Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №4

При расчетном режиме работы колонны внутренние контактные элементы оказывают расчетное сопротивление движению паров спирта по колонне. Т. е. в нижней части колонны давление выше, чем в верхней ее части (дефлегматоре). А поскольку давление в дефлегматоре равно атмосферному, то обычно говорят о перепаде давления на колонне ДР.

Величину этого ДР (сопротивления) легко наблюдать по высоте столба жидкости в специальной манометрической трубочке, расположенной в нижней части колонны (см. рис. 6). Если колонна не работает, то жидкость в этой трубочке находится на нижнем уровне. Стоит вывести колонну на рабочий режим, давление внизу колонны возрастет, и столбик жидкости, уравновешивая перепад ДР, поднимется на определенную высоту Н, связанную с перепадом соотношением

?Р = рgН

(где: р — плотность жидкости, g = 9.81 м/с²).

При нормальной работе колонны столбик жидкости должен находится на определенной и постоянной высоте Н.

С помощью этого столбика очень удобно устанавливать расчетную мощность, подводимую к испарительной емкости, т. е. можно четко устанавливать оптимальную нагрузку на колонну по указанному в паспорте перепаду давления.

С помощью этого «измерительного прибора» можно легко определить момент захлебывания колонны. Столбик жидкости в манометрической трубочке в момент захлебывания колонны начинает быстро расти из-за накопления флегмы внутри колонны, которая мгновенно увеличивает сопротивление движению пара.

4.11. Флегмовое число и как правильно его установить.

На рис. 8 изображены основные массовые потоки в ректификационной колонне. Испаренный в кубе пар М_п = М проходит по ректификационной части колонны вверх, полностью конденсируется в дефлегматоре, и превращается в дистиллят М_д = М. Часть этого дистиллята Е отбирают, а другая его часть возвращается обратно в колонну и называется флегмой R. Еще говорят, что флегма отправляется обратно в колонну для орошения (смачивания) ее контактных элементов.

Стоит отметить, что М = R + E. Флегмовое число: V = R/E — это отношение количества флегмы R, возвращаемой в колонну, к количеству отбираемого дистиллята Е.

Если отбора спирта нет Е = 0, то весь дистиллят в виде флегмы R = M возвращается обратно в колонну. Тогда говорят, что колонна работает сама на себя, а флегмовое число колонны в таком состоянии равно бесконечности — V = оо. В таком состоянии колонна обладает максимальной разделительной способностью, и количество теоретических тарелок в ней возрастает.

Если полностью открыть отбор Е = М, то возврата флегмы в колонну не будет R = 0. Тогда флегмовое число равно нулю. В этом случае, из-за отсутствия флегмы в колонне ее контактные элементы полностью «иссушаются», тепломассообменные процессы прекращаются, и ректификационная колонна превращается в обычный "самогонный аппарат". Естественно это превращение является временным и обратимым — без физических нарушений в колонне.

Рис. 8.Основные массовые потоки в ректификационной колонне.

Для получения качественного спирта флегмовое число должно быть не менее V > 3. Это означает, что из 4-х частей дистиллята, образующегося в дефлегматоре, только 1 часть можно отобрать, а 3 части необходимо отправить обратно в колонну для орошения ее контактных элементов. Только в этом случае не произойдет нарушения тепломассообменных процессов в колонне.

Е_мах = ¹/₄М

Помните! что уменьшая отбор спирта, Вы улучшаете его качество.

Если флегмовое число настолько значимо для правильной работы колонны, то хотелось бы дать четкую и простую рекомендацию для его установки с помощью регулятора отбора.

ПРАВИЛО ОТБОРА:

Вариант 1 (основной):

С помощью секундомера и мерного цилиндра установите рекомендованный в паспорте отбор.

Вариант 2 (проверочный для любой фракции):

Отбор был выбран правильно, если через 2-З мин после его прекращения температура в колонне не уменьшилась.

4.12. Мощность, производительность, резервы и название установок.

На этапе ректификации к колонне должна подводиться только та технологическая мощность (W_T), на которую рассчитана установка. В этом случае колонна работает без захлебывания и обеспечивает максимальную эффективность разделения.

Так, например, при технологической мощности в 1 кВт теоретически будет испаряться вполне определенное количество спиртовых паров:

Мп = 1 кВт/925 кДж= 0,00108 кг/с = 3,89 кг/час.

после конденсации этих паров в дефлегматоре образуется 4,86 л/час дистиллята.

Для реализации процесса ректификации, как было отмечено выше, мы можем теоретически отбирать только 1/4 часть всего дистиллята, образующегося в дефлегматоре, что составляет Е_мах = 1,2 л/час. Эта величина и является предельной теоретической производительностью установки на спиртовом режиме при подводимой мощности в 1 кВт.