Typy řízení destilace a kolony - typy výběrových jednotek

Srovnávací analýza tří schémat odběru vzorků, které se používají v domácích varných a rektifikačních kolonách. Jsou brány v úvahu vlastnosti, výhody a nevýhody a také použitelnost v různých destilačních možnostech. Každá metoda má svůj vlastní typ zařízení.

Aby bylo možné úspěšně pracovat se sloupcem, je třeba upravit poměr zpětného toku. Existují tři způsoby:

• CM (cool management) - řízení průtoku vody dodávané k chlazení zpětného chladiče;
• LM (likvidace kapaliny) - kontrola množství odebraného refluxu (odběr kapaliny);
• VM (vapor management) - řízení množství odsávané páry (odsávání párou).

Než začneme mluvit o typech výběru, definujeme pojmy.

Destilace - proces odpařování kapaliny následovaný kondenzací.

Pokud se zpočátku surovina odpařovala z destilační destilace, pak se kondenzovala v lednici (kondenzátoru), pak cokoli, co se stane uprostřed tohoto procesu (průchod páry parním kotlem, probublávačem nebo zpětným chladičem), nakonec stále dostanete destilát.

Oprava - jedná se o jednu z destilačních metod, která se vyznačuje dvěma technologickými metodami:

Nucený, přísně kontrolovaný zpětný tok pomocí speciálních zařízení - zpětných chladičů nebo kondenzátorů.

Byla organizována výměna tepla a hmoty mezi hlenem a párou stoupající opačným směrem. Pro zvýšení účinnosti přenosu tepla a hmoty se používají balicí nebo etážové kolony, kde se zpětné odpařování zpětného toku. V prvním případě je proces filmové povahy, ve druhém jde o probublávání..

Účelem rektifikace je získat alkohol o dané síle a vyčistit jej od nečistot. K tomu musí být refluxní poměr vždy vyšší než minimální (více v grafu).

Kvalita produktu závisí na refluxním poměru, ale čím je vyšší, tím nižší je produktivita kolony..

Oprava neumožňuje izolovat ze směsi žádnou směs, ale pouze víceméně úplně odstraní všechny nečistoty seskupené blízkou těkavostí. Proto, pokud používáte rektifikační zařízení k získání například ovocných destilátů, existuje riziko seskupení frakce z hlavy do azeotropů, které se obtížně oddělují - odstranit spolu se zbytečnými nečistotami užitečné estery odpovědné za aroma.

Pokud se pokusíte destilovat ušlechtilý destilát pomocí rektifikačního zařízení, je nutné, aby během celého výběru poměr zpětného toku nepřekročil 1,5-2. Jinak dojde k narušení rovnováhy nečistot..

Druhy vzletových jednotek ve sloupci

Výběr kapalin (správa kapalin)

LM - úprava množství odběru kapalinou. Nejpohodlnější a snadno použitelné schéma, ve kterém jsou kondenzovány všechny páry, poté se jedna část kondenzátu vrací do kolony, druhá jde do extrakce.

Specifikace. Poměr zpětného toku je řízen jediným kohoutkem alkoholu. Pokud je ventil zcela otevřený, je refluxní poměr nulový a výstup je normální destilát. Když je ventil uzavřen, je refluxní poměr nekonečně velký - kolona funguje sama za sebe. Nastavením odběrného ventilu kapaliny můžete kdykoli změnit poměr zpětného toku z 0 na 100%. Topný a chladicí výkon je nastaven na optimální úroveň pro maximální oddělení kolony a minimální zpětné chlazení.

Zpravidla je poměr zpětného toku nastaven o něco vyšší než minimální, což během výběru „těla“ umožňuje relativně dlouhou dobu bez úprav, ale ke konci výběru je přesto nutné aktivně regulovat proces. Čím méně alkoholu v kostce zbývá, tím častěji je nutné zvyšovat poměr zpětného toku..

Výhody:

• vhodné pro výrobu aromatických i čistých alkoholů;
• snadno a relativně levně automatizovaný až po automatizovaný kontrolní systém (automatizovaný kontrolní systém) výrobním procesem s bezpečnostními bloky;
• žádná zvýšená citlivost na stabilitu tlaku chladicí vody.

Nevýhody:

• je-li rychlost výběru stanovena na stejné úrovni, pak s postupem nápravy bude refluxní poměr klesat. To je v rozporu s technologickou potřebou postupného zvyšování rychlosti na konci výběru, což je hlavní nevýhoda;
• je nutné přerušit trysku (spojení s atmosférou) za regulačním ventilem nebo ventilem, jinak dojde k poruše při úpravě vzorkovací frekvence kvůli podtlaku ve vzorkovacím potrubí, který vzniká proudem alkoholu.

