Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №4

Наша фирма несколько занижает значение теоретической производительности и рекомендует для гарантированного получения положительного результата делать отбор не более Е_ном = 1 л/час. Это связано с тем, что не вся тепловая технологическая мощность работает на парообразование, поскольку существуют тепловые потери. Эти потери, в основном, связаны с размером испарительной емкости и обычно не превышают 10…15 %. Однако, если сильно увеличить объем испарительной емкости, то эти потери могут превзойти наш 20 %-ый резерв по производительности.

Таким образом, для Вашей колонны существует вполне определенная технологическая мощность и вполне определенный регламентированный процессом ректификации отбор. Отсюда следует:

ПРАВИЛО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ: 1 кВт технологической мощности может давать только 1 л/час качественного спирта-ректификата.

4. Практика ректификации спирта

Как уже отмечалось, в примесях находящихся в бражке, обнаружено около 70 разнообразных компонентов: кислоты, ацетоны, эфиры, альдегиды, легкие и тяжелые спирты, сивушные масла и т. д. Примеси образуются в момент приготовления сусла, но более всего накапливаются при брожении, а при перегонке бражки почти полностью попадают в СС.

Основная задача ректификации — это четкое отделение примесей от спирта ректификата.

Количество примесей в обезвоженном дистилляте (то есть в дистилляте за вычетом воды) обычно не превышает 6 %. Конкретное количество «отходов» обычно Зависит от точности соблюдения технологии приготовления бражки. Многие из этих примесей трудно отделимы от СР, и только правильная работа на ректификационном оборудовании позволяет избавиться от них в товарной части спирта-ректификата.

С практической точки зрения все существующие в СС примеси (упомянутые ранее 6 %) можно разделить на две группы по отношению к температуре кипения СР (t_кип= 78,15 °C при 760 мм. рт. ст.):

— головные («2.5 %);

— хвостовые («3.5 %).

К головным примесям относятся все вещества, имеющие температуру кипения меньше 78,15 °C и предшествующие (по времени процесса ректификации) появлению СР из ректификационной колонны. Именно эти примеси занимают первую (головную) очередь на отбор из ректификационной колонны и именно за ними встает в свою очередь СР. Среди этих веществ наиболее известными являются метиловый спирт (t_кип = 64,7 °C) и альдегидная группа примесей, у которой t_кип несколько меньше, но очень близка к t_кип СР.

К хвостовым примесям относятся все вещества, имеющие температуру кипения больше 78,15 °C, эти вещества отгоняются сразу после СР. Именно они занимают свое место в хвосте общей очереди за СР. Среди этих веществ наиболее известной является группа сивушных масел (t_кип несколько больше, но очень близка к t_кип СР).

5.1. Подготовка колонны к работе.

а) Соберите ректификационную установку.

б) Для дистилляции заполните испарительную ёмкость на 2/3 своего объема бражкой, если перегонку проводите с помощью ректификационной колонны.

Для ректификации заполните испарительную ёмкость на 3/4 своего объема спиртом-сырцом, при крепости не более 35–45 %.

в) Перекройте отбор.

г) Проверьте герметичность сборки.

д) Включите поток охлаждающей воды.

е) Включите нагрев кубовой жидкости.

5.2. Предварительные расчеты.

Очень удобно перед началом работы на ректификационной колонне (пока идет разогрев кубовой жидкости) сделать предварительный расчет будущих (ожидаемых) результатов. Эти расчеты являются некоторым приблизительным планом работ при ректификации и будут естественным образом (по показанию термометра, запаху) корректироваться Вами. Этот план работ поможет определить моменты Вашего присутствия около колонны и укажет приблизительное количество получаемых фракций.

Пример предварительного расчета. Рабочий объем Юл. В испарительной емкости установлен технологический ТЭН мощностью W_t= 1 кВт.

Дано:

Объем спирта-сырца… 10 л

Концентрация спирта в СС… 40%

Необходимо определить:

1) Время разогрева кубовой жидкости до кипения

2) Полное время ректификации и количество получаемых фракций

Расчет:

1) Разогрев кубовой жидкости до кипения осуществляется с помощью установленной мощности W_y =1 кВт от температуры 20 °C до 95 °C. Теплоемкость СС очень близка к теплоемкости воды 4,2 кДж/(кг•град);

Время нагревания = (10 л • 4,2 кДж/(л•град)•(95–20)град)/(1 кВт) = 3150 сек ~ 50 мин

2) Ректификация.

В 10 л 40 %-го спирта-сырца содержится 10 л • 0,4 = 4 л = 4000 мл обезвоженного дистиллята. Пусть в этом дистилляте существует следующее распределение по фракциям (точное распределение зависит от качества исходного спирта-сырца и это выясняется только после правильной ректификации):

Полное время ректификации = подготовка + разогрев + «голова» + спирт + «хвост» = 15 мин + 50 мин + 20 мин + 3 ч 45 мин + 10 мин = 5 ч 20 мин = 5,3 ч, за, которые получается 3760 мл чистого спирта-ректификата со средней производительностью 3,76 л/5,3 ч ~ 0,71 л/ч.