Автор Тема: Нагрев при эпюрации  (Прочитано 1852 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13445
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
В разных ветках замелькали обсуждения вопросы эпюрации, и одним из обсуждаемых вопросов стала мощность, достаточная для эпюрации потока самогона из бражной колонны.
Я углубился в эту тему с головой, сейчас вынырнул, и готов поделиться информацией.

В эпюрационной колонне одновременно живут два потока - поток пара и поток жидкости. Они непрерывно обмениваются составными частями, но так как обмен между паром и флегмой происходит по принципу "молекула на молекулу", количество молекул в паровом и в жидком потоках по всей высоте колонны не меняются.
Назовем количество молей пара, поднимающихся по колонне, буквой G, а количество молей жидкости - буквой L.
Количество молей в паровом потоке зависит только от мощности нагрева (один киловатт-час запускает в колонну 88,7 молей воды или спирта).
Жидкостный поток в колонне складывается из молей спирта и воды подаваемого на очистку самогона плюс моли кубовых испарений, которые конденсируются в дефлегматоре и присоединяются к нашему самогону. Так как отбор в эпюрационной колонне очень мал, им пренебрегают, и для вычисления жидкостного потока к количеству молей самогонного питания прибавляют все моли парового потока.

Теперь- суть.
Если коэффициент испарения примеси (при крепости нашего самогона) больше отношения жидкостного потока к паровому (L/G), то эпюрационная колонна имеет шанс вычистить эту примесь из самогона.
Если коэффициент испарения примеси меньше L/G, то возможности вычистить примесь нет. Она обязательно будет опускаться с тарелки питания вниз, к зоне отбора эпюрата.

Методика вычисления необходимого нагрева проста.
Среди примесей, которые мы предполагаем вывести в головную фракцию, определяют те, которые имеют при крепости нашего самогона наименьший коэффициент испарения, по этому коэффициенту определяют необходимое соотношение L/G, а по нему - минимальный нагрев, достаточный для эпюрации.

Вроде ничего сложного.... почти.
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн ГОГа

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 5534
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1678
  • -Получено: 2790
  • Блин, как мало я знаю...
Вот и вопрос: до какой степени нужно уменьшать подачу воды, дабы получить оптимальный результат? Или наоборот: до какой степени нужно увеличить подаваемую мощность, дабы получить оптимальное L/G?
Правда, напрашивается и третий вопрос : а от какой примеси "танцевать"?
Единственный "грех" на земле - это глупость

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13445
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Дополняю по мере осознания того, что прочитал, по мере понимания процесса...
В любом сечении  отгонной части  эпюрационной колонны (ниже точки питания) количество опускающихся вниз молекул жидкости всегда больше количества поднимающихся вверх (в L/G раз). Коэффициент летучести К примеси показывает во сколько раз концентрация молекул примеси  в парах больше их концентрации в жидкости. Если коэффициент летучести К больше отношения L/G, то молекулы примеси идут вверх от тарелки питания - в концентрационную часть, и далее к отбору головной фракции. Если меньше - они опускаются в отгонную часть и следуют далее - к выводу эпюрата. Во втором случае эпюрация всегда будет неэффективной.
В первом случае, когда примеси следуют вверх, эпюрация МОЖЕТ БЫТЬ успешной если количество выводимых с головной фракцией молекул примеси будет равна их количеству, поступающему с самогоном на тарелку питания.
Если выводить меньше, примеси начинают загружать концентрационную часть сверху вниз, рано или поздно их концентрация в парах в уровне тарелки питания станет равновесной с концентрацией в поступающем самогоне, и примеси пролезут ниже тарелки питания - в отгонную часть, а значит и в эпюрат, где им не место.

От характеристик концентрационной части - укрепляющей и удерживающей способности - зависит насколько примеси будут сконцентрированы в головной фракции, то есть какой отбор ГФ можно себе позволить, и насколько мы застрахованы от собственных ошибок. При достаточной удерживающей способности можно организовывать отбор ГФ  с задержками... но это уже другая тема... Пока надо разобраться с необходимым достаточным нагревом для разных концентраций спирта в подаваемом на эпюрацию самогоне. Получить конкретные цифры, и этой ночью я сделаю это.
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13445
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
от какой примеси "танцевать"?
Танцевать надо от той примеси, которая при крепости нашего самогона имеет минимальный коэффициент испарения. Как правило, считают по ацетальдегиду и этилацетату.
Ацетальдегид имеет малый коэффициент испарения при крепости выше 57%мас( 65%об - мой вариант :)), этилацетат при более высоких концентрациях.
вопрос: до какой степени нужно уменьшать подачу воды
Ты о гидроселекции? Пока речь о ней не идет. Я ищу достоточный нагрев на литр в час подаваемого самогона разной крепости. Гидроселекция  - другой этап. Она работает двояко.
С одной стороны, она увеличивает поток жидкости, а значит при том-же нагреве увеличивает L/G, а значит помогает примесям нырнуть вниз. С другой стороны, она помогает примесям, которые все-же поднялись в концентрационную часть, быстрее подняться к дефлегматору.