Správa páry

VM - regulace dělením proudů páry před zpětným chladičem. Kolona je řízena změnou množství odsávané páry pomocí šoupátka nebo konvenčního kulového ventilu.

Specifikace. Poměr ploch průřezu kolony a výstupního potrubí páry určuje minimální poměr zpětného toku, který lze zvýšit úpravou polohy ventilu.

Během destilace je množství zpětného toku nastavitelné od 80 do 100%. Nejnižší možný poměr zpětného toku je 4.

Výhody:

• citlivost na polohu kohoutku je velmi malá, což umožňuje přesné nastavení;
• poměr zpětného toku nezávisí na změnách teploty nebo průtoku chladicí vody ve zpětném chladiči;
• žádná zvýšená citlivost na stabilitu tlaku chladicí vody.

Nevýhody:

• řídicí systém je setrvačný, může trvat až 10-15 sekund od změny polohy jeřábu po změnu rychlosti vzorkování;
• není vhodný pro získávání aromatických alkoholů z přírodních surovin. K řízení množství refluxního refluxu od 50 do 100% jsou nutné strukturní změny;
• sloupec pro odběr páry je citlivý na slimáky v odběrové lince produktu. Pokud se v silikonové hadici vytvoří sloupec produktu, který stéká dolů, vytvoří vakuum a jako čerpadlo přitáhne páru k sobě, čímž poruší nastavený poměr zpětného toku. Ve výsledku se rychlost vzletu prudce a nekontrolovatelně zvýší; bez zásahu obsluhy se systém nevrátí na předchozí úroveň. Nekontrolovanou extrakci lze zastavit navázáním spojení s atmosférou (vytvoření přerušení proudu). Například napíchněte jehlu ze stříkačky do horní části vzorkovací trubice;
• automatizace je složitá a nákladná. Často se provádí ve formě signalizačního zařízení pro dosažení určitých teplot, ale bez aktuátorů. Bezpečnostní automatizace je také žádoucí.

Řízení chlazení (cool management)

CM - úprava množství vody dodávané do deflegmátoru. Umožňuje vám regulovat množství páry procházející zpětným chladičem do chladničky pro výběr produktu.

Specifikace. Poměr zpětného toku je nastavitelný od 0 do 100%, ale systém je velmi citlivý na množství dodávané vody a vyžaduje přesný jehlový ventil. Aby bylo možné regulovat rychlost vzletu, jeřáb musí být otočen doslova o zlomek milimetru. Topný výkon během celého procesu musí být konstantní a musí zajišťovat maximální separační kapacitu kolony. Se zvýšením množství dodávané vody se také zvyšuje množství zpětného toku, respektive se zvyšuje poměr zpětného toku.

Během rektifikace při konstantním chladicím a zahřívacím výkonu dochází k postupnému snižování selekce, ale refluxní poměr zůstává nezměněn..

Výhoda:

• lze úspěšně použít k získání aromatických alkoholů z přírodních surovin.

Nevýhody:

• sebemenší výkyvy tlaku vedou ke změně rychlosti selekce a refluxního poměru. Pokud nepřijmete opatření ke stabilizaci tlaku chladicí vody v bytě, ovlivní výběr i toaleta splachovaná sousedy;
• zvýšení teploty vody ve zpětném chladiči, zatímco jeho množství zůstává nezměněno, snižuje refluxní poměr, proto je pro udržení stabilního refluxního poměru nutná regulace průtoku a teploty vody dodávané do zpětného kondenzátoru;
• je vyžadována komunikace s atmosférou v řadě pro výběr produktu, jinak pokud dojde k náhodnému vypnutí topení a ponoření trubice do výběru, bude celý produkt opět v krychli;
• systém je drahý a obtížně automatizovatelný. Typicky jsou takové usměrňovací kolony vybaveny nejjednoduššími tepelnými alarmy a bezpečnostní automatizací..

Praxe instalace různých jednotek výběru na sloupy

Sloupce pro odběr kapaliny (LM)

Ve sloupcích pro domácnost je nejrozšířenější odběr vzorků kapalin. Důvod je jednoduchý - proces nápravy 40 litrů měsíčního svitu je zpožděn o 18-20 hodin. Hromadu můžete snížit na polovinu, ale pak se výrazně zvýší podíl recyklovaného (technického) alkoholu, který bude muset být zpracován při každé úpravě..

