Učinkovitost destilacijske kolone glede na premer vretena ali prostornino kocke

Srce vsakega RK-ja je car s šobo in ravno njegove zmožnosti v veliki meri določajo uspešnost kolone kot celote. Za analizo se strinjamo, da ima car, tako kot bi moral biti med rektifikacijo, višino šobe 150 cm, SPN 3,5 x 3,5 x 0,25 mm pa je napolnjena tri četrtine s 40% surovega alkohola.

Teorija

1,5-palčni stolpec ima lahko predal z notranjim premerom 35 ali 38 mm, 2-palčni stolpec pa 48 ali 50 mm. Današnji standardni nabor možnih kock: 20, 30, 37 in 50 litrov.

Največja zmogljivost ločevanja kolone se doseže pri močenju pred zadušitvijo, poleg tega pa zagotavlja največjo hitrost vzorčenja za dano razmerje refluksa. Številne začetne destilarne ne identificirajo predobremenitvene moči z zmogljivostjo kolone. Dejansko je v popravljanje vključenih več stopenj, od katerih vsaka potrebuje čas.

Pri izbiri premera stolpca in prostornine kocke je pomembno razumeti, kako bo njihova kombinacija vplivala na kompleksnost postopka in na količino časa, porabljenega za rektifikacijo.

Faze popravljanja

1. Priprava opreme za delo. Sestavljanje opreme, vlivanje surovega alkohola v kocko in druge pripravljalne operacije. Običajno traja približno 0,5 ure, T1 = 0,5.

2. Ogrevanje do vrenja. Če je grelec izbran pravilno, na podlagi razmerja 1 kW moči na 10 litrov razsutega tovora, bo ogrevanje trajalo približno 40 minut ali T2 = 0,7 ure.

3. Stabilizacija. Ta faza zahteva od 30 minut do 1 ure. Naj bo to 45 minut ali T3 = 0,75 ure.

4. Izbor frakcije glave. Čas izbire "ciljev" (T4) ni odvisen od hitrosti izbire. Če želite odstraniti vse nečistoče glave s kocke, je potrebno, da vsak liter razsutega materiala vsaj enkrat izhlapite in obiščete kolono. Za to je potreben 1 kW ogrevalne moči za vsak liter absolutnega alkohola v kocki.

Delovna moč v vatih je numerično enaka površini preseka stolpca (S) v kvadratnih milimetrih.

Količina absolutnega alkohola (AS) se določi na podlagi prostornine (SS) in njegove trdnosti.

T4 = AC / N (ure), kjer:

AC = 0,4 * CC (liter);

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

d je notranji premer stebra (mm).

Od tod dobimo:

T4 = 510 * CC / d2 (ure), kjer:

SS - 40% v litrih,

d je notranji premer stebra (mm2).

5. Izbira naslonjala za glavo. Ta faza je potrebna za čiščenje šobe iz ostankov glave. Število naslonov za glavo je odvisno od nosilnosti in prostornine šobe. Kapaciteta SPN 3,5 x 3,5 x 0,25 je približno enaka 150 ml refluksa na 1 liter šobe. Če ga želite kakovostno izprazniti, morate izbrati 2-3 zvezke, za izračune, ki jih bomo vzeli - 2,5.

Če želite zaužiti to prostornino s hitrostjo 0,5 l / h, morate porabiti 2 uri. Če hitrost dvignete na polovico nominalne, bo 1,2 ure dovolj, ne glede na premer predala.

Prenizka hitrost zmanjšuje učinkovitost čiščenja in kakovost alkohola. Toda zdaj ne gre za to, za današnjo nalogo si bomo vzeli čas izbire največ: T5 = 2 uri.

Prostornina izbire v litrih:

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

Vn - prostornina šobe v litrih.

Če se šteje, da je izbirna hitrost 0,5 l / h, potem je čas izbire:

T5 = 0,75 * Vn.

Če je hitrost vzorčenja enaka polovici nazivne hitrosti, je glede na to, da je nazivna hitrost vzorčenja Wnom v ml / h številčno enaka površini preseka stolpca v mm2, čas za izbiro naslonov za glavo:

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

T5 = 0,75 * L (ura), kjer:

L - višina stolpca v metrih.

Pri hitrosti vzorčenja v naslonjalu za glavo, ki je enaka polovici nominalne, je čas vzorčenja v urah številčno enak ¾ višine stolpca v metrih in ni odvisen od premera stolpca ali obsega prostornine.