добавлено: 19-06-2016, 05:36:11
Итак...
Если с отношением L/G все достаточно просто (это вычисляется), то с коэффициентом испарения примесей дело посложнее. Нужны экспериментальные данные, в они у разных авторов кардинально отличаются. Поэтому в производстве для расчетов принимают наиболее неблагоприятные результаты.
А они таковы...
Для крепости сырца до 65%об используют данные Шиллинга по летучести ацетальдегида, при бОльшей крепости - данные по этилацетату. В результате для разных спиртуозностей самогона принимают примерно минимальные  значения летучести, определяющие максимальные значения L/G.
Проценты объемные...
35% – 5
45% – 4,6
55% – 4,2
65% – 3,9
75% – 3,3
85% – 2,7
95% – 2,5.
Данные взяты из графика на стр. 152 справочника Цыганкова.

В приложении VI того-же справочника (стр.381) есть эмпирические формулы Дороговоза для вычисления коэффициентов летучести разных примесей при разной молярной концентрации спирта, но по тем формулам у меня получаются какие-то горбатые результаты...

Буду считать пока по данным коэффициента летучести из графика стр.152.

добавлено: 19-06-2016, 10:25:09
Теперь пора вычислять отношение молей жидкости к молям газа.
На странице 152 на том-же графике есть номограмма, позволяющая определить L/G в зависимости от содержания спирта в питании и от удельной подачи пара. Но есть неопределенность в каких единицах  эта подача пара выражена - в килограммах пара на килограмм спирта, на дал спирта, на дал сырца, или на килограмм сырца. Поэтому L/G я вычислил сам.

Следующий шаг. Понятие "Критерий Стабникова" и "Степень извлечения примесей".

Степень извлечения показывает во сколько раз в результате эпюрации уменьшится концентрация примесей, то есть во сколько раз количество примесей в эпюрате меньше их количества в сырце.

Критерий Стабникова показывает во сколько раз коэффициент летучести примеси больше, чем отношение жидкостного потока к паровому.
Чтобы быстро понять что это такое, нужно летучесть понимать как способность "всплывания" примеси, а отношение L/G - как критерий ее "утопления". При такой точке зрения критерий Стабникова (Кs) - "запас плавучести" примеси в данных условиях.
Совместно с числом тарелок в концентрирующей частью колонны, критерий Стабникова дает возможность определить степень извлечения примеси, то есть во сколько раз концентрация каки в эпюрате станет меньше, чем была в сырце.

По таблице VII-5а (Цыганков, стр.152) можно увидеть, что если Кs будет равен единице, 10 тарелок концентрирующей части дадут возможность уменьшить концентрацию примесей в 10 раз. При Кs=1,5 можно добиться 150-кратной очистки, при 1,7 - 500-кратной...
Если суммарное  содержание головных примесей в сырце составляет порядка 1000 мг/литр, 500-кратная степень извлечения (очистка) на мой взгляд будет достаточной.
А значит критерий Стабникова нужно принимать 1,7.

В расчетах принято, что крепость браги, подаваемой в бражную колонну, равна 12%об.
« Последнее редактирование: 19-06-2016, 10:36:21 от Игорь »
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13445
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
И в результате - таблица.
Справа – крепость подаваемого на эпюрацию сырца и коэффициент летучести "трудной" примеси.
Вверху - удельная мощность нагрева в киловатт-часах на 10 литров подаваемой в бражную колонну 12%–ной браги, или примерно на килограмм подаваемого на эпюрацию спирта, или на киловатт-час мощности бражной колонны.
В ячейках колонны - соотношение жидкостного и парового потоков (моль на моль) и критерий Стабникова.
Окраска ячеек отражает степень очистки эпюрата от головных примесей.

