Дефлематор для ректификации под давлением

[Игорь]

Из-за повышенного давления увеличивается температура кипения

На сколько десятых градуса?При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт ст) во время обычной ректификации давление в кубе 780 мм, в этом варианте - 790. Есть разница?

, при этом испаряется больше воды, объем укрепляющей части колонны возрастает, сокращается количество теоретических ступеней разделения.

Стоп, не так быстро. При таком малом изменении давления, ни количество пара, испаряющегося с киловатта нагрева, ни состав этого пара не будут меняться. Откуда возьмется больше воды и все остальные беды?

Интенсивность парообразования (объем пара) при повышенном давлении остается такой же, как при обычной ректификации, но энергозатраты выше.

за счет чего должны увеличиться энергозатраты? Чтобы испарить килограмм пара при давлении в кубе 790 ммртути и 780 мм ртути, нужно приложить если и не одинаковое количество энергии, то неизмеримо мало отличающееся.

Поскольку конструкция не герметична, давление в кубе суммируется с атмосферным.

Да, к 760 мм рт ст атмосферы добавится 20 мм ртути от сопротивления в насадке и еще 10 мм избыточного давления в дефлегматоре. Станет не 780, а 790. Неужели земля пересернется или ректификация не получится?

В чём преимущество этой конструкции перед обычной РК? Пока вижу только минусы.

Так в чем все-таки минусы?
Преимуществ несколько.
1. Гарантированное отсутствие попадание кислорода в дефлегматор.
2. Минимальное переохлаждение флегмы.
3. Точно дозированный отбор по паровой фазе голов или непастеризованного спирта.
А минусов только один. Усложнение конструкции. Все процитированные неприятности - ошибка.

[Игорь]

Клапан обратный VALTEC 1/2"

Я пока использую обычный латунный обратник с латунным штоком без подбора пружин. Только заменил резиновое уплотнение на силикон. Давление открытия в разных экземплярах меняется от  200 до 250 мм.в.ст. Хочу заказать у китайцев что-то поменьше размером, нержавеющее.
Таких надо два. Один на куб чтобы сосал воздух при остановке, второй - для пусковых и аварийных сбросов.


Я доработал, исправил ощибки и заменил расчетный экселевский файлик - калькулятор двухконтурного автономного (и не только автономного) ахлаждения о отдельным контуром дефлегматора (он в моей каптерке - меню - калькуляторы). Теперь расчет опирается на производительность насосов.
Если появятся вопросы - отвечу.

[Игорь]

Интенсивность парообразования (объем пара) при повышенном давлении остается такой же, как при обычной ректификации, но энергозатраты выше.

Я то ли сонный, то ли тупой. Ничего не понимаю.

Если интенсивность парообразования остается то-же, а мощность нагрева не меняется, почему оказывается, что энергозатраты выше?
Кстати, посмотрел Стабникова, 1976. там есть таблицы зависимости теплоты парообразования водно-спиртовых растворов от давления. Чем больше давление в кубе, тем меньше энергии нужно для испарения 1 кг пара, и хоть  на малых перепадах давления разница исчезающе мала, в любом случае повышенное давление уменьшает, а не увеличивает энергозатраты на ректификацию.


Так, например, если крепость пара 50%об, то удельная теплота парообразования при давлении в кубе 0,5 атм равна 1591 кДж/кг, при 1 атм - 1553, при 2 атм - 1503, при 5 атм - 1419кДж/кг

[Игорь]

Теперь к вопросу о том, что при повышении давления воды в парах становится больше.
Там-же, у Стабникова, 1976, есть некоторая информация. Вот выдержка.


При кипении смеси 10%мол, концентрация спирта в парах составляет...
При абсолютном давлении 0,06 атм (почти вакуум) - 43% мол
При 0,13 атм - 43,7%мол
При давлении 0,5 атм - 45,5%мол


Получается, что чем выше давление, тем больше концентрация спирта в поднимающихся парах, то есть тем меньше в них воды.
Но опять-же. Разница в давлении между обычным кубом и кубом обсуждаемой системы "под давлением" составляет 5-10 мм ртути, то есть она исчезающе мала.

[kgenn]

Я доработал, исправил ошибки и заменил расчетный экселевский файлик - калькулятор двухконтурного автономного (и не только автономного) охлаждения о отдельным контуром дефлегматора (он в моей каптерке - меню - калькуляторы). Теперь расчет опирается на производительность насосов.