6. Izbor komercialnega alkohola. Začetna hitrost vzorčenja v ml / uro je številčno enaka površini preseka kolone (S) v mm. Proti koncu izbire, da povečamo refluksno razmerje in povečamo ločitveno sposobnost, zmanjšamo izbirno stopnjo za 2,5-krat. Povprečna stopnja izbire "telesa" bo približno en in pol krat nižja od nominalne.

Količina tržnega alkohola je približno 80% AS v razsutem stanju.

Od tod čas izbire "telesa":

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

T6 = 611 * CC / d2, kjer:

SS - količina 40% surovega alkohola (l);

d premer predala (mm).

7. Izbor "repov". Število "repov" je približno enako 10% glasnosti zvočnikov v kocki. Hitrost vzorčenja je približno enaka polovici nominalne.

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

T7 = 102 * CC / d2.

8. Premik nečistoč iz stolpca. Ta operacija traja pol ure, T8 = 0,5.

9. Demontaža opreme in čiščenje prostorov. Najmanj prijeten oder, običajno traja do 1 ure, T9 = 1.

Skupni čas popravljanja

Skupni čas, potreben za en cikel popravljanja:

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.

Poenostavite in pridobite:

T = 5,45 + 1223 SS / d2.

Količina alkohola (Vc), pridobljenega v tem času, je približno enaka 0,8 AU v kocki, izgube zaradi nenadomestljivih "glav" in preostanek v kocki so zanemarjene.

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

Uspešnost, s katero lahko dobimo alkohol na uro dela s stolpcem, lahko izračunamo po formuli:

Pr = Vc / T.

Praktični vidiki rektifikacije

Na podlagi dobljenega modela bomo poskušali odgovoriti na vznemirljiva vprašanja.

1. Dejanska zmogljivost stolpca, odvisno od njegovega premera in prostornine (l / h).

Izhodiščna hitrost izbire "telesa" je veliko višja od dejanske zmogljivosti stolpca. Misliti, da lahko z nazivno zmogljivostjo 2-palčnega stolpca pri 1800 ml / h destilacijo 40 litrov surovega alkohola z močjo 40% končamo v 9 urah zgolj naivno.

Ob upoštevanju vseh potrebnih operacij bo realna produktivnost skoraj 3-krat manjša. Razlika v produktivnosti 35 mm in 48 mm stebrov dejansko ni 800 ml / uro, kot se zdi na prvi pogled, ampak le 250 ml / uro. In to je veliko, saj postopek traja več kot eno uro.

2. Čas delovnega cikla (ure).

Graf prikazuje učinek kubičnih volumnov (os X) na skupni čas rektifikacije (os Y) za različne premere stolpcev. Standard v razsutem stanju - tri četrtine prostornine kocke. Jasno postane nerazumnost nekaterih možnosti konfiguracije. Trajanje glavnih operacij lahko ocenimo, kako priročno bo uporabljati eno ali drugo možnost.

3. Ključne delovne točke, ki zahtevajo posredovanje upravljavca.

3.1. Čas od začetka postopka do konca izbire "ciljev" ali prvega pristopa k kocki za menjavo zabojnikov.

3.2. Nato izberemo naslone za glavo za 2 uri s hitrostjo polovice križarjenja (nazivno). Približamo se stolpcu in zamenjamo posodo ter nadaljujemo z izbiro "telesa".

3.3. Izbor telesa se bo končal in za menjavo posode boste morali iti v stolpec.

3.4. Izbira "repov" bo trajala.

3.5. Nato se približamo stolpcu in dokončamo delo, ki traja 1,5 ure.

Sklepi

1. Večja kot je kocka večja, večja je resnična produktivnost. Toda neskončno ga dvigniti ne bo delovalo. Ko temperatura v kocki doseže 90-92 stopinj, kokoši in druge vmesne nečistoče začnejo množično zapuščati kocko in se kopičijo v šobi. Če je prostornina prevelika, se bodo po akumulaciji v spodnjem delu stolpca nečistoče začele dvigovati višje in se prebijale v izbor. Na repo bomo morali preiti prej. Za normalno delovanje mora biti v šobi več kot 10 prostornin šobe, vendar manj kot 20 - da ne bi zamudili "repov".

2. Optimalna prostornina 40% SS med rektifikacijo je 15 volumnov embalaže.