Pojemność kolumny rektyfikacyjnej w zależności od średnicy ściany bocznej lub objętości sześcianu

Sercem każdego RK jest tsarga z wypełnieniem, to jej możliwości w dużej mierze decydują o wydajności kolumny jako całości. Do analizy zgodzimy się, że tak jak powinno być podczas rektyfikacji, car ma wysokość dyszy 150 cm i wlewa się do niego SPN 3,5 x 3,5 x 0,25 mm, a kostkę wypełnia się w trzech czwartych 40% surowy alkohol.

Teoria

Kolumna półtora cala może mieć ściany boczne o średnicy wewnętrznej 35 lub 38 mm, a kolumna 2-calowa może mieć 48 lub 50 mm. Standardowy zestaw możliwych kostek na dziś: 20, 30, 37 i 50 litrów.

Maksymalna wydajność separacji kolumny jest osiągana przy mocy przed zalaniem, która zapewnia również maksymalną prędkość startu przy danym współczynniku powrotu. Wielu początkujących gorzelników nie całkiem słusznie utożsamia moc przed wypiciem z wydajnością kolumny. W rzeczywistości naprawa obejmuje kilka etapów, z których każdy wymaga czasu..

Wybierając średnicę kolumny i objętość sześcianu, ważne jest, aby zrozumieć, jak ich połączenie wpłynie na złożoność procesu i ilość czasu spędzonego na rektyfikacji.

Etapy rektyfikacji

1. Przygotowanie sprzętu do pracy. Montaż sprzętu, nalewanie surowego alkoholu do kostki i inne czynności przygotowawcze. Zwykle wszystko zajmuje około 0,5 godziny, T1 = 0,5.

2. Ogrzewanie do wrzenia. Jeśli element grzejny zostanie wybrany prawidłowo, w oparciu o stosunek 1 kW mocy na 10 litrów objętości, ogrzewanie zajmie około 40 minut lub T2 = 0,7 godziny.

3. Stabilizacja. Ten etap trwa od 30 minut do 1 godziny. Niech to będzie 45 minut lub T3 = 0,75 godziny.

4. Wybór frakcji głowy. Czas selekcji „głowic” (T4) nie zależy od szybkości selekcji. Aby usunąć wszystkie zanieczyszczenia głowy z kostki, każdy litr masy musi co najmniej raz odparować i znaleźć się w kolumnie. Aby to zrobić, musisz dostarczyć 1 kW mocy grzewczej na każdy litr alkoholu absolutnego w kostce..

Moc robocza w watach jest liczbowo równa powierzchni przekroju kolumny (S) w milimetrach kwadratowych.

Ilość alkoholu absolutnego (AC) jest określana na podstawie objętości nasypowej (CC) i jego mocy.

T4 = AC / N (godziny), gdzie:

AC = 0,4 * CC (litr)-

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

d - średnica wewnętrzna kolumny (mm).

Stąd otrzymujemy:

T4 = 510 * CC / d2 (godziny), gdzie:

SS - 40% luzem w litrach,

d - średnica wewnętrzna kolumny (mm²).

5. Dobór zagłówków. Ten etap jest potrzebny do oczyszczenia wypełnienia z pozostałości frakcji głowy. Liczba zagłówków zależy od pojemności i objętości zagłówka. Pojemność zbiornika SPN 3,5 x 3,5 x 0,25 jest w przybliżeniu równa 150 ml refluksu na 1 litr dyszy. Aby skutecznie go wypłukać, musisz wybrać 2-3 objętości, do obliczeń zajmiemy się - 2,5.

Próbkowanie tej objętości z szybkością 0,5 l / h zajmuje 2 godziny. Jeśli zwiększysz prędkość do połowy wartości nominalnej, wystarczy 1,2 godziny, niezależnie od średnicy paska bocznego.

Zbyt niska prędkość zmniejsza skuteczność czyszczenia i jakość alkoholu. Ale teraz nie o to chodzi, do dzisiejszego zadania weźmiemy maksymalny czas selekcji: T5 = 2 godziny.

Objętość próbki w litrach:

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

Vн - objętość dyszy w litrach.

Jeżeli częstotliwość próbkowania jest równa 0,5 l / h, to czas próbkowania wynosi:

T5 = 0,75 * Vn.

Jeżeli prędkość wyciągania jest równa połowie prędkości nominalnej, to biorąc pod uwagę, że nominalna prędkość wyciągania Wnom w ml / h jest liczbowo równa powierzchni przekroju kolumny w mm², czas wyboru zagłówka:

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

T5 = 0,75 * L (godzina), gdzie:

L - wysokość kolumny w metrach.

Przy prędkości wyboru zagłówka równej połowie wartości nominalnej, czas wyboru w godzinach jest liczbowo równy ¾ wysokości kolumny w metrach i nie zależy od średnicy kolumny ani objętości ładunku..

6. Dobór alkoholi handlowych. Początkowa szybkość pobierania w ml / h jest liczbowo równa powierzchni przekroju poprzecznego kolumny (S) w mm. Pod koniec próbkowania, aby zwiększyć współczynnik refluksu i zwiększyć zdolność separacji, zmniejszamy częstotliwość próbkowania o 2,5 razy. Średni wskaźnik selekcji „ciała” będzie około półtora raza niższy niż nominalny.

Objętość alkoholu handlowego stanowi około 80% alkoholu luzem.

Stąd czas wyboru „ciała”:

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

T6 = 611 * CC / d2, gdzie:

CC - zawartość 40% surowego alkoholu (l)-

d - średnica boku szuflady (mm).

7. Wybór „ogonów”. Liczba „ogonów” jest w przybliżeniu równa 10% głośności głośnika w kostce. Częstotliwość próbkowania jest w przybliżeniu równa połowie wartości nominalnej.

