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

Уравнение рабочей линии будет иметь такой вид:

Учесть все эти многообразные факторы при нормировании работы аппарата не представляется возможным.

Вследствие этого при нормировании производительности в качестве определяющих факторов выбирают те, которые счи­ тают наиболее существенными. Ниже приводится таблица про­ изводительности одноколонных брагоперегонных аппаратов,'ут­ вержденная Госпланом СССР 28 ноября 1959 г. (табл. 41).

Приведенные нормативы производительности учитывают да­ леко не все факторы, определяющие производительность аппа­ рата. В частности, они не учитывают такого важного фактора, как расстояние между тарелками. Между тем, именно этот фак­ тор определяет скорость пара в колонне, а следовательно, и ее производительность. Не учитывается также и характер бражки.

2 1 2 Брагоперегонные аппараты

До революции на заводах России были установлены аппа­ раты многочисленных фирм (Виганда, Борман — Шведе, Мюлле­ ра и Фюзельгана и т. д.). Они имели большой расход пара, что главным образом объяснялось недостаточным количеством та­ релок и особенно недостаточным использованием тепла флегмовых паров. Это приводило к тому, что на аппарат поступала бражка с низкой температурой и требовался большой расход тепла на ее догрев. Недостаток тарелок требовал работы с уве­ личенным флегмовым числом, что также вызывало большой рас­ ход пара. По определениям, проведенным бригадой КТИППа, аппараты старых конструкций имели очень большой расход па­ ра: от 36 до 42 кг на 10 кг абсолютного спирта, или от 29 до

34,5 кг на 1 дкл.

В 1927 г. Украинский трест спиртовой промышленности про­ вел конкурс на проект брагоперегонного аппарата [10]. Лучшим из представленных на конкурс проектов был признан проект, разработанный Н. М. Кузнецовым и Е. Н. Алексеевым.

Аппарат этот получил широкое распространение на совет­ ских заводах. В аппарате Кузнецова и Алексеева расход пара

другими аппаратами расход пара объясняется нагревом браж­ ки до высокой температуры в дефлегматоре за счет теплоты конденсирующихся в дефлегматоре водно-спиртовых паров.

Имеет также значение то обстоятельство, что аппарат имеет 16—17 выварных тарелок и 8 спиртовых. Кроме того, дефлег­ матор имеет 14 рядов горизонтальных труб, что примерно эквивалентно 7 тарелкам. Флегмовое число, при котором рабо­ тает аппарат Кузнецова — Алексеева, весьма близко к мини­ мальному, так как число тарелок в аппарате велико, а конструк­ ция их целесообразна.

В 1953 г. было проведено испытание медного одноколонного брагоперегонного аппарата конструкции Гипроспирта. Аппа­ рат имел 18 бражных тарелок двойного кипячения и 25 много­ колпачковых спиртовых тарелок. В табл. 42 приведены некото­ рые данные о расходе пара в этом аппарате.

■ Температура воды, поступающей в аппарат, колебалась в пределах 4—7° и может считаться постоянной. Давление пара колебалось в пределах 0,75—2,2 ати.

По результатам испытаний составлена формула для опреде­

Формула справедлива при крепости сырца 89% об. и при полной нагрузке аппарата [11].

§ 6 . ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ ПАРА В БРАГОПЕРЕГОННЫХ АППАРАТАХ

Изучая механизм процесса ректификации, можно прийти к

пара в свободном сечении аппарата может быть взята значи­ тельно большей. Это видно хотя бы из формулы (83) для опре­ деления оптимальной скорости пара:

между тарелками, мы тем самым ориентируемся на малые ско­ рости пара, а это ведет к увеличению диаметра аппаратов. Та-' ким образом, проектируемая колонна получается с большим диаметром и малой высотой. Возникает вопрос о том, не будет

214 Брагоперегонныг аппараты

ли целесообразнее 'проектировать колонны с большими рас­ стояниями .между тарелками, с большей скоростью паров в свободном сечении, а следовательно, и с меньшим диаметром?

Вопрос этот неоднократно ставился автором [6, 12, 13, 14] и на основании теоретического анализа и практических данных им доказана целесообразность увеличения расстояния между та­ релками.

Можно с -удовлетворением отметить, что в некоторых отрас­ лях промышленности это целесообразное направление в проек­ тировании и сооружении колонн -получило признание и колонны проектируются е большими расстояниями между тарелками. Более того, в ряде отраслей промышленности удалось повысить производительность колонн путем удаления тарелок через одну. Это простое мероприятие ведет к увеличению производительно­ сти. В качестве примера целесообразности такого мероприятия можно привести работу, проведенную на одном из заводов син­

колпачки. Колонна работала с неудовлетворительными показа­ телями вследствие очень большого уноса, достигавшего 1 кг жидкости на 1 кг пара.

В .связи с этим колонна была заменена другой, имевшей диаметр 2000 мм, высоту 22 200 мм, число тарелок 50 и расстоя­ ние между .ними 400 мм; конструкция тарелок та же, что и у первой колонны. Вес первой колонны был 28,8 т, вес второй — 31,65 т. Сравнительные испытания колонны показали, что про­ изводительность новой колонны выше в 1,6—1,7 раза. Если же

m металла

Удельный расход тепла в новой колонне оказался на 5—7% ниже за счет уменьшения флегмового числа.

