Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Исследование процессов массообмена и определение параметров ректификационного аппарата

Цель работы:

- изучение процесса массообмена при ректификации спирта,

- приобретение навыков расчета брагоректификационного аппарата.

- ознакомление с устройством экспериментальной лабораторной установки для получения этилового спирта

Теоретическая часть

Получение этилового пищевого спирта путем брожения процессы перегонки и ректификации являются финишными этапами технологической схемы спиртового производства

Перегонка – это процесс выделения из зрелой бражки этилового спирта вместе с летучими примесями и получения спирта-сырца.

Ректификация - процесс очистки с пи рта-сырца от примесей.

Пирт-сырец после перегонки содержит большое количество различных примесей, которые по химическому составу могут быть разделены на четыре группы: спирты, альдегиды, эфиры и кислоты.

С позиций очистки этанола от примесей они делятся на головные, хвостовые и промежуточные.

Головные примеси – это более летучие примеси, чем этанол. Температура кипения таких примесей ниже температуры кипения этанола. К ним относятся уксусный альдегид, уксусноэтиловый эфир, уксуснометиловый эфир.

Хвостовые примеси имеют более высокую температуру кипения и меньшую летучесть. К ним относятся амиловый, изоамиловый, изобутиловый и другие многоатомные спирты.. Часть хвостовых примесей нерастворима в воде и имеет маслянистый вид (сивушные масла).

Промежуточные примеси ведут себя в зависимости от условий перегонки как головные или как хвостовые примеси. В эту группу входят изомасляноэтиловый и другие эфиры.

Для характеристики примесей на практике используют коэффициенты испарения и ректификации . Коэффициент испарения – это отношение содержания летучего компонента в парах к его содержанию в жидкости. Так, для этилового спирта , где - массовая доля этанола в парах, %; - массовая доля этанола в жидкости, %.. Коэффициент ректификации – это отношение коэффициента испарения примеси к коэффициенту испарения спирта .

Считают, что при примесь головная, при - хвостовая.

Брагоректификационные аппараты являются основным видом оборудования для выделения спирта и примесей из бражки. В настоящее время 95% спирта-ректификата получают на заводах на брагоректификационных аппаратах косвенного, прямого и полупрямого действия.. Бражка в этих установках разделяется на спирт-ректификат, эфироамальдегидную фракцию, сивушные масла и барду.

Основные колонны каждого аппарата – бражная, эпюрационная и ректификационная. В бражной колонне происходит перегонка бражки и получение спирта-сырца. Эпюрационная колонна служит для выделения головных примесей, а в ректификационной колонне происходит выделение чистого спирта-ректификата, концентрированных сивушных масел и воды.

На рис. 1 показана схема брагоректификационного аппарата косвенного способа действия.

Бражка из бродильного отделения подается в подогреватель (конденсатор), где подогревается за счет паровступающих через ловушку. Подогретая до 75…80 градусов бражка направляется в сепаратор, где из нее выделяется диоксид углерода. Декарбонизированная бражка из сепаратора подается на питательную тарелку бражной колонны. Барда отводится снизу колонны.

Из подогревателя пары поступают в дополнительный вертикальный конденсатор. Бражная колонна подогревается открытым паром давлением 0,12-0,15 МПа.

Конденсат водноспиртовых паров в виде дистиллята направляется в эпюрационную колонну с горизонтальным дефлегматором и вертикальным конденсатором. Головные примеси из конденсатора поступают в холодильник и далее через ротаметр - в фонарь. Водноспиртовой раствор, освобожденный от основной части примесей (эпюрат), направляется в ректификационную колонну на 16-ю тарелку, которая снабжена дефлегматором и конденсатором.

Из последнего часть конденсата возвращается в эпюрационную колонну. Массовая доля его составляет 3%. Другая часть нестандартного спирта присоединяется к флегме, поступающей от дефлегматора в ректификационную колонну аппарата.

Спирт-ректификат отбирается со 2,4и 6-й верхних тарелок и поступает в холодильник.

Сивушное масло выводится из нижней части колонны в виде паров и также направляется в холодильник.

В ректификационной колонне из жидкой фазы с 17,18,19 и 20-й тарелок отбираются сивушные спирты. Из нижней части отводится лютерная вода.

Расчетная часть

Исходные данные:

- производительность аппарата по абсолютному спирту, , дал/сут

- температура бражки после подогревания, , ⁰С

- массовая доля сухих веществ в бражке, , %

- массовая доля сухих веществ в барде, , %

- массовая доля алкоголя в бражке, ,%

- давление греющего пара, , МПа

- температура удаляемой из аппарата барды, ,⁰С

- коэффициент избытка водноспиртового пара,

- число тарелок бражной колонны,

- расстояние между тарелками бражной колонны, ,м

- глубина барботажного слоя, ,м

Варианты задания [4]

Вариант
			6,8	1,05	0,12	0,22	0,035
	7,5	6,5		1.07	0,15	0,23	0,037
		7.5	7,2	1,09	0,18	0,24	0,04
	6,5		7,5	1,1	0,2	0,25	0,042
		8,5	7,7	1.12	0,22	0,24	0,04

Бражная колонна

1.Количество теплоты, затрачиваемое на нагрев 100 кг браги до температуры кипения, кДж

, где = 92,8⁰С – температура кипения водноспиртовой смеси; .

2.Массовоя доля этанола в кипящей бражке, %

3.Массовое количество алкоголя, поступающее в аппарат с бражкой, кг/ч

4.Массовое количество бражки, поступающей на перегонку, кг/ч

5.Массовое количество водноспиртового пара, отходящего из бражной колонны

, где - массовая доля алкоголя в парах, уходящих из бражной колонны

6. Массовое количество пара, поступающего из бражной колонны, кг/ч

7.Уравнение материального баланса количества продуктов, поступающих и удаляемых из бражной колонны

, где - масса греющего пара и его конденсата, кг; - масса барды бес конденсата водноспиртовых паров, кг

8.Уравнение теплового баланса бражной колонны

, где энтальпия греющего пара, кДж/кг; - энтальпия водноспиртовых паров, кДж/кг; - удельная теплоемкость барды, кДж/ (кг К); - температура конденсата; - потери теплоты бражной колонны в окружающую среду, кДж/ч; = 4,287 кДж/ (кг ⁰С)- удельная теплоемкость конденсата.