Миграция термометров вниз.

[Игорь]

Если принять синий график отбора за основу, можно работать по двум схемам.
Первая - задавать расчетный отбор с помощью ШИМ-управления клапаном, или управляя производительностью насоса отбора. 
Вторая - для каждой кубовой температуры, для каждого значения отбора вычислить температуру возвращаемой в куб флегмы и управлять отбором, поддерживая эту температуру на заданном значении.
Каждая из схем имеет свои плюсы и минусы, право на жизнь имеет каждая из них.
Вторая схема для меня интересней и я остановлюсь на ней.
Для этой схемы необходимо определить  зависимость между кубовой и флегмовой температурами, при которых синий график соблюдается, и вывести эту зависимость в виде таблицы или формулы, которую удобно будет передать контроллеру, управляющему отбором.
Этим я сейчас и займусь.

[Игорь]

А может я что-то не то говорю?

Не совсем то. Если давление падает из-за уменьшения насыщения колонны, мощность повышать нельзя.
Давление в кубе - это сумма сопротивлений пару каждого сантиметра насадочной части. Если давление снизилось вследствие уменьшения насыщения насадки, значит ее нижняя часть содержит меньше флегмы с меньшей спиртуозностью и плотностью, и с более высокой температурой. Но насыщение верхней части остается неизменным, и если поднять нагрев и скорость пара, то в верхней, насыщенной части насадки произойдет захлеб.
Обрати внимание на важный момент.
Если какая-то заметная часть колонны насыщена не спиртовым паром, а водяным, темперутура пара и флегмы в этой части значительно повысится. Но термометр, находящийся в нижней части твоей колонны, значительного роста температуры не фиксирует. Поэтому грешить на спиртовое истощение насадки не следует. Причина падения давления может быть в другом. Тут как минимум два варианта.
Слабое место колонны - нижняя путанка. Она практически не укрепляет спирт, но в ней происходит переходный процесс при входе пара и при выходе флегмы, и к концу ректификации, когда крепость кубового пара и возвращаемой флегмы уменьшается, падение давления на самой путанке, а значит и в кубе, может заметно уменьшиться. Разумеется, увеличивать скорость пара в этой ситуации бессмысленно.
Второй причиной снижения давления могут быть растущие к концу ректификации теплопотери куба. Они растут вместе с ростом кубовой температуры. Если куб недостаточно утеплен, изменение теплопотерь к концу ректификации может влиять на скорость испарения, и в этом случае поднимать нагрев можно, но не безоговорочно...  ибо неизвестно из-за чего падает давления - из-за осушения путанки, или из-за роста теплопотерь.
То, что в концу ректификации на несколько десятых падает крепость отбора - тоже не показатель.
Крепость падает из-за уменьшения числа степеней разделения, и это может произойти из-за роста теплопотерь (поток пара падает, отбор не изменяется, флегмовое число уменьшается).  Но есть и другая причина снижения крепости.
В начале отбора товарного спирта, после длительного и медленного отбора голов, колонна максимально насыщена спиртом, и первый час отбора спирт всегда идет более крепким. Примерно через час насыщение колонны приходит в соответствие с установленным отбором, и крепость отбираемого спирта в связи с этим немного снижается. Но это не беда. Если отбор 96,6% происходит при кубовой крепости 10%, значит колонна обеспечивает порядка 20 ступеней разделения, а этого вполне достаточно для надежного удержания сивушных фракций. Если мало, нужно уменьшить отбор, либо проверить теплопотери и сделать вывод об утеплении куба или о повышении мощности по мере прогрева куба.

[ГОГа]

Для этой схемы необходимо определить  зависимость между кубовой и флегмовой температурами, при которых синий график соблюдается, и вывести эту зависимость в виде таблицы или формулы, которую удобно будет передать контроллеру, управляющему отбором.
Этим я сейчас и займусь.

Вопрос: а зависимость между кубовой и флегмовой температурами ( вроде как определяющая "добротность" колонны) - она зависит от конструктива куб-колонна? Если да, то тогда прийдется выводить зависимость для каждой конкретной колонны и связанного с ней куба.

[Игорь]

Меня это не смущает. Контроллеру достаточно будет сделать два замера  - при работе на себя и при работе со стартовой (крейсерской) скоростью отбора чтобы вычислить оптимальную температуру флегмы для любого значения кубовой температуры.

[ГОГа]

Итого "в сухом остатке": работа чуть дольше, но спирт должен быть чуть чище. Насколько? Интересно, что покажет органолептика и хроматография...
ИМХО: радует то, что в таком случае можно отказаться от ИРТ4-к и тем самым избавиться от погрешностей температурных имерений. ( хотя ряд операций все же можно оставить под контролем ИРТ4-к).

