Vrste destilacije in nadzor drsnih stolpcev - vrste izbirnih enot

Primerjalna analiza treh vzorčnih shem, ki se uporabljajo v pivovarnah in rektifikacijskih kolonah. Upoštevajo se značilnosti, prednosti in slabosti ter uporabnost pri različnih možnostih destilacije. Vsaka metoda ima svojo vrsto opreme.

Za uspešno delovanje s kolono je treba prilagoditi razmerje refluksa, za kar obstajajo tri metode:

• CM (hladilno upravljanje) - nadzor pretoka vode, ki se dovaja za hlajenje refluksnega kondenzatorja;
• LM (upravljanje tekočin) - nadzor nad količino umaknjenega refluksa (vzorčenje tekočine);
• VM (vodenje hlapov) - nadzor količine ekstrahirane pare (ekstrakcija s paro).

Preden začnemo govoriti o vrstah izbora, določimo izraze.

Destilacija - postopek izhlapevanja tekočine, ki mu sledi kondenzacija.

Če je bila surovina sprva iz destilacije še vedno uparjena, je bila nato kondenzirana v hladilniku (kondenzatorju), nato pa se na koncu karkoli zgodi sredi tega postopka (prehod pare skozi parni kotel, mehurček ali refluksni kondenzator), še vedno boste dobili destilat.

Popravek - to je ena izmed metod destilacije, ki jo odlikujeta dve tehnološki metodi:

Prisilno, strogo nadzorovano povratno vračanje z uporabo posebnih naprav - refluksnih kondenzatorjev ali kondenzatorjev.

Organizirana je izmenjava toplote in mase med flegmom in paro, ki se dvigata v nasprotno smer. Za povečanje učinkovitosti prenosa toplote in mase se uporabljajo steklenice za pakiranje ali pladnje, kjer refluks ponovno upari. V prvem primeru je postopek filmske narave, v drugem pa je mehurček..

Namen rektifikacije je pridobiti alkohol z določeno jakostjo in ga očistiti pred nečistočami. V ta namen mora biti razmerje refluksa vedno višje od najnižjega (več na grafu).

Kakovost izdelka je odvisna od refluksnega razmerja, vendar višja kot je, nižja je produktivnost kolone..

Rektifikacija ne dovoli izolirati nobene zmesi iz skupine, ampak le bolj ali manj popolnoma odstrani vse nečistoče, razvrščene v skupine zaradi tesne hlapnosti. Če torej uporabljate rektifikacijsko opremo za pridobivanje denimo sadnih destilatov, obstaja nevarnost, da se frakcija glave razvrsti v azeotrope, ki jih je težko ločiti - odstraniti skupaj z nepotrebnimi nečistočami koristne estre, odgovorne za aromo.

Če poskušate destilirati žlahtni destilat z opremo za rektifikacijo, mora med celotnim izborom refluksno razmerje ne presegati 1,5-2. V nasprotnem primeru bo moteno ravnovesje nečistoč..

Vrste vzletnih enot v koloni

Izbira tekočin (upravljanje tekočin)

LM - prilagoditev količine vzorčenja s tekočino. Najbolj priročna in enostavna shema, pri kateri se kondenzirajo vsi hlapi, nato se en del kondenzata vrne v kolono, drugi pa za ekstrakcijo.

Specifikacije. Refluksno razmerje nadzira ena sama alkoholna pipa. Če je ventil popolnoma odprt, je refluksno razmerje nič in izhod normalnega destilata. Ko je ventil zaprt, je razmerje refluksa neskončno veliko - kolona deluje sama zase. Nastavitev odvodnega ventila za tekočino vam omogoča, da kadar koli spremenite refluksno razmerje od 0 do 100%. Moč ogrevanja in hlajenja je nastavljena na optimalno raven za največjo ločitev kolone in minimalno refluksno hlajenje.

Praviloma je refluksno razmerje nastavljeno nekoliko višje od minimalnega, kar med izbiro "telesa" omogoča razmeroma dolgo brez prilagoditev, vendar je proti koncu izbire kljub temu treba aktivno uravnavati proces. Poleg tega, čim manj alkohola ostane v kocki, pogosteje je treba povečati refluksno razmerje..

Prednosti:

• primeren za proizvodnjo tako aromatskega kot čistega alkohola;
• enostavno in razmeroma poceni avtomatizirano do avtomatiziranega nadzornega sistema (avtomatiziran nadzorni sistem) v proizvodnem procesu z varnostnimi bloki;
• ni povečane občutljivosti na stabilnost tlaka hladilne vode.

Slabosti:

• če je stopnja selekcije določena na enaki ravni, bo ob nadaljevanju rektifikacije razmerje refluksa upadalo. To je v nasprotju s tehnološko potrebo po postopnem povečevanju hitrosti proti koncu izbora, kar je velika pomanjkljivost;
• po regulacijskem ventilu ali ventilu je treba prekiniti curek (povezavo z atmosfero), sicer pride do motenj pri prilagajanju hitrosti vzorčenja zaradi vakuuma v vzorčevalni cevi, ki nastane s pretočnimi alkoholnimi tokovi.