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

T7 = 102 * CC / d2.

8. Wypieranie zanieczyszczeń z kolumny. Ta operacja trwa pół godziny, T8 = 0,5.

9. Demontaż sprzętu i sprzątanie lokalu. Najmniej przyjemny etap trwa zwykle do 1 godziny, T9 = 1.

Całkowity czas rektyfikacji

Całkowity czas potrzebny na jeden cykl rektyfikacji:

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.

Upraszczamy i otrzymujemy:

T = 5,45 + 1223 CC / d2.

Objętość alkoholu (Vc) uzyskana w tym czasie jest w przybliżeniu równa 0,8 AC w ​​sześcianie, straty dla niepoprawnych „główek”, a pozostałość w kostce zostaną pominięte.

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

Wydajność, z jaką możemy uzyskać alkohol na godzinę pracy z kolumną można obliczyć ze wzoru:

Pr = Vc / T.

Praktyczne aspekty sprostowania

W oparciu o uzyskany model postaramy się odpowiedzieć na ekscytujące pytania..

1. Rzeczywista wydajność kolumny w zależności od jej średnicy i objętości nasypowej (l / h).

Początkowa prędkość pobierania „korpusu” jest znacznie wyższa niż rzeczywista wydajność kolumny. Po prostu naiwnością jest sądzić, że przy nominalnej wydajności 2-calowej kolumny 1800 ml / godzinę destylacja 40 litrów ropy alkohol o mocy 40% można spożyć w 9 godzin..

Biorąc pod uwagę wszystkie niezbędne operacje, rzeczywista wydajność będzie prawie 3 razy mniejsza. Różnica w wydajności między kolumnami 35 mm i 48 mm to właściwie nie 800 ml / h, jak się wydaje na pierwszy rzut oka, ale tylko 250 ml / h. A to dużo, ponieważ proces ten zajmuje ponad godzinę..

2. Czas cyklu roboczego (godziny).

Wykres przedstawia wpływ objętości kostek (oś X) na całkowity czas rektyfikacji (oś Y) dla różnych średnic kolumny. Większość jest standardowa - trzy czwarte objętości sześcianu. Nieracjonalność niektórych opcji konfiguracyjnych staje się oczywista. Aby ocenić, jak wygodne będzie skorzystanie z tej lub innej opcji, weź pod uwagę czas trwania głównych operacji.

3. Kluczowe punkty pracy wymagające interwencji operatora.

3.1. Czas od początku procesu do końca doboru "głowic" lub pierwszego podejścia do kostki w celu zmiany pojemników.

3.2. Następnie wybieramy zagłówki na 2 godziny przy połowie prędkości przelotowej (nominalnej). Podchodzimy do kolumny i zmieniamy kontener, przechodząc do wyboru „ciała”.

3.3. Wybór ciała zakończy się i będziesz musiał przejść do kolumny, aby zmienić naczynia.

3.4. Wybór „ogonów” zajmie.

3.5. Następnie zbliżamy się do kolumny i kończymy pracę, która trwa 1,5 godziny.

Wyniki

1. Im większa masa kostki, tym wyższa rzeczywista produktywność. Ale zwiększanie go w nieskończoność nie zadziała. Gdy temperatura w kostce osiągnie 90-92 stopni, kadłub i inne pośrednie zanieczyszczenia zaczynają masowo opuszczać kostkę i gromadzić się w dyszy. Jeśli masa jest zbyt duża, to po nagromadzeniu się w dolnej części kolumny zanieczyszczenia zaczną rosnąć coraz wyżej i przedrzeć się do selekcji. Będziemy musieli wcześniej przełączyć się na „ogony”. Aby uzyskać normalną wydajność, masa powinna być większa niż 10 objętości opakowania, ale mniej niż 20 - tak, aby nie pominąć „ogonów”.

2. Optymalna objętość nasypu 40% SS podczas rektyfikacji to 15 objętości opakowań.

Średnica kolumny, mm	Objętość dyszy, l	Objętość zbiorcza, l
od	przed
35	1.44	14	29
38	1.7	17	34
48	2.71	27	54
pięćdziesiąt	2,95	trzydzieści	59

Przy minimalnej masie można przełączyć się na wybór „odpadów poflotacyjnych” przy dolnej temperaturze 96-97 stopni, z maksymalną masą - 92-93 stopni.

3. Czas rektyfikacji wydłuża się wraz ze spadkiem średnicy kolumny i wzrostem objętości jednorazowej masy. Jednak zastosowanie kolumn o dużych średnicach i małej masie pociąga za sobą uzyskanie stosunkowo dużej objętości alkoholu poddanego recyklingowi i małej wydajności użytkowej.

4. Bez narzędzi automatyzacji, które pozwalają na pozostawienie sprzętu bez nadzoru przez długi czas, możliwe jest stosowanie zestawów o stosunkowo krótkim czasie cyklu. To zawęża zakres możliwych opcji i wyjaśnia fakt, że wielu gorzelników po prostu nie usuwa „ogonów” ze swojego sprzętu lub woli robić NDRF - siły nie są nieograniczone.

5. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli cały proces trwa dłużej niż 12-15 godzin, wymagana jest automatyzacja. Przynajmniej najprostszy z blokadą zabezpieczającą, która pozwala zasygnalizować zalanie, odcięcie dopływu wody lub wzrost temperatury w TCA. Jeśli nie jest to możliwe, należy ograniczyć się do minimalnej objętości kostek.

6. Wynikające z tego zależności i wykresy pozwalają na jakościową i do pewnego stopnia ilościową analizę różnych opcji dla pełnego zestawu RK. Najważniejsze to nie zapominać o konieczności porównania ich z czasem, który destylator jest gotów poświęcić swojemu hobby..