей из верх­ ней части колонны, Ь2 и потока конденсата пара, израсходован­ ного на догрев бражки, L3.

Количество молей бражки L x находится делением' весового количества бражки на ее средний молекулярный вес; количест­

во молей флегмы ^-2 = ^ - . где Md — средний молекулярный вес

флегмы, равный среднему молекулярному весу сырца; количест­ во молей пара, расходуемого на догрев бражки, £3 определяет­ ся следующим путем. Выше было найдено количество тепла Q, которое расходуется на нагревание бражки до температуры ки­ пения. Разделив Q на молекулярную теплоту конденсации водя­

ного пара (18г), получаем Lz = .

18 г

Имея уравнение рабочих линий верхней и нижней колонны, строим рабочие линии в координатах X—х (рис. 108)'. Начинаем с построения рабочей линии верхней колонны. Для этого на го­ ризонтальной оси откладываем значение xD и восстанавливаем из xD перпендикуляр до пересечения с диагональю графика. На

оси ординат откладываем отрезок vх+°.1 ; соединяя точки D и В,