Diskovni stolpci: koncept, vrste, izbira, izdelava sam

Stolpi destilacijskih plošč imajo malo ojačitvene zmogljivosti in se tradicionalno uporabljajo pri proizvodnji viskija, konjaka in drugih žlahtnih pijač. Majhno število plošč vam omogoča, da ohranite organoleptične lastnosti surovin z visoko stabilnostjo in produktivnostjo aparata.

Material

Bakreni stebri v obliki posode z opazovalnimi okni se zaradi podobnosti imenujejo piščali, tisti, izdelani v stekleni vitrini, pa kristalni stebri. Jasno je, da so ta imena le marketinški trik in nimajo nič skupnega s samim dizajnom..

Baker ni poceni material, zato je pristop k njegovi obdelavi previden. Medeninasta piščal vodilnih proizvajalcev je umetniško delo in v ponos zanje. Stroški izdelka so lahko popolnoma kateri koli znesek, ki ga je kupec pripravljen porabiti.

Nekoliko cenejša od flavte v ohišju iz nerjavečega jekla in najbolj proračunska možnost - v steklenem ohišju.

Oblikovne značilnosti in vrste stolpcev diskov

Najbolj razširjeni so modularni modeli stolpcev, ki temeljijo na valjastih ali steklih iz borosilikatnega stekla. Seveda gre za veliko število nepotrebnih povezovalnih delov in predrago.

Preprostejša možnost so že pripravljeni bloki za 5-10 plošč. Tu je izbira širša, cena pa zmernejša. Ta možnost je praviloma na voljo v steklenih ohišjih..

Obstajajo tudi precej proračunske možnosti - samo vložki za obstoječe predale.

Iz komponent jih je mogoče zaposliti v poljubni zahtevani količini.

Zasnova je lahko drugačna, vendar če se takšni stolpci v obliki diska uporabljajo s kovinskimi bučkami, se jasnost postopka izgubi. Veliko težje je razumeti, v kakšnem načinu deluje kolona, ​​in za delo s pladnji je to zelo pomembno..

Za tesnjenje vsakega nadstropja se uporabljajo preprosti silikonski diski..

Seveda je to manj zanesljivo kot tesnila v modularnih izvedbah, vendar na splošno dobro deluje..

Obstaja tudi poenostavljena modularna zasnova, pri kateri je vsako nadstropje sestavljeno iz preprostih in poceni delov, celotna konstrukcija pa je potegnjena skupaj s čepi..

Prednost modularnih stebrov je predvsem njihova vzdržnost in odprtost za spremembe. Na primer, enostavno je stolpec na želeni ravni dopolniti z vmesno enoto za vzorčenje in okovjem za termometer. Samo ploščo morate zamenjati.

Cene pladnjev sita so cenejša možnost. To ne pomeni, da bo kakovost izdelka z njihovo uporabo slabša. Zahtevajo pa natančnejši nadzor..

Odpadni pladnji so še cenejši, vendar je njihov obseg delovanja zelo ozek, zato morate biti pripravljeni na natančen nadzor ogrevanja z viri, stabiliziranimi z močjo. V NSC se uporabljajo predvsem neuspešne činele.

Najpogostejši materiali za izdelavo plošč so baker, nerjaveče jeklo in fluoroplastika. Možna je vsaka kombinacija. Baker in nerjaveče jeklo sta znana materiala, fluoroplastika je eden najbolj inertnih materialov, primerljiv s platino. Toda njegova zmočljivost je slaba.

Če primerjamo fluoroplastično ploščo z nerjavečo ploščo, potem bo poplavila veliko hitreje..

Število pladnjev v koloni je običajno omejeno na 5 za pridobivanje destilatov z trdnostjo 88-92% in 10 za prečiščene destilate z utrjevanjem do 94-95%.

Modularni stebri vam omogočajo, da iz različnih materialov izdelate nabor potrebnega števila plošč.

Razlika med zapakiranim stolpcem in stolpcem pladnja

"Imam zapakiran stolpec, ali potrebujem poppet stolpec?" - to vprašanje prej ali slej pride pred vsako destilarno. Oba stolpca uporabljata tehnologijo prenosa toplote in mase, vendar obstajajo velike razlike v njihovem delovanju..

Število okrepitvenih korakov

Pakirana kolona deluje v načinu največjega ločevanja pri zmogljivosti pred pokopom. S prilagoditvijo refluksnega razmerja lahko spreminjate število teoretičnih plošč v širokem razponu: od nič do neskončnosti (s popolnoma izklopljenim refluksnim kondenzatorjem in stolpom, ki deluje sam).