[Игорь]

При стартовом отборе 1,6 литра в час, 15 литров спирта будут отобраны за 12,5 часов. Средний отбор - 1,2 литра в час.
Вариант отбора за 11,5 часов относится не к обычному отбору по температуре внизу насадки, а к отбору по "шпоре", основанной на поддержании одинаковой пропорции между температурами  кубовой жидкости, пара и возвращаемой флегмы.
Очень интересно будет понаблюдать влияет ли на температуру флегмы степень переохлаждения в дефлегматоре.

[ГОГа]

Вторая - для каждой кубовой температуры, для каждого значения отбора вычислить температуру возвращаемой в куб флегмы и управлять отбором, поддерживая эту температуру на заданном значении.
Вторая схема для меня интересней и я остановлюсь на ней.
Для этой схемы необходимо определить  зависимость между кубовой и флегмовой температурами, при которых синий график соблюдается, и вывести эту зависимость в виде таблицы или формулы, которую удобно будет передать контроллеру, управляющему отбором.

Температуру куба определить просто. А вот как быть с температурой возвращаемой в куб флегмы? Мы имеем дело с флегмой, с одной стороны, и с паром из куба, с другой. Как отделить "зерна от плевел"?  Или под температурой возвращаемой флегмы подразумевается температура в первых сантиметрах насадки? Что - то я запутался малость...

[Игорь]

Нужно делать узел внешнего возврата флегмы, всей, или ее части, и измерять температуру в ее потоке.
Я планирую сделать колонну с полным внешним возвратом. Флегма будет возвращаться через утепленную гофру в сливной кран куба.

Заодно проверю старую свою задумку по колонной перегонке браги без удлинения времени перегонки.
Бражной (самогонный) пар направляется в колонну, вверху отбираются головы, флегма, достигшая низа насадки, не сливается в куб, а отбирается в качестве продукта перегонки. По задумке это будет тот-же самогон, что и при простой перегонке, но содержание головных примесей в нем будет многократно уменьшено. Пр предварительным оценкам - на пордок - два. Причем это не потребует никаких дополнительный затрат по сравнению с простой перегонкой - ни денег, ни времени, ни электричества, ни воды.
Единственное, с чем нужно определиться, это с диаметром - по мощности перегонки, высотой - по необходимой и достаточной степени разделения, ми по  типу насадки - по допустимой необходимой достаточной оптимальной удерживающей способности.

При отборе голов в процессе кубовой ректификации, удерживающая способность насадки - вредный фактор. Но при отборе голов во время перегонки, удержание может быть очень полезным.
Допустим, я хочу вести перегонку при полезной мощности 4 кВт. Мне понадобится колонна диаметром примерно 75 мм. Если высота такой колонны будет 1 метр, в ней поместится 4.5 литров насадки суммарной удерживающей способностью около 700 мл спирта. Если использовать эту колонну для удержания голов при перегонке, какое-то время можно работать с ней без отбора, просто на себя. Если поставить задачу отобрать в качестве голов 3% кубового спирта, таким путем (без отбора, чисто накопрением) можно обработать 16 литров спирта, или 150 литров браги...
Кажется нащупал неплохую тему...
Нужно срочно делать колонну с внешним возвратом флегмы.
Кстати, у СМИТа такая уже есть.

[ГОГа]

Очень интересные мысли-идеи. И от них, до полу-НБК - даже не один шаг, а пол-шага. Фактически, полученный спирт-сырец, который содержит голов на порядок-два меньше "традиционного" CC, который уже пдогрет и который далее может быть запущен в спиртовую колонну-колонну окончательной очистки с подачей острого пара внизу ее. Для всего этого необходим парогенераор, который бы обеспечил энергией бражный куб и  пар в спиртовую колонну. Вот такие у меня ассоциации с последним постом от Игоря...

[Игорь]

Я не соглашусь... Хочу поставить четкую грани между непрерывными и периодическими процессами...
Между ними есть принципиальное отличие, которое можно считать признаком, идентификатором.
Непрерывная система статична. Она всегда и непрерывно находится в равновесном, стационарном режиме. В ней все стабильно - и состав вводимой смеси, и состав отбираемых потоков, и температура, и давление, и концентрация каждого вещества в любой точке.

Периодическая система динамична. В ней непрерывно меняется состав вводимого вещества, а значит непрерывно меняются концентрации во всех точках. Стабильность в ней временная. При периодической ректификации, к примеру, задача состоит в том, чтобы обеспечить приемлемую стабильность состава как минимум  в одной точке, - в точке отбора подукта.

Если мы подаем в систему пар из периодически загружаемого куба, система не может работать в непрерывном режиме потому, что нет стабильности - пар ежесекундно меняет состав.

Если проводить параллели, то такая система эквивалентна эпюрации при непрерывном процессе.

Разглядев плюсы и минусы разных вариантов, я пытаюсь "крещивать" плюсы и надеюсь избавляться от минусов.

