Výkon destilační kolony v závislosti na průměru kleštiny nebo objemu krychle

Srdcem každého RK je car s tryskou a právě jeho schopnosti do značné míry určují výkon kolony jako celku. Pro analýzu souhlasíme s tím, že, jak by to mělo být během rektifikace, car má výšku tryskové části 150 cm a je v ní vyplněna SPN 3,5 x 3,5 x 0,25 mm a kostka je naplněna třemi čtvrtinami 40% surového alkoholu.

Teorie

Sloupec 1,5 palce může mít zásuvku s vnitřním průměrem 35 nebo 38 mm a sloupec 2 palce - 48 nebo 50 mm. Dnešní standardní sada možných kostek: 20, 30, 37 a 50 litrů.

Maximální separační kapacita kolony je dosažena při předchytávacím výkonu a také poskytuje maximální rychlost vzorkování pro daný poměr zpětného toku. Mnoho lihovarů pro začátečníky zcela správně neidentifikuje pregestivní sílu s výkonem sloupce. Ve skutečnosti zahrnuje náprava několik fází, z nichž každá vyžaduje určitý čas.

Při výběru průměru kolony a objemu krychle je důležité pochopit, jak jejich kombinace ovlivní složitost procesu a množství času stráveného na rektifikaci..

Rektifikační fáze

1. Příprava zařízení pro práci. Sestavení zařízení, nalití surového alkoholu do krychle a další přípravné operace. Obvykle to trvá asi 0,5 hodiny, T1 = 0,5.

2. Zahřívání do varu. Pokud je ohřívač zvolen správně, na základě poměru 1 kW výkonu na 10 litrů objemu, zahřívání bude trvat asi 40 minut nebo T2 = 0,7 hodiny.

3. Stabilizace. Tato fáze vyžaduje 30 minut až 1 hodinu. Nechte to být 45 minut nebo T3 = 0,75 hodiny.

4. Výběr frakce hlavy. Čas výběru „cílů“ (T4) nezávisí na rychlosti výběru. Pro odstranění všech nečistot z krychle je nutné, aby se každý litr sypké hmoty alespoň jednou odpařil a navštívil kolonu. To vyžaduje 1 kW topného výkonu na každý litr absolutního alkoholu v krychli.

Provozní výkon ve wattech se numericky rovná ploše průřezu sloupce (S) v milimetrech čtverečních.

Množství absolutního alkoholu (AS) se stanoví na základě objemu sypkého materiálu (SS) a jeho obsahu alkoholu.

T4 = AC / N (hodiny), kde:

AC = 0,4 * CC (litr);

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

d je vnitřní průměr kolony (mm).

Odtud získáme:

T4 = 510 * CC / d2 (hodiny), kde:

SS - objemově 40% v litrech,

d je vnitřní průměr kolony (mm2).

5. Výběr opěrky hlavy. Tato fáze je nutná k čištění trysky od zbytků hlavové frakce. Počet hlavových opěrek závisí na přídržné kapacitě a objemu trysky. Přídržná kapacita SPN 3,5 x 3,5 x 0,25 se přibližně rovná 150 ml refluxu na 1 litr trysky. Chcete-li jej kvalitativně propláchnout, musíte vybrat 2-3 svazky, pro výpočty vezmeme - 2,5.

Chcete-li tento objem využít při rychlosti 0,5 l / h, musíte strávit 2 hodiny. Pokud rychlost zvýšíte na polovinu nominální hodnoty, bude stačit 1,2 hodiny, bez ohledu na průměr zásuvky.

Příliš nízká rychlost snižuje účinnost čištění a kvalitu alkoholu. Ale teď nejde o to, pro dnešní úkol vezmeme výběrový čas jako maximum: T5 = 2 hodiny.

Objem výběru v litrech:

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

Vн - objem trysky v litrech.

Pokud se předpokládá rychlost vzorkování 0,5 l / h, pak doba vzorkování:

T5 = 0,75 * Vn.

Je-li rychlost vzorkování rovna polovině jmenovité rychlosti, pak vzhledem k tomu, že jmenovitá rychlost vzorkování Wnom v ml / h je numericky rovna ploše průřezu sloupce v mm2, je čas pro výběr opěrek hlavy:

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

T5 = 0,75 * L (hodina), kde:

L - výška sloupce v metrech.

Při rychlosti vzorkování opěrky hlavy rovné polovině nominální je doba odběru vzorků v hodinách numericky rovna ¾ výšky sloupce v metrech a nezávisí na průměru sloupce nebo objemovém objemu.