Za stolpec pladnja je značilno strukturno določeno število ločevalnih stopenj. Ena fizična plošča ima učinkovitost od 40 do 70%. Z drugimi besedami, dve fizični plošči dajeta eno stopnjo ločitve (ojačitev, teoretična plošča). Glede na način delovanja se učinkovitost ne spremeni toliko, da bi bistveno vplivala na število korakov.

Sposobnost držanja

Pakirana kolona z nizko zadrževalno zmogljivostjo omogoča dobro čiščenje destilata iz frakcije glave in nekako zadrževanje repa.

Stolpec pladnja ima za velikost večjo zadrževalno sposobnost. To ji preprečuje tako ostro čiščenje "glav", omogoča pa ji popolno zadrževanje repov. Se pravi za poravnavo kemijske sestave destilata. V tem primeru, več kot morate destilat očistiti pred nečistočami, več plošč morate postaviti. Preprosta naloga, ki jo je mogoče rešiti v praksi. Ko sem enkrat našel optimalno število krožnikov zase in o tem ne razmišljam več.

Občutljivost na vplive nadzora

Pakirana kolona je zelo občutljiva na padec tlaka vode v refluksnem kondenzatorju ali spremembo moči ogrevanja. Majhna sprememba pri njih vodi do spremembe števila stopnjevalnih korakov na trenutke ali celo desetine..

Učinkovitost plošč se lahko spremeni za največ 1,5-krat, pa še to ob zelo veliki in ciljno usmerjeni spremembi teh parametrov. Predvidevamo lahko, da se nastavljeni stolpec pladnja glede na zmogljivost ločevanja praktično ne bo odzival na običajne majhne pritiske vode ali padce napetosti..

Izvedba

Učinkovitost zapakirane vrvice je odvisna predvsem od njenega premera. Optimalni premer sodobnih šob je 40-50 mm; z nadaljnjim povečanjem premera se stabilnost procesov zmanjša. Parietalni učinki in tvorba kanalov se začnejo kazati. Diskovni stolpci ne trpijo zaradi takšnih slabosti. Njihov premer in prostornino lahko povečate na katero koli zahtevano vrednost. Če je le dovolj ogrevalne moči.

Tehnološke značilnosti pridobivanja aromatičnih destilatov

Ko uporabljamo zapakirane stebre za omejitev stopnje ojačitve, smo prisiljeni uporabiti krajše stranske roke in večjo embalažo. V nasprotnem primeru bodo estri, ki dajo glavni okus destilatu, ustvarili azeotrope z dodatki frakcije glave, nato pa bodo hitro odleteli iz kocke. Kmalu izberemo "glave", "telo" - s povečano hitrostjo. Kar zadeva "repove", majhna količina šobe in kratka stranska palica ne omogočata popolnega zadrževanja trupa. Prej je treba preiti na izbiro frakcij repa ali delati z majhnimi dni.

Diskovni stolpec ima relativno visoko zadrževalno sposobnost, zato ni vprašanj o zadrževanju trupa. Za izbiro "glav" in "telesa" 5-10 fizičnih plošč daje 3-5 korakov krepitve. To omogoča destilacijo v skladu s pravili običajne destilacije. Mirno, brez nevarnosti, da destilatu odvzamemo aromo, odvzamemo "glave" in pri zbiranju "telesa" ne razmišljamo o prezgodnjem pristopu "repov". Meglice na spodnjih ploščah na koncu izbora bodo jasno pokazale, da je treba posodo zamenjati. Stopnjo čiščenja lahko nastavite s spreminjanjem števila plošč.

Pet ali deset plošč ni dovolj, da se po stopnji prečiščenja približamo alkoholu, vendar je res mogoče priti v zahteve GOST za destilat.

Uporaba kolutnih kolon za destilacijo sadnih ali žitnih surovin, zlasti za nadaljnje staranje v sodih, močno poenostavi življenje destilarne.

Osnove izbire projektnih dimenzij pladnjev za steber

Upoštevajte zasnove najpogostejših plošč za gospodinjstvo..

Napačna plošča

V svojem jedru je le plošča z luknjami, ki so lahko okrogle, pravokotne itd..

Povratni tok teče v sorazmerno velike odprtine proti pari, kar določa glavno pomanjkljivost okvarjenih plošč - potrebo po natančni regulaciji prednastavljenega načina.

