Головы с умом.

[Игорь]

Но есть другой путь. Делать колонну с хорошим утеплением и не задирать ее в высоту. И забыть про диаметры ниже 40-50 мм. Тогда можно делать прямую колонну, так как одни из факторов, о которых я писал, стремятся к нулю, а другие взаимно уничтожаются, или по крайней мере ослабляют влияние друг друга.

[Микола Григорович]

забыть про диаметры ниже 40-50 мм.

Тобто зараз треба переходити з 50-ї труби на 63-ю?

[Игорь]

ниже 40 плохо. Если посчитаешь процент теплопотерь (количество дикой флегмы), станет ясно почему.
50 и 60 нормально. Больше 60 -70, СПН не работает без распределителей флегмы.

[Владiмир]

концентрация снижается в 1,9 раза за час

А какая была подводимая мощность?

[Игорь]

Не помню точно, давняя история. Скорее всего это была колонна Двн38 с нагревом около киловатта, со стабилизацией нагрева по давлению в 2/3 высоты.

[Игорь]

И все–таки неправильный у нас подход к отбору голов, наверное потому, что многие параметры, необходимые для понимания динамики процесса, мы не имеем возможности учитывать. Но все-же...

Всякий раз, когда я пишу пространные объяснения кому-то, это приводит к тому, что я и сам начинаю что-то понимать. Вот и сейчас...
Как отбирать головы?
... побыстрее, чтобы не тратить время... и одновременно -
... помедленнее, чтобы с головами потерять поменьше спирта. И при этом качественно, чтобы не оставить в кубе голов, которые неизбежно попадут в товарную фракцию.

Давайте разбираться, строить расчетную модель.
Многие параметры придется брать ориентировочно, нужна возможность изменения их в определенных пределах. Точных инструкций и цифр такая модель не даст, но можно будет увидеть тенденции и получить направление для двух-трех практических экспериментов.

Если кто-то заметит, что я несу явную чепуху, просьба сразу бросать помидоры и тапки чтобы сразу устранить нестыковки в изложении или в понимании.
Поехали...



добавлено: 29-11-2019, 12:38:47

Нам сложно судить о том, как ведет себе примесь при переходе с тарелки на тарелку. Коэффициенты ректификации работают до 2% ее концентрации по спирту, а дальше - темный лес.
Нам сложно судить как ведет себя примесь при возврате в куб, какая там ее концентрация. Мы знаем точно, что она больше концентрации примеси в кубовой жидкости и меньше концентрации в кубовых парах, но как далеко находится эта точка от этих двух концентраций - вопрос...

Хватит нагонять тучи. Будем их разгонять.


Итак, надо определить оптимальную скорость отбора головной фракции. От чего она зависит?

Я вижу два влияющих параметра.
Первый – мы не должны превышать некоторый порог чтобы обеспечить достаточное флегмовое число. Если его превысить, не будет достаточного укрепления и мы потеряем много спирта. Второй параметр - мы должны отбирать примеси столько, сколько ее поступает с паром в насадку за минусом количества, возвращаемого с флегмой в куб. Это количество должно быть близко к минимально возможному. Наверное не больше и не меньше.
Если будем отбирать больше, мы обедним насыщение колонны примесью и увеличим потерю спирта. Но сэкономим время.
Если будем отбирать меньше, то перенасытим насадку примесью, чем увеличим концентрацию примеси в возврате. При этом сэкономим спирт, но потеряем время.
Периодически сохраняюсь, потом объединю сообщения.



добавлено: 29-11-2019, 12:38:54

Начну по порядку.
Задам вопрос. Какое минимальное флегмовое число нужно при отборе голов? Ответ "побольше, чтобы разделение было повыше", не принимается. Максимальное разделение будет при работе на себя, или при отборе грамм в пятилетку. Но при таком отборе мы никогда не отберем головы.
Высасываю из пальца первое значение.
Товарный спирт мы отбираем с флегмовым числом 4-5, по крайней мере в начале отбора. Буду считать, что для достаточного укрепления головной примеси, мы должны обеспечить флегмовое число порядка 40-50. Для колонны д.50 это соответствует отбору 200 мл в час.
Если есть другие соображения, они очень приветствуются.


Дальше. До какой концентрации головные примеси укрепляются в колонне?Заводская зеленая ЭАФ содержит не больше 6% примесей. Наше белая или слегка зеленоватая головная фракция содержит примесей не больше. Сколько? Беру с потолка вторую цифру. Три. Концентрация примесей в нашей головной фракции - порядка трех процентов. Есть другие мнения?
В любом случае в расчетной модели будет возможность менять все среднепотолочные цифры чтобы видеть их влияние на результат.

Хромаем дальше.

Следующая цифра, которую надо откуда-то откопать, это начальная концентрация головных примесей в кубе. Ясно, что в каждом дистилляте она своя, ясно, что зависит она от мильёна факторов, но какую-то цифру надо взять. Какую?
Рассуждаю так. Суммарная концентрация всех примесей в среднем самогоне - 5-6 грамм на литр. Из них половина - головы. Рисую для расчета цифру 2,5 грамма головных примесей на килограмм (не литр!) спирта.


Дальше. Баланс масс.
Концентрация примеси в парах на входе в насадку зависит от концентрации примеси в кубе, от крепости спирта и от коэффициента ректификации, соответствующего этой крепости.
Примеси разные, коэффициенты разные. Если будет необходимость, посчитаем для каждой отдельно. А пока возьму средне-потолочное значение, скажем, четыре. Или пять...


добавлено: 29-11-2019, 12:01:51

Количество выносимой из куба примеси зависит от ее паровой концентрации (предыдущий абзац) и от потока пара, то есть от мощности нагрева. Тут сосать палец не придется.

