 |
3. Перегонка с дефлегмацией. 4. Ректификация. 4.1. Классификация ректификационных установок
|
|
|
|
3. Перегонка с дефлегмацией
Простая перегонка дает возможность только частично разделить смесь летучих веществ и на практике простая перегонка используется только в лабораторных условиях. Для более полного разделения применяют перегонку с дефлегмацией. Суть ее состоит в том, что выходящий из куба пар (рис. 15) предварительно частично конденсируется в специальном теплообменнике – дефлегматоре 5 и полученный при этом конденсат (флегма[13]) возвращается в куб 1, а оставшаяся часть несконденсированного пара поступает в холодильник 2, где конденсируется, образуя дистиллят.
При частичной конденсации пара оставшаяся часть пара обогащается водой, концентрация спирта (Y`) в оставшейся части пара больше, чем его концентрация в исходном паре (Y). Например, при концентрации спирта в исходном паре Y= 42 % мас. при частичной конденсации пара образуется L = 0, 5 кг флегмы с концентрацией около 17 % мас. и D = 0, 5 дистиллята с концентрацией около 67 % мас., в то время как при простой перегонке концентрация спирта в дистилляте будет 42 % мас.
|
| Рис 15. Схема установки для перегонки с дефлегмацией: 1 – перегонный куб; 2 – холодильник; 3 – делительный кран; 4 – сборники; 5 - дефлегматор |
Таким образом, перегонка с дефлегмацией обеспечивает более глубокое разделение летучих смесей по сравнению с простой перегонкой, но все равно не позволяет получать чистые компоненты.
При перегонке с дефлегмацией отношение количества флегмы L (при температуре кипения) к количеству дистиллята D именуется флегмовым числом (или числом флегмы) R = L/D. Чем больше R, тем выше концентрация спирта в дистилляте, но при этом будет больше и расход энергии на перегонку. Флегмовое число выбирают по технико-экономическим соображениям в пределах 0< R< ¥. При R=0, происходит простая перегонка – возврата флегмы нет, при R=¥ вся флегма конденсируется в дефлегматоре и возвращается в перегонный куб – разделение отсутствует.
|
|
|
Считается, что флегмовое число не должно быть менее 3.
Перегонка с дефлегмацией используется в коньячном производстве при получении коньячных и плодовых спиртов с концентрацией 65-75 % об. из виноматериалов с содержанием спирта 9-11% об. (см. рис. 16).
|
| Рис. 16. Внешний вид установки двойной сгонки коньячного спирта УПКС: 1 - перегонный куб; 2 - шаровой дефлегматор; 3 - подогреватель вина; 4 - холодильник; спиртовый смотровой фонарь; 6 - сборники спирта |
4. Ректификация
Простая перегонка и перегонка с дефлегмацией – периодические процессы, проходящие в условиях стационарного массообмена, если пренебречь в силу небольшой скорости уменьшением содержания спирта в жидкости, пар над жидкостью в любой момент времени близок к состоянию насыщения, а движущая сила массообмена (в предельном случае - разница между прямой у=х и равновесным состоянием) создается за счет отбора пара и его дистилляцией.
Отличительная особенность ректификации в том, что поток жидкости (исходной бражки или специально сконденсированной флегмы) направляется навстречу восходящим потокам жидкости. Наиболее удобно это проводить в т. н. " колоннах", представляющих вертикальные аппараты с большим соотношением высота/диаметр и с установленными внутри контактными устройствами.
При ректификации процессы испарения и конденсации дополняются также массо- и теплообменом в специальных контактных устройствах (тарелках или насадках). При достаточно разумном оформлении последних устройств состояние кипения уже не является обязательным для испарения жидкости, оно вполне полноценно заменяется испарением через поверхность раздела фаз, хотя температуру внутри колонны выгодно поддерживать близкой к кипению для интенсификации испарения.
|
|
|
4. 1. Классификация ректификационных установок
По техническому назначению ректификационные установки спиртового производства подразделяются на сырцовые, установки для peктификации спирта-сырца, брагоректификационные и установки для абсолютирования спирта.
Сырцовые ректификационные установки предназначены для получения спирта-сырца из бражки. В них вместе с этиловым спиртом из бражки выделяются почти все летучие примеси, сопутствующие спирту. В состав спирта-сырца помимо этилового спирта входят вода и другие летучие примеси (прочие спирты, кислоты, эфиры, альдегиды и т. д. ). Сырцовые установки с увеличенным числом тарелок в концентрационной колонне могут использоваться для получения технического спирта.
Установки для ректификации спирта-сырца предназначены для очистки спирта-сырца от сопутствующих летучих примесей, в результате чего из него получается ректификованный спирт. Установки для ректификации спирта-сырца в основном используются на ликероводочных заводах или на мелких спиртовых заводах.
В брагоректификационных установках совмещены технологические операции сырцовых установок и установок для ректификации спирта-сырца. Они позволяют получать ректификованный спирт непосредственно из бражки с меньшими затратами энергии, воды, рабочей силы и при меньших потерях спирта. В настоящее время основная масса ректификованного спирта вырабатывается на брагоректификационных установках. Они же могут быть использованы и для производства технического спирта всех категорий.
По способу действия ректификационные установки подразделяются на непрерывно- и периодически действующие. В практике спиртового производства применяются в основном непрерывнодействующие установки, и только на некоторых мелких заводах до настоящего времени встречаются периодически действующие кубовые установки для ректификации спирта-сырца. Такие установки в ряде случаев применяются в винодельческой промышленности для получения спирта-сырца (концентрацией около 40 % об. ) из отходов виноделия (выжимки, осадки, не пригодные для переработки в виноделии виноматериалы и др. ).
|
|
|
По числу колонн ректификационные установки разделяются на одноколонные и многоколонные. Сырцовые установки, как правило, одноколонные, брагоректификационные – многоколонные.
В зависимости от давления, применяемого в колоннах, ректификационные установки подразделяются на вакуумные (работающие под разрежением), атмосферные и работающие под избыточным давлением. В спиртовом производстве бывшего Советского Союза в основном применялись ректификационные установки, работающие под атмосферным давлением. Верхние части колонн таких установок соединены с атмосферой.
В вакуумных установках одна или несколько колонн работают под давлением ниже атмосферного; в установках, работающих под избыточным давлением, в одной или нескольких колоннах давление в верхней части колонны поддерживается значительно выше атмосферного. Остальные колонны могут работать при атмосферном давлении.
|
|
|