Rahlo zmanjšanje ogrevalne moči vodi v dejstvo, da ves sluz pade v kocko, povečanje moči pa zaplavi flegm na ploščo in vodi do poplav. Ti pladnji lahko zadovoljivo delujejo v razmeroma ozkem območju obremenitve, kjer so precej konkurenčni..

Preprostost zasnove in visoke zmogljivosti okvarjenih plošč, skupaj z običajnim ogrevanjem pri domači destilaciji s pomočjo grelnih elementov z napetostnim stabiliziranim virom energije, so privedle do njihove široke uporabe za neprekinjene stebre iz stebrov (NBK), ki so v kombinaciji z ohišje iz borosilikatnega ali kremenčevega stekla naredi steber preprost in intuitiven.

Za izračun števila in premera lukenj se upoštevajo pogoji za zagotavljanje mehurčkov. Eksperimentalno je bilo določeno, da mora biti skupna površina lukenj enaka 15-30% površine plošče (odsek cevi). V splošnem primeru za BK s periodičnim delovanjem osnovni premer luknje v višini 9-10% premera stebra omogoča vstop v delovno cono.

Premer lukenj ponikalnih plošč za NSC je izbran na podlagi lastnosti surovine. Če je pri destilaciji sladkorne kaše in vina dovolj lukenj s premerom 5-6 mm, potem je pri destilaciji močne kaše zaželen premer luknje 7-8 mm. Vendar imajo pladnji za NSC svoje konstrukcijske značilnosti, saj se gostota hlapov vzdolž višine stebra bistveno spreminja, mere je treba izračunati za vsak pladenj posebej, sicer njihovo delovanje še zdaleč ne bo optimalno..

Sito plošča s prelivom

Če so premeri lukenj okvarjene plošče manjši od 3 mm, bo tudi pri razmeroma majhni moči povratni tok pritrjen na ploščo in brez dodatnih prelivnih naprav bo poplavljen. naprave znatno razširi svoj delovni obseg.

S pomočjo prelivnih naprav na teh pladnjih je nastavljena najvišja stopnja refluksa, ki vam omogoča, da se izognete zgodnjim poplavam in samozavestneje delate z veliko obremenitvijo pare..

Pri poenostavljenem izračunu takšnih pladnjev se upoštevajo naslednja razmerja:

• skupna površina lukenj je 7-15% površine preseka cevi;
• razmerje med premeri lukenj in korakom med njimi je približno 3,5;
• premer odtočnih cevi je približno 20% premera pladnja.

V odtočne luknje je treba namestiti tesnila za vodo, da se prepreči preboj pare. Pladnji sito morajo biti nameščeni strogo vodoravno, da para prehaja skozi vse odprtine in preprečuje, da bi skozi njih odtekala sluz..

Pladnji za mehurčke

Če parne cevi namesto lukenj na ploščah naredimo višje od odtočnih cevi in ​​jih pokrijemo z režnimi pokrovi, dobimo popolnoma novo kakovost. Ti pladnji ne bodo odvajali flegma, ko je ogrevanje izklopljeno. Na pladnjih ostane frakcionirani refluks. Zato bo za nadaljevanje dela dovolj, da vklopite ogrevanje.

Poleg tega imajo takšni pladnji na površini strukturno pritrjen refluksni sloj, delujejo v širšem območju ogrevalnih moči (parne obremenitve) in sprememb razmerja refluksa (od popolne odsotnosti do popolnega povratka refluksa).

Pomembno je tudi, da imajo pladnji z mehurčki relativno visok izkoristek - približno 0,6-0,7. Vse to skupaj z estetiko postopka določa priljubljenost pladnjev z mehurčki..

Pri izračunu konstrukta izhajajo iz naslednjih razmerij:

• površina parnih cevi je približno 10% odseka kolone;
• površina rež je 70-80% površine parnih cevi;
• odtočna površina je 1/3 celotne površine parnih cevi (premer je približno 18-20% premera odseka cevi);
• spodnji pladnji so zasnovani z visoko stopnjo refluksa in velikim prerezom rež, tako da delujejo kot zadrževalniki;
• zgornji pladnji so narejeni z nižjo stopnjo refluksa in prerezom rež, tako da delujejo ločevalno.

Na podlagi grafov, ki jih je dal Stabnikov, vidimo, da je pri refluksni plasti 12 mm (krivulja 2) največja učinkovitost dosežena pri hitrosti pare približno 0,3-0,4 m / s..

Za 2-palčni steber z notranjim premerom 48 mm je potrebna uporabna ogrevalna moč:

N = V * S / 750-

Kje:

• V hitrost pare v m / s;
• N - moč v kW, S - površina preseka stebra v mm².