Upravljanje s paro

VM - regulacija z delitvijo parnih tokov pred refluksnim kondenzatorjem. Kolono nadzorujemo s spreminjanjem količine odvzete pare s pomočjo zapornega ventila ali običajnega krogelnega ventila.

Specifikacije. Razmerje površin prečnega prereza stebra in izhodne cevi za paro določa najmanjše razmerje povratnega toka, ki ga lahko povečamo s prilagoditvijo položaja ventila.

Med destilacijo je količina obnovljenega refluksa nastavljiva od 80 do 100%. Najnižje možno razmerje refluksa je 4.

Prednosti:

• občutljivost na položaj pipe je zelo majhna, kar omogoča natančne nastavitve;
• refluksno razmerje ni odvisno od sprememb temperature ali pretoka hladilne vode v refluksnem kondenzatorju;
• ni povečane občutljivosti na stabilnost tlaka hladilne vode.

Slabosti:

• krmilni sistem je inercijski, lahko traja do 10-15 sekund od spremembe položaja žerjava do spremembe hitrosti vzorčenja;
• ni primeren za pridobivanje aromatičnih alkoholov iz naravnih surovin. Potrebne so strukturne spremembe za nadzor količine refluksa od 50 do 100%;
• odvodna para je občutljiva na polže v odvodni liniji izdelka. Če se v silikonski cevi oblikuje steber izdelka, ki teče navzdol, bo ustvaril vakuum in kot črpalka povlekel paro k sebi, kar bo kršilo nastavljeno razmerje refluksa. Posledično se bo hitrost vzleta močno in nenadzorovano povečala; brez posredovanja operaterja se sistem ne bo vrnil na prejšnjo raven. Nekontrolirano ekstrakcijo lahko ustavimo tako, da vzpostavimo povezavo z ozračjem (ustvarimo odmor v curku). Na primer iglo z brizge nataknite na vrh epruvete;
• avtomatizacija je zapletena in draga. Pogosto se izvaja v obliki signalne naprave za doseganje določenih temperatur, vendar brez aktuatorjev. Zaželena je tudi varnostna avtomatizacija.

Upravljanje hlajenja (cool management)

CM - prilagoditev količine vode, dovedene v dephlegmator. Omogoča nadzor nad količino pare, ki prehaja skozi refluksni kondenzator do hladilnika za izbiro izdelka.

Specifikacije. Refluksno razmerje je nastavljivo od 0 do 100%, vendar je sistem zelo občutljiv na količino dovedene vode in zahteva natančen igelni ventil. Za uravnavanje vzletne hitrosti je treba žerjav obrniti dobesedno za delček milimetra. Moč ogrevanja med celotnim postopkom mora biti konstantna in mora zagotavljati največjo ločilno sposobnost kolone. S povečanjem količine dovedene vode se poveča tudi količina povratnega refluksa, oziroma razmerje refluksa se poveča.

Med rektifikacijo pri stalni moči hlajenja in ogrevanja pride do postopnega zmanjševanja izbire, vendar razmerje refluksa ostane nespremenjeno..

Prednost:

• se lahko uspešno uporablja za pridobivanje aromatičnih alkoholov iz naravnih surovin.

Slabosti:

• najmanjša nihanja tlaka vodijo do spremembe stopnje izbire in razmerja refluksa. Če ne boste sprejeli ukrepov za stabilizacijo tlaka hladilne vode v stanovanju, bo celo stranišče, ki ga splaknejo sosedje, vplivalo na postopek izbire;
• povišanje temperature vode v refluksnem kondenzatorju, medtem ko njegova količina ostane nespremenjena, zmanjša refluksno razmerje, zato je za vzdrževanje stabilnega refluksnega razmerja potreben nadzor nad pretokom in temperaturo vode, ki se dovaja v refluksni kondenzator;
• potrebna je komunikacija z ozračjem v liniji za izbiro izdelka, sicer bo v primeru, da se ogrevanje po naključju izklopi in je cev potopljena v izbor, ves izdelek spet v kocki;
• sistem je drag in ga je težko avtomatizirati. Običajno so takšni rektifikacijski stebri opremljeni z najpreprostejšimi toplotnimi alarmi in varnostno avtomatizacijo..

Praksa nameščanja različnih izbirnih enot na stolpce

Kolone za odvzem tekočine (LM)

V gospodinjskih kolonah je vzorčenje tekočin najbolj razširjeno. Razlog je preprost - postopek rektifikacije 40 litrov mesečine se zavleče za 18-20 ur. Glavnino lahko zmanjšate za polovico, potem pa se delež recikliranega (tehničnega) alkohola, ki ga bo treba predelati z vsakim popravilom, močno poveča..