Приведенный пример показывает, что увеличение расстоя­ ния между тарелками в отдельных случаях является мероприя­ тием, обеспечивающим повышение производительности колон­ ных аппаратов.

Вопрос об экономическом расстоянии между тарелками и экономической скорости пара в свободном сечении рассматри­ вался неоднократно.

Кольбурн [16] предпринял теоретическое исследование этого вопроса с целью связать стоимость изготовления аппарата и

величину скорости пара и уноса. Однако полученные им форму­ лы вследствие неправильных исходных положений не имеют практического значения [13].

Более удачное решение вопроса было предложено Пиви и Бэкером [17]. Эти исследователи поставили задачу выяснить

экономическую скорость для колонны с различными расстояния­ ми между тарелками. При этом полный коэффициент полезного действия тарелок взят ими непосредственно из опытов, стоимость же колонны — по данным фирмы Баджер.

Авторы пришли к заключению, что для американских усло­ вий при одной и той же производительности экономичнее брать колонну с большими расстояниями между тарелками и больши­ ми скоростями пара между тарелками. Так, например, при про­ изводительности по пару 0,27 мъ/сек колонна при расстоянии меж­ ду тарелками 45 см и оптимальной скорости пара 1,2 м/сек будет стоить 802 условных единицы. При расстоянии 30 см и опти­ мальной скорости 1 м/сек стоимость ее будет 978 единиц, а при расстоянии 15 см — 2247 единиц.

Автор провел аналогичные подсчеты для заводов с произво­ дительностью 10 000, 6000, 3000 и Г000 дкл в сутки абсолютного спирта.

Для каждой производительности был проведен расчет ап­ паратного отделения, оборудованного одноколонными брагопе­ регонными аппаратами. При этом были приняты различные ва­ рианты расстояний между тарелками: 0,225; 0,3; 0,45 и 0,6 м. Оптимальные скорости паров между тарелками определялись

Флегмовое число принято равным 2. Исходя из этих дан­ ных, подсчитаны диаметры колонн при различных расстояниях между тарелками и при различных производительностях аппа­ ратов. Для подсчета стоимости определяли вес колонн. Принято что стоимость пропорциональна весу. На основании данных за-

тов, работающих при больших расстояниях между тарелками и при более высоких скоростях пара.

Обогрев глухим паром, через поверхность нагрева, получил применение в кубовых аппаратах периодического действия" и в последнее время — на некоторых паточных заводах в бражных колоннах брагоректификационных аппаратов.

Глухой обогрев применяется также в колоннах окончатель­ ной очистки брагоректификационных и ректификационных аппа­ ратов. Сопоставляя две формы обогрева колонн, можно отме­ тить, что обогрев открытым паром конструктивно оформляется очень просто.

Имеется несколько вариантов ввода открытого пара в вывар­ ные камеры колонн.

1. В выварной камере устанавливается колпак, как на одноколпачковых тарелках. Под колпак подается по трубе пар, бар вотирующий через края колпачка.

2.Пар подается через кольцевой барботер, .по окружности которого просверливаются в несколько рядов отверстия диамет­ ром 6—8 мм.

3.Через барботер, представляющий собой прямую трубу, расположенную по диаметру колонны. В трубе просверлены от­

верстия для выпуска пара, расположенные на нижней полу­ окружности барботера, для направления потока пара вниз.

Однако обогрев открытым паром имеет и существенные не­ достатки: а) отходящая вываренная жидкость разбавляется во­ дой, что в случае бражных колонн нежелательно;

б) конденсат пара не может быть использован в производ­ стве;

в) при применении в колоннах отработанного пара содер­ жащееся в нем машинное масло ухудшает качество спирта;

г) при получении пара из воды, содержащей органические примеси, возможен занос их в колонну.

От этих недостатков можно избавиться при переходе на глухой обогрев. Правда, при этом возникают другие затрудне­ ния: поверхность нагрева покрывается отложениями и коэффи­ циент теплопередачи уменьшается, но э^о становится серьезным препятствием только при переработке крахмалистого сырья в бражных колоннах. Кипятильники бражных колонн при рабо­ те на паточных бражках работают без чистки продолжительное время. Кипятильники эпюрационных и ректификационных ко­ лонн не загорают.

На рис. 121 показано конструктивное оформление выносных подогревателей для различных типов колонн.

П. С. Цыганков и О. Г. Муравская [18, 19] провели расчет поверхности нагрева для колонн различных типов при следую­ щих исходных данных (табл. 44).

Рекомендуется устанавливать по два кипятильника с тем, чтобы во время чистки одного аппарата другой включался в ра­ боту. Крышки аппаратов должны легко открываться, чтобы можно было очищать поверхности нагрева.

ектирования ректификационных колонн, диссертация, К.ТИПП им. Микояна,

горектификационных и ректификационных аппаратов непрерывного действия,

промышленности синтетического каучука и синтетического спирта, № 8, 1957.

передачи кипятильников колонн брагоректификационных аппаратов, Инфор­ мационное письмо № 11, КТИПП, 1958.