N = 0,3 * 1808/750 = 0,72 kW.

Morda mislite, da 0,72 kW določa majhno zmogljivost. Morda je glede na razpoložljivo zmogljivost vredno povečati premer stebra? Verjetno je to pravilno: skupni premeri kremenčevih očal za dioptrijo so 80, 108 mm. Vzemite 80 mm z debelino stene 4 mm, notranjim premerom 72 mm in površino preseka 4069 mm². Preračunajmo moč - dobili smo 1,62 kW. No, to je že boljše, primerno za domači plinski štedilnik.

Po izbiri premera stebra in izračunane moči določimo višino prelivne cevi in ​​razdaljo med pladnji. Za to bomo uporabili naslednjo enačbo:

V = (0,305 * H / (60 + 0,05 * H)) - 0,012 * Z (m / s)-

Kje:

• H je razdalja med ploščami;
• Z - višina prelivne cevi (tj. Debelina refluksne plasti na plošči).

Hitrost pare 0,3 m / s, višina plošče ne sme biti manjša od premera. Pri spodnjih pladnjih je višina sloja flegma višja. Za manjše vrhove.

Izračunajmo najbližje različice kombinacij višin plošč in preliva, mm: 90-11-100-14-110-18-120-21. Ob upoštevanju dejstva, da je standardno steklo visoko 100 mm, za modularno zasnovo izberemo par 100-14 mm. Seveda je to le naša izbira. Vzamete jih lahko več, potem bo zaščita pred brizganjem boljša s povečanjem moči.

Če zasnova ni modularna, potem je več prostora za ustvarjalnost. Spodnje pladnje je mogoče izdelati z večjo zadrževalno zmogljivostjo 100-14, zgornje pa z večjim ločevanjem - 90-11.

Izbiramo pokrovčke med standardnimi in razpoložljivimi velikostmi. Na primer, čepi za bakrene cevi 28 mm, parne cevi - cevi 22 mm. Višina parne cevi mora biti večja od višine prelivne cevi, recimo 17 mm. Reže za prehod pare med pokrovom in parno cevjo morajo imeti večji prerez kot parna cev.

Reže za prehod pare v vsaki kapici so potrebne s prečnim prerezom približno 0,75 površine parne cevi. Oblika rež nima posebne vloge, vendar je bolje, da so čim bolj ozke, da se para razbije v manjše mehurčke. To poveča območje stika med fazami. Povečanje števila omejitev prav tako koristi procesu..

Načini delovanja stolpca tipa poppet

Vsi stolpci z mehurčki lahko delujejo v več načinih. Pri nizkih hitrostih pare (nizka ogrevalna moč) nastopi režim mehurčkov. Hlapi v obliki mehurčkov se premikajo skozi refluksno plast. Kontaktna površina faz je minimalna. S povečanjem hitrosti pare (ogrevalne moči) se posamezni mehurčki na izstopu iz rež režijo v neprekinjen curek, po kratkih razdaljah pa se zaradi uporov mehurčkaste plasti curek razbije na veliko majhnih mehurčkov. Oblikuje se obilna plast pene. Kontaktna površina je največja. To je način pene.

Če še naprej povečujete hitrost dovajanja pare, se dolžina parnih curkov poveča in pridejo na površino mehurčke, ne da bi se sesuli in tvorijo veliko količino brizg. zmanjšuje. To je način brizganja ali brizganja.

Prehod iz enega režima v drugega nima jasnih meja. Zato se tudi pri izračunu industrijskih stebrov določajo le hitrosti pare glede na spodnjo in zgornjo mejo delovanja. V tem območju je preprosto izbrana hitrost delovanja (moč ogrevanja). Za domače stebre se za določeno povprečno moč ogrevanja izvede poenostavljen izračun, tako da obstaja možnost prilagoditev med delovanjem..

Tisti, ki želijo natančneje izračunati, lahko priporočijo knjigo A.G. Kasatkina "Osnovni procesi in naprave kemične industrije".

P.S. Zgoraj ni polnopravna metodologija, ki vam omogoča izračun optimalnih dimenzij vsakega pladnja glede na posamezen primer in se ne pretvarja, da je natančna ali znanstvena. Ampak vseeno je to dovolj, da z lastnimi rokami naredite delujoč stolpec za disk ali da razumete prednosti in slabosti stolpcev, ki se ponujajo na trgu..

Avtor članka - IgorGor.