Хоть застрелите меня, но как можно считать "минимальным" переохлаждение флегмы при теплоперепаде 40 градусов?
Почему никто не хочет замечать локальное переохлаждение корпуса дефлегматора в районе входа в него трубки охлаждения?
Вариант расчета для колонны Двн=60 мм во вложении.
Этот калькулятор только убедил меня в том, что теплообменник второго контура лучше "гидрострелки".
А если бы Игорь сделал подобный калькулятора с учетом такого теплообменника, то уверен, что не только я был бы ему благодарен.

В частности интересует вопрос - если в качестве теплообменника использовать прямоточник, хладагент контура дефлегматора пустить по трубке, её Двн = Двн димрота, то как будут меняться параметры контуров при изменении длины этой трубки (длины прямоточника)?

По прежнему убежден, что если теплоперепад хладагента на входе/выходе в/из дефлегматора превышает 10 градусов, а температура на выходе не является максимально достижимой в конкретной системе, то такая система на может считаться эффективной, а возможности дефлегматора использованными на все 100%. 

[Игорь]

Хоть застрелите меня, но как можно считать "минимальным" переохлаждение флегмы при теплоперепаде 40 градусов?

Так поменяй режимы циркуляции и добейся нужного тебе перепада. Смотри вложение.

А если бы Игорь сделал подобный калькулятора с учетом такого теплообменника, то уверен, что не только я был бы ему благодарен.

Экселевский файл запаролен единичкой - только чтобы не сломать формулы если не в ту ячейку что-то запишешь. Распароливай и меняй что хочешь. Я предпочитаю не делать бессмысленных телодвижений.

тот калькулятор только убедил меня в том, что теплообменник второго контура лучше "гидрострелки".

Теплообменник затрудник теплоотдачу от димрота. Поэтому, если для решения твоей бессмысленной задачи с перепадом в 10 градусов (слава богу, что уже не 1 градус, как ты хотел раньше) нужен димрот минимум из 5-7 метров трубки д.8, то с теплообменником понадобится в полтора-два раза длиннее.

В частности интересует вопрос - если в качестве теплообменника использовать прямоточник

ничего не выйдет. Прямоточник эффективен только при конденсации пара и охлаждении пленки конденсата на его стенке. И только в строго определенном диапазоне скоростей пара и охлаждающей воды. При работе с жидкостями его эффективность (теплоотдача) падает на порядок.

Почему никто не хочет замечать локальное переохлаждение корпуса дефлегматора в районе входа в него трубки охлаждения?

Замечают все, но не все понимают, что при восходящем нагреве в тысячи ватт, такое локальное переохлаждение никак не влияет на температуру флегмы. Разумеется, если это локальное переохлаждение максимально удалено от точки возврата флегмы. У Михеева в "основах теплопередачи" есть методика расчета температуры флегмы.  То, что я по этой методике высчитываю, меня устраивает и не дает повод для беспокойства даже если температура воды на выходе из моего димрота не доходит и до 60 градусов. Температура воды на выходе из правильного дефлегматора и температура флегмы - совсем не одно и то-же. Разумеется, если экономить 5 сантиметров высоты и вход воды тулить рядом с выходом флегмы, картина будет иная. И переохлаждение флегмы съесть эффект от 20 сантиметров насадки.

У Цыганкова (кажется) тоже есть похожая методика, она силдьно упрощенная, но и ей можно пользоваться.

[kgenn]

С нетерпением буду ждать весточки, что ЭБУ, стабилизирующий давление после дефлегматора путем управления DC напряжением на насосе, готов к продаже!

[Игорь]

Важные моменты по напугавшему варианту "35-75"
В виде двух вопросов.
В димрот  входит вода с температурой 35 градусов, выходит с температурой 75. Конденсируется спиртовый пар с температурой конденсации 78 с хвостиком. Дефлегматор сделан из восьмерки в одну нитку.
Вопрос первый.Какая средняя температура стенки димрота и какая может быть температура флегмы?
Вопрос второй. Сколько метров должен иметь такой димрот, чтобы запас по охлаждающей способности составил 10%?

Ответы под спойлером.