добавлено: 29-11-2019, 12:38:02

С приходом из куба разобрались. С расходом в отборе тоже. Осталось разобраться с возвратом в куб.

Пишу определение.В куб вернется количество (вес) примеси, равный разности ее веса, пришедшего с паром, и веса, ушедшего в отбор...
НО ...
концентрация головной примеси в возвращаемой флегме не может быть ниже ее концентрации в кубе, в который она возвращается.
Это для идеальной колонны с бесконечным числом тарелок.
Реальная колонна всегда возвращает флегму с концентрацией голов несколько выше. Но не выше их концентрации в кубовом паре (так она работает при работе на себя).
Кто-то знает на сколько концентрация голов в отборе превышает кубовую?
Можем только предполагать.

Давайте нарисуем две точки и соединим их линией.Первая точка - идеальный минимум концентрации возврата, вторая - абсолютный максимум. Разделим линию на 10 равных отрезков. Какие есть мнения - где именно на этой линии расположится минимум возврата на реальной колонне?
Я полагаю, она может лежать примерно посредине, чуть ближе к минимуму, деля ее в соотношении 4-6 ... или 3-7.



добавлено: 29-11-2019, 12:37:50

Вырисовывается методика расчета.
Для упрощения отбор спирта не учитываем. Если в кубе его 20 литров, а с головами уйдет литр, его количество снизится на 5% - приемлемое значение для предварительных прикидок.
Делим время отбора голов на любые короткие промежутки и считаем, что во время каждого промежутка никакие параметры процесса не меняются.
Изменения просчитываем в конце периода, и слудующий период считает по новым условиям.
Для каждого периода вычисляем приход примеси, отнимаем минимальный возврат. Получаем отбор примеси, а из него по концентрации 3% - отбор.

Если этот отбор оказывается выше нашей верхней границы (по ФЧ), то ограничиваем его этим максимумом и пересчитываем возврат.

В начале следующего периода от кубового количества примеси отнимаем отбор, получаем новую кубовую концентрацию примеси и считаем новый период таким же способом.

Получаем шпору для отбора голов для выбранной комбинации высосанных из пальца данных.
Делаем расчет в экселе чтобы, меняя потолочно взятые значения, понять тенденции, понять какой должна быть эта шпора.




добавлено: 29-11-2019, 12:37:44

Если косяков в принципе расчета не видно, займусь экселем. Все среднепотолочные цифры будут заменябельными.
Дискретизацию сделаю по 5 минут. Или сделать по минуте?

Исходные данные о количестве, крепости навалки, о и нагреве тоже можно будет менять тоже.

Отдельным листом будет график зависимости отбора от времени. Это, собственно, и есть цель всех телодвижений. Что еще выдать в виде графика?

[ZSerje]

В связи с понижением концентрации голов отбор тоже должен понижаться, а фч увеличиваться к концу фазы отбора голов.

[Игорь]

В связи с понижением концентрации голов отбор тоже должен понижаться, а фч увеличиваться к концу.

Речь шла не о рабочем отборе, а о его верхней границе, определяемой минимально необходимым флегмовым числом.
То, что отбор должен понижаться, ясно, не ясно на сколько интенсивно. И неясно что это даст.

[ZSerje]

верхняя граница должна соответствовать концентрации не ниже 6%

[Игорь]

верхняя граница должна соответствовать концентрации не ниже 6%

Два вопроса.
1. У тебя есть методика определения такой границы отбора? У меня нет. Поэтому я иду к цели другим путем.
2. Ты видел хроматограмм голов, в которых их концентрация была бы 50000 мг/литр спирта? Я такой не видал. Поэтому высасываю из пальца половину того, что получает промышленность. Примерно.

[moh1971]

Есть мысль что головы нужно отбирать из ТСА со скоростью в два раза большей чем если отбирать из узла отбора.Тогда экономится и спирт и время :)

[ZSerje]

кубовую концентрацию примеси

[Игорь]

ОК

[Игорь]

Рискну предложить такую методику.
1. Определяем объем отбираемых голов.
Считаем, что головных примесей в самогоне 0,3% (2500 мг/литрАС, а их концентрация в головной фракции  6% , то есть в 20 раз больше).Объем головной фракции, которую необходимо отобрать для вывода всех головных примесей, в таком случае составляет 5% от кубового количества спирта. Знакомая цифра, не правда ли?
Пример... если в кубе 45 литров самогона 40%, мы должны вывести 5% от (45х40%)=18 литров, это 0,9 литра.

2. Определяем начальную скорость отбора голов.
Исходим из того, что флегмовое число не должно быть ниже 30-ти. Поэтому  стартовый отбор голов для колонны д.40 мм (нагрев 1 кВт) должен быть 160 мл в час, для колонны д.50 (1,6 кВт) 250 мл в час, д.60 (2,4 кВт) 380 мл/час. Для других мощностей нагрева определяем начальную скорость отбора голов (мл/ч), умножая 160 на мощность нагрева в ваттах.

3. Определяем конечную (минимальную) скорость отбора голов.
Исходим из флегмового числа 150.
Для колонн 40,50 и 60 мм конечная скорость отбора составляет 30, 50 и 70 мл в час соответственно.

4. Определяем параметры "шпоры" и время отбора голов.
Для расчета параметров снижения пользуемся прикрепленным калькулятором.
Это экселевский файл, макросы должны быть разрешены. Файл запаролен , пароль единичка.

5. После окончания работы по шпоре даем колонне отработать на себя 30-60 минут и дальше продолжаем по стандартному варианту - подголовники, тело и так далее.

[ГОГа]

А калькулятор где?..