Pokud hovoříme o výkonu systému jako o množství komerčního alkoholu získaného během celkové doby rektifikace (včetně zahřívání), pak s dvojnásobným snížením objemového objemu se účinnost sníží asi 1,5krát.

Dalším způsobem, jak minimalizovat objem získaného technického alkoholu při maximální produktivitě, je automatizovat proces, který umožňuje destilaci provádět podle předem stanoveného algoritmu bez účasti operátora. Automatizační systém musí mít nutně nejen výkonný obvod, ale také bezpečnostní jednotku, která okamžitě vypne zařízení v případě hrozby nehody.

Destilační kolona s odběrem kapaliny je automatizována jednodušší a levnější než jiné systémy a pokud jde o kvalitu získaného alkoholu, není v žádném případě horší než jiné typy zařízení.

Kolony s odsáváním páry

Systémy pro výběr páry jsou rozšířené v zahraničí, kde alkohol a jeho deriváty mají nižší popularitu než destiláty (koňak, whisky atd.), Ale oceňuje se vysoká pevnost nápoje. Zahraniční řemeslníci navrhují destilační kolony s extrakcí párou, které mají minimální refluxní poměr - pouze 1, ne 4 jako v Rusku. U tohoto schématu se alespoň 50% refluxu vrací zpět do kolony..

V režimu destilace extrakce páry prakticky nevyžaduje automatizaci. Poměr zpětného toku nastavený na začátku výběru „těla“ zůstává nezměněn až do konce, může ho změnit pouze obsluha, ale i při získávání alkoholu je nutná úprava doslova několikrát.

Rychlost výběru na konci destilace prudce klesá, dokud se nezastaví. Pokud je potřeba lovit enanthestery (do značné míry vytvářejí organoleptické vlastnosti ovocných destilátů) - vyměňte plechovky a zvyšte topný výkon, poté následuje částečný výběr a třídění.

Pokud enanth estery nejsou požadovány, udělejte to samé, ale navíc použijte pauzy, aby kolona pracovala sama, aby byly zbytky alkoholu koncentrovanější a s méně nečistotami.

Automatizace ve sloupcích s odsáváním páry je nutná pouze na úrovni bezpečnostního bloku. Získání destilátu navíc nezajišťuje seskupení nečistot do frakcí a jejich úplné odstranění, ale vyvážené snížení koncentrace látek na přijatelnou úroveň s povinným uchováním aromatických a aromatických složek. To je záležitost hlavního lihovaru, který řídí proces; úprava pomocí nástrojů je zde nevhodná. Hromadné je omezeno objemem, který lze v dostupném čase pod lidským vedením překonat.

Kolony s nastavitelným přívodem vody do zpětného chladiče

Přes všechny nevýhody se tento typ zařízení v Rusku často používá pro stavbu kašovitých sloupů. Důvodem je možnost získat destiláty z jakékoli suroviny, a pokud je to nutné, beze změny designu (další carga se nepočítá) lze vysoce čistý destilát sbírat - téměř jako alkohol.

Kolony s nastavitelným přívodem vody do zpětného chladiče jsou automatizované drahé, citlivé na tlak a teplotu chladicí vody, což je činí špatně vhodnými pro získání čistého rektifikovaného alkoholu, ale s malým objemem náplně do 20 litrů a bdělou pozorností operátor, takových sloupců je schopno mnoho.

Pro výběr hlavy je navíc nejlepší chladné schéma správy. Za všech ostatních podmínek je nemožné získat koncentrovanější „hlavy“ na parních a kapalných extrakčních systémech. Je pravda, že to je možné, pouze pokud se vyrovnáte se stabilizací teploty a tlaku vody ve zpětném chladiči..

V posledních letech byly učiněny pokusy o vytvoření hybridních rektifikačních kolon, ve kterých jsou „hlavy“ odebírány párou metodou SM a „tělo“ kapalinou (LM). To zvyšuje již tak vysokou kvalitu alkoholu na kolonách LM. Neexistují žádné hranice dokonalosti.

Při stavbě kašovitých kolon zaměřených na aromatické destiláty má zařízení VM výhodu oproti LM díky snadnému ovládání a necitlivosti na teplotu a průtok vody ve zpětném chladiči - lepší předvídatelnost při „česání“ nečistot. U surového cukru jsou pivní kolony podle schématu SM slibnější kvůli lepšímu odstranění frakce z hlavy. Ale jejich správa vytváří spoustu problémů..