6. Výběr komerčního alkoholu. Počáteční rychlost vzorkování v ml / hod. Se numericky rovná ploše průřezu kolony (S) v mm. Ke konci selekce, abychom zvýšili refluxní poměr a zvýšili separační schopnost, snižujeme selekční rychlost 2,5krát. Průměrná míra výběru „těla“ bude asi jeden a půlkrát nižší než nominální.

Objem obchodovatelného alkoholu je přibližně 80% AS ve velkém.

Proto čas výběru „těla“:

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

T6 = 611 * CC / d2, kde:

SS - množství 40% surového alkoholu (l);

d je průměr zásuvky (mm).

7. Výběr „ocasů“. Počet „ocasů“ je přibližně roven 10% hlasitosti reproduktorů v krychli. Rychlost vzorkování se přibližně rovná polovině nominální hodnoty.

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

T7 = 102 * CC / d2.

8. Vytěsnění nečistot ze sloupce. Tato operace trvá půl hodiny, T8 = 0,5.

9. Demontáž zařízení a čištění prostor. Nejméně příjemná fáze, obvykle trvá až 1 hodinu, T9 = 1.

Celková doba opravy

Celkový čas potřebný pro jeden rektifikační cyklus:

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.

Zjednodušit a získat:

T = 5,45 + 1223 SS / d2.

Objem alkoholu (Vc) získaný během této doby se přibližně rovná 0,8 AU v krychli, ztráty způsobené neodstranitelnými „hlavami“ a zbytek v krychli jsou zanedbány..

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

Výkon, se kterým můžeme získat alkohol za hodinu práce se sloupcem, lze vypočítat podle vzorce:

Pr = Vc / T.

Praktické aspekty nápravy

Na základě získaného modelu se pokusíme odpovědět na vzrušující otázky.

1. Skutečný výkon kolony v závislosti na jejím průměru a objemovém objemu (l / h).

Počáteční rychlost výběru „těla“ je mnohem vyšší než skutečný výkon sloupce. Abychom si mysleli, že při jmenovité kapacitě 2palcového sloupce při 1800 ml / h lze destilaci 40 litrů surového lihu o síle 40% dokončit za 9 hodin naivně.

Při zohlednění všech nezbytných operací bude skutečná produktivita téměř 3krát nižší. Rozdíl v produktivitě sloupců 35 mm a 48 mm ve skutečnosti není 800 ml / h, jak se zdá na první pohled, ale pouze 250 ml / h. A to je hodně, protože proces trvá déle než jednu hodinu.

2. Pracovní doba cyklu (hodiny).

Graf ukazuje vliv kubických objemů (osa X) na celkovou dobu rektifikace (osa Y) pro různé průměry sloupců. Objemový standard - tři čtvrtiny objemu krychle. Je zřejmé, že některé možnosti konfigurace jsou nepřiměřené. Abychom mohli posoudit, jak bude vhodné použít jednu nebo druhou možnost, zvažujeme trvání hlavních operací.

3. Klíčová pracovní místa vyžadující zásah obsluhy.

3.1. Čas od začátku procesu do konce výběru „cílů“ nebo prvního přístupu ke kostce pro výměnu kontejnerů.

3.2. Dále vybereme opěrky hlavy na 2 hodiny při poloviční rychlosti jízdy (nominální). Přistoupíme ke sloupci a změníme kontejner, přistoupíme k výběru „těla“.

3.3. Výběr těla skončí a budete muset jít do sloupce pro výměnu nádobí.

3.4. Výběr „ocasů“ bude trvat.

3.5. Poté přistoupíme ke sloupci a dokončíme práci, která trvá 1,5 hodiny.

Závěry

1. Čím větší je objem krychle, tím vyšší je skutečná produktivita. Nekonečné to však nebude fungovat. Když teplota v krychli dosáhne 90-92 stupňů, drůbež a další nečistoty začnou masivně opouštět krychli a hromadit se v trysce. Pokud je objem příliš velký, pak se po nahromadění ve spodní části kolony začnou zvyšovat nečistoty a začnou se vybírat. Budeme muset přepnout na „ocasy“ dříve. Pro normální výkon by objem měl být více než 10 objemů trysky, ale menší než 20 - aby nedošlo k vynechání „ocasu“.

2. Optimální objem 40% SS během rektifikace je 15 objemů balení.