Spoiler

1. Средняя температура стенки димрота - 70 градусов.
Если флегма течет пленкой по виткам навстречу пару и попутно с водой, то температура флегмы быдет выше средней температуры стенки димрота, то есть выше 70 градусов.
Если дефлегматор сделан горбато и конденсат течет не навстречу пару и не попутно с флегмой, а как-то иначе (например, в клюшке), температура флегмы может быть ниже средней температуры стенки димрота.
2. Если расчет по Цыганкову не врет, для таких условий конденсации понадобится димрот из 7,5 метров трубки- восьмерки.
[attach=1]

[close]

[Диоген]

Кстати, посмотрел Стабникова, 1976. там есть таблицы зависимости теплоты парообразования водно-спиртовых растворов от давления

Стр. 76-77 или я не то смотрю?

в любом случае повышенное давление уменьшает, а не увеличивает энергозатраты на ректификацию.

"Меня терзают смутные сомнения". Согласно таблицам температура кипения водно-спиртового р-ра при давлении 760мм.рт.ст. 83 C°, при 943мм.рт.ст. 89,5 C°. И где расход энергии на разогрев больше?

Получается, что чем выше давление, тем больше концентрация спирта в поднимающихся парах, то есть тем меньше в них воды.

Не выше, а ниже атмосферного, при разряжении. Посмотри стр. 53 раздел 4.4 Крель 1980г.

Но опять-же. Разница в давлении между обычным кубом и кубом обсуждаемой системы "под давлением" составляет 5-10 мм ртути, то есть она исчезающе мала.

Все верно, но ты забыл о давлении в кубе и прогрессии нагрева:
[attachimg=1]
[attachimg=2]
Крель стр. 272
А теперь посчитай какая температура будет внизу куба при столбе жидкости 540мм. это при объемном нагреве, а у нас ТЭН.
Напомню, что термическое разложение спирта 600 C° (температура поверхности ТЭНа при кипении жидкости) время разложения 2,34с. С повышением давления температура на поверхности ТЭНа растет, как и скорость разложения спирта. Время отрыва пузырька пара от нагретой поверхности, при повышении давления, то же увеличивается. 

добавлено: 25-02-2018, 17:46:06

1. Гарантированное отсутствие попадание кислорода в дефлегматор.

Когда то предложенный тобой гидрозатвор на ТСА "крендель" (но с расширителем) вполне справится с этой задачей.

2. Минимальное переохлаждение флегмы.

Тогда димрот в горизонтальном положении (клюшка)лучше, капли конденсата с витков стекают быстрее освобождая контактную поверхность и инерционность при регулировке охлаждения будет меньше.

3. Точно дозированный отбор по паровой фазе голов или непастеризованного спирта.

Но это ты можешь сделать и без повышения давления.

[Игорь]

Сергей, у меня сейчас атмосферное давление 760 мм ртути, а у Вовы во Львове - 730. Это значит, что в уровне ТЭНов у меня давление на 30 мм ртути выше, чем у Вовы.
Вопрос. Какая часть （сколько пооцентов） спирта  у меня в связи с этим термически разлагается и насколько это разложение увеличится, если я увеличу разницу давлений еще на 10мм ртути？

[Игорь]

Согласно таблицам температура кипения водно-спиртового р-ра при давлении 760мм.рт.ст. 83 C°, при 943мм.рт.ст. 89,5 C°. И где расход энергии на разогрев больше?

Увеличение температуры кипения водно-спиртового раствора на 6-7 градусов приводит кувеличению затрат тепла на нагрев до кипения, и одновременно к уменьшению затрат на испарение. Это не то, что нужно брать во внимание. Кто-то замечает разницу в затратах на ректификацию самогона со стартовой температурой 15 градусов, или 22?

Тогда димрот в горизонтальном положении (клюшка)лучше, капли конденсата с витков стекают быстрее освобождая контактную поверхность и инерционность при регулировке охлаждения будет меньше

Клюшка не дает возможности пару тонким слоем двигаться навстречу пару и прогреваться за счет его конденсации, поэтому клюшка переохлаждает флегму намного больше, чем вертикальный дефлегматор с правильным направлением движения воды.

Когда то предложенный тобой гидрозатвор на ТСА "крендель" (но с расширителем) вполне справится с этой задачей.

Увы. если бы справлялся, я бы не делал дополнительных телодвижений. Изменение напряжения питания ТЭНа на плюс минус 1 градус приводит к дыханию дефлегматора примерно на 5-10% его внутреннего объема.

Но это ты можешь сделать и без повышения давления.

Опять-же, если бы смог сделать это нормально, не проявлял бы ненужной активности.
Я слишком много последние дни написал о причинах и следствиях этого, чтобы снова заводить эту шарманку.


