Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Суть процесу ректифікації

Види спирту та їх якісні показники

На спиртових заводах із харчової сировини залежно від ступеня очищен­ня виробляють спирт етиловий ректифікований шести видів (табл. 3). Згідно з ГОСТ 5962-67 виробляються спирти “Люкс”, “Екстра”, вищого очищення й 1-го сорту; згідно з ДСТУ 3099 – високоякісний з меляси, згідно з ТУУ 18.499-98 – “Пшенична сльоза”.

Таблиця З

Спирт повинен відповідати вимогам на вміст важких металів і миш'яку. Допустимий рівень вмісту важких металів і миш'яку в спирті, мг, не більше:

Важкі метали:

свинець 0,3
кадмій 0,03
ртуть 0,005
мідь 4,0
цинк 4,0
залізо 5,0
Миш'як 0,2

Крім харчових цілей, етиловий спирт використовується для технічних потреб. Сировиною для спирту етилового технічного (СЕТ) можуть бути сульфітні луги (побічний продукт сульфітно-целюлозного виробницт­ва), а також деревина.

Етиловий спирт можна отримати безпосередньо з вуглеводнів способом синтезу - синтетичний спирт. Він використовується, головним чином, для виробництва синтетичного каучуку.

В Україні для виробництва технічного спирту можуть використовува­тись побічні продукти ректифікації, меляса та вуглеводвмісна некондицій­на сировина сільського господарства.

Залежно від галузі використання технічні спирти повинні відповідати вимогам відповідних ГОСТ та ТУ

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОЗДІЛЕННЯ БІНАРНОЇ СИСТЕМИ ЕТАНОЛ-ВОДА

Суть процесу ректифікації

У спиртовому виробництві перегонці та ректифікації піддаються складні суміші багатьох летких компонентів: етилового спирту, води, вищих спиртів, органічних кислот, ефірів, альдегідів та інших органічних речовин.

Основні компоненти цієї складної суміші - етиловий спирт і вода. Дос­лідження процесу перегонки цієї бінарної суміші є основою сучасної теорії перегонки і ректифікації спирту.

Ректифікація — розділення рідких однорідних летких сумішей на компоненти чи групи компонентів (фракції) способом багаторазово­го двостороннього масо- та теплообміну між паровим і рідинним потока­ми, що рухаються протилежно один одному. Неодмінною умовою процесу ректифікації є різна леткість компонентів, зумовлена різною температурою кипіння та пружністю пари.

Під час взаємодії фаз у процесі ректифікації відбувається дифузія легколеткого компонента із рідини до пари та важколеткого компонента із пари до рідини. Спосіб контакту потоків може бути ступінчастим (у тарілчастих колонах) чи безперервним (у насадкових колонах).

Призначення контактних пристроїв (тарілок, насадок) полягає у ство­ренні умов, що сприяють максимальному наближенню парового та рідинного потоків. Щоб ці потоки могли обмінюватися речовиною та енергією, вони повинні бути нерівноважні. При контактуванні парового й рідинного потоків у результаті масо- та теплообміну величина нерівноважності зменшується, потім потоки відділяються один від одного і процес продовжується новим контактуванням цих фаз уже на іншому, суміжному ступені з іншими рідин­ними й паровими потоками. В результаті багаторазового контактування рідини та пари, що рухаються в протитечії по висоті колони, склад взає­модіючих фаз суттєво змінюється: паровий потік під час руху догори зба­гачується л.л.к., а рідинний, стікаючи донизу, збіднюється ним, тобто збага­чується в.л.к. При достатньо великому шляху контакту потоків, що руха­ються протилежно, можна отримати в кінцевому результаті пару, що вихо­дить з верхньої частини колони, яка являє собою більш-менш чистий л.л.к., конденсація якого дає дистилят, а з нижньої частини колони - порівняне чистий в.л.к., так званий кубовий залишок.

Рідинний потік у колоні (флегма) створюється за рахунок часткової конденсації пари, яка виходить з верхньої частини колони, в спеціальних теплообмінних апаратах — дефлегматорах - чи вводиться в колону у вигляді живлення. Для створення парового потоку в колоні в її нижню частину вводять певну кількість тепла за рахунок безпосереднього впуску нагрівної пари (випадок відкритого обігріванн я колони) чи за рахунок подавання її до спеціального теплообмінника через поверхню якого тепло передається киплячому кубовому залишку (ви­падок закритого обігрівання).

Таким чином рушійною силою ректифікації є різниця концентрацій і температур.

Найчастіше живлення в рідкому, паровому чи змішаному вигляді по­дають до середньої частини колони. Частина колони, розташована вище вводу живлення має назву концентраційна, а частина, розташоване нижче, — відгінна, чи вичерпна. Верхня тарілка відгінної частини колони має назву тарілка живлення.

Колона, у якій є концентраційна й відгінна частини, має назву пов­на ректифікаційна колона.

Відношення кількості флегми (L) до кількості дистиляту (D) називається флегмовим числом (R):

де G – кількість пари, що виходить зверху колони.

Флегмове число може змінюватися від 0 до ∞. При R=0 не буде масообміну і збагачення пари л.л.к. При R= ∞ увесь конденсат парів, які виходять із колони, повністю надходить на зрошення; у цьому випадку відбір дистиляту дорівнює нулю, колона працює “на себе” (при усталеному процесі нижній продукт колони буде мати той же склад, що і вихідне живлення). Практично колона повинна працювати при 0< R< ∞.

Робота контактних пристроїв оцінюється пропускною здатністю по парі й рідині, здатністю розділяти робочу суміш, діапазоном усталеної роботи, гідравлічним опором та ін.

Пропускна здатність по парі й рідині визначає продуктивність колон, або питомий зняття кінцевого продукту з одиниці поперечного перерізу колон.

Здатність розділяти суміш, що перегоняється, називають ефективністю контактного пристрою або колони в цілому і звичайно для тарілчастих колон оцінюють числом теоретичних тарілок (ступенів зміни концентрацій).

Якщо тарілка забезпечує контакт пари і рідини, у результаті якого пара і рідина, що покидають тарілку, будуть рівноважні, то така тарілка має ефективність, що дорівнює одній теоретичній тарілці. Практично така рівновага майже ніколи не досягається.

Мірою ефективності реальної тарілки є коефіцієнт корисної дії (ККД). У практиці визначають ККД не окремої тарілки, а середній ККД усієї колони або значної її ділянки, який дорівнює відношенню числа тарілок (n), потрібних для здійснення заданого розділення суміші, до числа реальних (N) потрібних для тієї ж мети:

Величина ККД тарілок залежить від їх конструкції, діаметра колони, відстані між тарілками, швидкості пари, завантаження колони, фізичних властивостей розділювальної суміші й багатьох інших факторів, тому звичайно ККД визначають дослідним шляхом. ККД тарілок може змінюватись в межах 0,35-0,65.