В чем главный минус, например, обычного способа отбора голов...
Пройдусь по ассоциациям...
Мы фильтруем бочку мутной воды с глиной. Логично было бы перекачивать эту воду через фильтр в другую бочку, и результат (качество и скорость  очистки) зависел бы только от свойств фильтра и производительности насоса.
Но при периодическом способе мы действуем не так. У нас нет второй бочки. Мы вытягиваем из бочки ведро мутной воды, фильтруем, и выливаем уже чистую воду обратно в ведро с мутняком. А потом снова вытягиваем из бочки ведро, снова фильтруем, и снова сливаем чистую воду в мутняк. Если бы у нас была вторая бочка, нам достаточно было бы перелить всю воду через фильтр один раз. Или два, если мы сильно привередливае.
Но у нас второй бочки нет, и мы занимаемся сизифовым  трудом - гоняем воду через фильтр сотни раз, каждый раз получая все меньший  осадок на фильтре.
Задумка головоотбора при дистилляции  - попытка применить "вторую бочку". Колонна в этом случае играет роль фильтра. Если его емкости  хватит чтобы удержать всю "глину", то весь процесс можно будет работать "на себя", и (очень важно!) как только отключится нагрев, нам надо перевести отбор из емкости продукта в другую емкость, чтобы накопившиеся в насадке головы не вылились в продукт...

Честно говоря, меня терзают смутные сомнения, но пока времени подтвердить их, или развеять, нет.
 

[Игорь]

Сомнения основаны на понимании (возможно - ошибочном) базовых принципов ректификации.
Если в кубовой жидкости концентрация какого-то вещества равна А, а в парах - В, то содержание этого вещества в флегме, возвращаемой в куб (или выводимой в другую "бочку") не может быть больше В и не может быть меньше А. Если мы имеем дело с легколетучей примесью, которая стремится вверх по насадке, концентрация ее в нижнем отборе будет ближе к А, если примесь стремится вниз по насадке, то ближе к Б.
Если это предположение верно, то максимальное снижение количества легколетучих примесей будет равно отношнгию объемов браги и самогона, то есть примерно впятеро. Это не мало, но это очень далеко от необхожимых сотен и тысяч крат снижения концентраций...

[ГОГа]

..на колу мочало - начинай сначала.. Теперь мне сдается , что имеющаяся методика периодичнской ректификации - оптимальна. И все новое - ежели и увеличит качество- производительность, то не на много...
И все последующие потуги в отошении ректификации сведутся к увеличению производительности, как таковой..

[Borbos]

Заодно проверю старую свою задумку по колонной перегонке браги без удлинения времени перегонки.
Бражной (самогонный) пар направляется в колонну, вверху отбираются головы, флегма, достигшая низа насадки, не сливается в куб, а отбирается в качестве продукта перегонки. По задумке это будет тот-же самогон, что и при простой перегонке, но содержание головных примесей в нем будет многократно уменьшено. Пр предварительным оценкам - на пордок - два. Причем это не потребует никаких дополнительный затрат по сравнению с простой перегонкой - ни денег, ни времени, ни электричества, ни воды.

А как планируешь бороться с давлением?

[Игорь]

мне сдается , что имеющаяся методика периодичнской ректификации - оптимальна. И все новое - ежели и увеличит качество- производительность, то не на много...

Наверное я вылез зв рамки обсуждаемой темы о перемещении точки контроля температуры...

Тяга к перемещению термометров вызввна лишь стремлением к оптимизации, к поиску оптимальных режимов.

Задумка использования колонны в качестве "фильтра высоких частот" при перегонке - тоже стремление к оптимизации. К оптимизации затрат времени и ресурсов. Если такой способ позволит удалить всего 3/4 головных примесей, я буду считать это удачей, ведь он не удлинит перегонку, но сократит время отбора голов при  ректификации.

А как планируешь бороться с давлением?

С каким? С кубовым давлением? Буду бороться. При внешнем возврате флегмы во время ректификации, никаких ухищрений не понадобится - я возвращаю флегму в тот-же куб, из которого беру пар, разности давления нет.
При перегонке браги на такой колонне ситуация другая. Давление пара на 200–300 мм.в.ст. больше давления воздуха. Значит если сливать флегму обычным способом, пар быстро выдавит ее из узла отбора и устремится вслед за ней сам, так и не пройдя очистку в колонне. Значит нужно сделать так, чтобы в зоне, куда сливается флегма, было давление, равное кубовому. Нужен гидрозатвор высотой сантиметров 30-35. В моих задумках его роль будет выполнять вертикальный прямоточный доохладитель флегмы, в котором флегма будет идти снизу вверх, длиной сантиметров 40-50.

Наверное надо разделить тему... Я открою ветку "головорез".

[Cmit]

Флегма будет возвращаться через утепленную гофру в сливной кран куба.

Или приварить к кубу еще один патрубок сверху, к нему трубку почти до самого низа куба .Вот к этому патрубку прикручивать гофру для слива флегмы.