Я тебе больше скажу. С тех пор, как я много лет назад запустил первый раз НБК, с тех пор у меня "не стоит" на кубовую перегонку. Так же и с дефлегматором с гарантированным непрерывным выпуском пара. Ничто меня уже не заставит ректифицировать спирт с дефлегматором, в котором гуляет сквозняк.
Кстати, ты не интересовался какое давление поддерживается в верхней части промышленных ректификационных колонн и зачем это делается?

[Игорь]

Сергей, про круглодонную колбу тебя совсем не туда понесло.
Крель пишет о перегонке под вакуумом при остаточном давлении в кубе (колбе) всего 1 мм ртути. Тогда изменение давления на дне колбы всего на 5 мм ртути вызывает увеличение абсолютного давления на 500 процентов, и в связи с этим температура кипения жирных нестойких спиртов сильно увеличивается, подходя вплотную, или даже превышая температуру их разложения. Поэтому Крель пишет о целесообразности пленочной перегонки, чтобы не перегревать спирты с числом атомов углерода не 2, как у нашего этилового, а 10-18.


В его примере на поверхности жидкости давление 1 мм ртути, на дне - 5 мм, то есть на 500% больше. Поэтому температура кипения спиртов С10-С18 вырастает на десятки градусов и приближается к температуре разложения этих соединений.


У нас на поверхности не 1, а 780 мм ртути, на дне - 800. Больше всего на 3%. Температура кипения спирта С2 вырастает на пару десятых градуса и остается очень далекой от недостижимой в наших условиях температуры термического разложения этанола.

И возвращаясь издалека к обсуждаемой теме ...

Для достижения своих целей я поднимаю давление в дефлегматоре, а соответственно и в кубе. при этом давление не становится каким-то необычайно высоким. Оно вполне вписывается в уровень обычного давления в другой, более солнечный день. Поэтому я считаю, что искать и притягивать за уши какие-то гипотетические опасности, связанные  с "термическим разложением спирта" из-за увеличения давления в пределах обычного суточногог мили месячного хода атмосферного давления - это пустая трата времени.

[Игорь]

  Ну ты и навалил информации... разгребать - не переразгребать. 

термическое разложение спирта 600 C° (температура поверхности ТЭНа при кипении жидкости)

Пора и это разгрести.
ты считаешь, что температура на поверхности ТЭНа при кипении 600 градусов?
Давай начнем с ТЭНов с медной оболочной. Их резьбовые наконечники припаивают мягким припоем, поэтому медные ТЭНы используют там, где температура поверхности никак не может подняться выше 250 градусов, например, в воде. Даже при кипении. Если бы температура на поверхности при кипении поднималась бы даже до 300, медные ТЭНы на воде не использовали бы, как их не используют на нагреве воздуха.
Вот, кстати, таблица одного из заводов - производителей ТЭНов с информацией о применимости разных оболочек в разных средах при разных коэффициентах нагрева. По их информации, при работе в воде,температура поверхности оболочки ТЭНа всегда 100 градусов.
[attach=1]
Так сколько будем считать в кипящей воде - 100 градусов, или 600?

добавлено: 25-02-2018, 20:17:11

Вот другой производитель ТЭНов. http://tricom.com.ua/articles/53-whatisten
Таблица 2. Везде, где происходит нагрев и кипячение воды, температура оболочки считается равной 100 градусов.

[kgenn]

Цитата: Diogi4 от Сегодня в 15:04
Когда то предложенный тобой гидрозатвор на ТСА "крендель" (но с расширителем) вполне справится с этой задачей.
Ответ:
Увы. если бы справлялся, я бы не делал дополнительных телодвижений. Изменение напряжения питания ТЭНа на плюс минус 1 вольт приводит к дыханию дефлегматора примерно на 5-10% его внутреннего объема.

А если в нижнюю часть U гидрозатвора добавить емкость?
Подбор объемов этих 3-х буферов (после выхода на режим и «выдоха»  воздуха) и достаточной высоты перепада уровней, возможно, «заперло» бы систему...
Не исключено, что и 1 литра объема каждого уже стало бы достаточно.

[alexnowar]

Применение дефлегматора под давлением снижает содержание только уксусного альдегида в отборе  или при контакте спиртовых паров с воздухом образуется еще какие-то неприятные вещества? Или просто на вкус лучше и баста?