Če govorimo o učinkovitosti sistema kot količini komercialnega alkohola, pridobljenem med celotnim časom rektifikacije (vključno s segrevanjem), potem se z 2-kratnim zmanjšanjem prostornine prostornina zmanjša za približno 1,5-krat.

Drug način za zmanjšanje količine pridobljenega tehničnega alkohola pri največji produktivnosti je avtomatizacija postopka, ki omogoča destilacijo po vnaprej določenem algoritmu brez sodelovanja operaterja. Sistem za avtomatizacijo mora imeti ne le izvršilno vezje, temveč tudi varnostno enoto, ki bo v primeru nevarnosti nesreče v trenutku izklopila opremo.

Destilacijska kolona z odvzemom tekočine je avtomatizirana lažje in ceneje kot drugi sistemi, po kakovosti pridobljenega alkohola pa nikakor ni slabša od drugih vrst opreme.

Stebri z odvajanjem pare

Sistemi za izbiro pare so razširjeni v tujini, kjer so alkohol in njegovi derivati ​​slabše priljubljenosti od destilatov (konjak, viski itd.), Vendar je cenjena visoka trdnost pijače. Tuji obrtniki oblikujejo destilacijske kolone z ekstrakcijo pare z minimalnim refluksnim razmerjem - samo 1, ne 4, kot v Rusiji. S to shemo se vsaj 50% refluksa vrne v kolono..

V načinu destilacije za ekstrakcijo pare praktično ni potrebna avtomatizacija. Stopnja refluksa, nastavljena na začetku izbire "telesa", ostane nespremenjena do konca, spremeni jo lahko samo operater, a tudi pri pridobivanju alkohola je prilagoditev potrebna dobesedno nekajkrat.

Hitrost selekcije do konca destilacije močno upada, dokler se ne ustavi. Če obstaja želja po lovu estrov enantov (ti v veliki meri ustvarjajo organoleptične lastnosti sadnih destilatov) - spremenite pločevinke in povečajte ogrevalno moč, nato sledi delni izbor in sortiranje.

Če estri enantov niso potrebni, storite enako, vendar poleg tega uporabite premore, da kolona deluje sama po sebi, tako da so ostanki alkohola bolj koncentrirani in z manj nečistočami.

Avtomatizacija v kolonah z odvajanjem pare je potrebna samo na ravni varnostnega bloka. Poleg tega pridobivanje destilata ne predvideva združevanja nečistoč v frakcije in njihovega popolnega odstranjevanja, temveč uravnoteženo zmanjšanje koncentracije snovi na sprejemljivo raven z obveznim ohranjanjem komponent okusa in arome. To je stvar glavnega destilarne, ki nadzoruje postopek; nastavitev z instrumenti je tukaj neprimerna. Velikost je omejena s količino, ki jo je mogoče preseči pod vodstvom ljudi v razpoložljivem času.

Stebri z nastavljivim dovodom vode v refluksni kondenzator

Kljub vsem slabostim se ta vrsta opreme v Rusiji pogosto uporablja za gradnjo stebrov iz drozge. Razlog je možnost pridobivanja destilatov iz katere koli surovine, po potrebi pa lahko brez spremembe zasnove (dodatna carga ne šteje) zberemo zelo prečiščen destilat - skoraj tako kot alkohol.

Kolone z nastavljivim dovodom vode v refluksni kondenzator so drage avtomatizacije, občutljive na tlak in temperaturo hladilne vode, zaradi česar so slabo primerne za pridobivanje čistega rektificiranega alkohola, vendar z majhnimi obremenitvami v razsutem stanju do 20 litrov in budno pozornostjo operaterja so takšni stolpci sposobni veliko.

Poleg tega je najboljša shema vodenja najboljša za izbiro vodje. Pri drugih enakih pogojih je nemogoče dobiti bolj koncentrirane "glave" na sistemih za ekstrakcijo pare in tekočine. Res je, to le, če se spopadate s stabilizacijo temperature in vodnega tlaka v refluksnem kondenzatorju..

V zadnjih letih se je poskušalo ustvariti hibridne rektifikacijske kolone, v katerih se "glave" odvzamejo s paro po metodi SM, "telo" pa s tekočino (LM). To povečuje že tako visoko kakovost alkohola na stolpcih LM. Za popolnost ni meja.

Pri gradnji stebrov za drozge, osredotočenih na aromatične destilate, ima oprema VM prednost pred LM zaradi enostavnosti nadzora, pa tudi neobčutljivosti na temperaturo in pretok vode v refluksnem kondenzatorju - večja predvidljivost pri "česanju" nečistoč. Za surovi sladkor so pivske kolone po shemi SM bolj obetavne zaradi boljšega odstranjevanja frakcije glave. Toda njihovo upravljanje ustvarja veliko težav..