Красная зона - неудовлетворительная очистка - критерий Стабникова меньше единицы, степень извлечения примесей (кратность очистки) при 10-ти тарелках концентрирующей части меньше 10.

Желтая зона - удовлетворительная очистка - критерий Стабникова от 1 до 1,7, кратность очистки от 10 до 500.

Зеленая зона - качественная очистка, критерий Стабникова больше 1,7, кратность очистки больше 500.


добавлено: 19-06-2016, 10:43:37
Надо отметить, что указанная мощность эпюрационной колонны не учитывает тепловых потерь в окружающую среду и на догрев подаваемого эпюрата до кипения.

Надеюсь, серьезных косяков в расчетах не проскочило.
« Последнее редактирование: 19-06-2016, 10:54:17 от Игорь »
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн ГОГа

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 5534
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1678
  • -Получено: 2790
  • Блин, как мало я знаю...
Выходит, что твоя НБК, выдающая 65% об., дает оптимал, на который при эпюрации надо всего 0,6 Квт на литр АС - наименьшая мощность, что дает 500-кратное понижение примеси....
Единственный "грех" на земле - это глупость

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13445
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Если я действительно не накосячил с расчетами, мощность ЭК, непрерывно работающай в паре с НБК, должна быть примерно равна 2/3 от мощности НБК. Значит для НБК д.60 мощностью под 3 киловатта нужна ЭК д.50 мощностью под 2 киловатта, суммарная мощность около 5 киловатт.
Для НБК Д.50 нужна ЭК д.40, суммарная мощность около 3,2 кВт, а для НБК д. 40 (Двн38) нужна ЭК Двн 32, суммарная мощность 2 киловатта.

Цифры не проверенные, если кто-то примет их за основу и промахнется - я не виноват :)

Кстати, надо посчитать возможность обогрева эпюрационной колонны теплом барды из НБК и лютера из ректификационной колонны.... прямо сейчас...

Выпаривая из браги килограмм спирта в час,, для эпюрации которого нужно 650-700 ватт мощности, мы сливаем в канализацию 8 кг барды с температурой 100° (с открытым нагревом - около 9,5 кг).
Если эту барду пустить в змеевик кипятильника эпюрационной колонны, в котором кипит 60%–ный самогон (Ткип 81°), мы можем отобрать от барды градусов 15, получив 500 килоджоулей тепла... за час... Это 140 ватт, или около 20% от необходимой мощности. Маловато, все равно понадобится электрический догрев. Но тогда придется стабилизировать мощность электронагрева  по давлению внизу ЭК.  Наверное игра не стоит свеч.


добавлено: 19-06-2016, 12:55:56
Начитавшись Цыганкова, прихожу к выводу, что для повторной ректификации крепкого спирта нужна не кубовая колонна, а непрерывная колонна окончательной очистки, которую надо использовать либо в режиме повторной ректификации для удаления следов  нижних промежуточных примесей, либо в режиме дополнительной эпюрации для удаления следов головных и верхних промежуточных.
« Последнее редактирование: 19-06-2016, 12:55:56 от Игорь »
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.

Оффлайн ГОГа

  • Эксперт
  • ******
  • Сообщений: 5534
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1678
  • -Получено: 2790
  • Блин, как мало я знаю...
Начитавшись Цыганкова, прихожу к выводу, что для повторной ректификации крепкого спирта нужна не кубовая колонна, а непрерывная колонна окончательной очистки, которую надо использовать либо в режиме повторной ректификации для удаления следов  нижних промежуточных примесей, либо в режиме дополнительной эпюрации для удаления следов головных и верхних промежуточных.
Для (после) колонн большого диаметра (56-60вн) и высоты свыше 165см насадочной части   ( большая удерживающая способность) КОО должна использоваться во втором варианте -в режиме доп.эпюрации, колонны меньшего диаметра и меньшей высоты насадочной части - в режиме повторной ректификации. Вроде так. Или, как всегда,  я пальцем в небо попал?  :(
« Последнее редактирование: 19-06-2016, 13:39:48 от Гог-Магог »
Единственный "грех" на земле - это глупость

Оффлайн ИгорьАвтор темы

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 18862
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1210
  • -Получено: 13445
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Все зависит от состава сырца, который, как всегда, темный лес, и от режима первой ректификации. Надо пробовать.
Віриш ти в Бога чи ні, йому байдуже.
Важливо, щоб Бог в тебе вірив, а не навпаки.