Читайте также:
|
При очищенні етилового спирту від домішок доводиться піддавати розділенню багато-компонентну суміш, для чого застосовують декілька послідовно працюючих ректифікаційних колон, кожна з яких розділяє суміш, що надходить до неї, на дистилят, який складається із одного або декількох легколетких компонентів, а залишок – із одного або декількох важколетких компонентів.
Для розділення суміші із трьох компонентів потрібно дві колони, із чотирьох – три. У загальному випадку для розділення суміші із n компонентів потрібно колон n-1. Попередньо із бражки відганяють спирт з усіма супутніми домішками й одержують спирт-сирець (бражний дистилят), який є багатокомпонентною сумішшю.
Для оцінки леткості домішок у порівнянні з леткістю етанолу уведено поняття “коефіцієнт ректифікації домішок”:
,
де Х і Y – вміст етанолу в рідині й парі, %;
α і β – вміст домішки в рідині й парі, %
КС = Y/X – коефіцієнт випаровування спирту;
КД = β/α – коефіцієнт випаровування домішки.
Коефіцієнт ректифікації показує, на скільки збільшується або зменшується в парі вміст домішок по відношенню до етилового спирту в порівнянні з рідиною.
Коефіцієнти випаровування й ректифікації домішок залежать від концентрації етанолу у водному розчині, із якого виділяються домішки. Так як у спирті-сирці вміст домішок невеликий (звичайно в сумі не перевищує 0,5% від кількості етанолу), допускають, що леткість окремих домішок не залежить від наявності в розчині інших домішок.
Усі відомі домішки за леткістю можна згрупувати в чотири види: головні, хвостові, проміжні й кінцеві.
До головних домішок відносять ті, які мають більшу леткість, тобто більший коефіцієнт випаровування, ніж етанол при всіх концентраціях його в розчині. Для них завжди К'>1. При введенні в повну ректифікаційну колону водно-спиртової рідини в суміші з головними домішками останні легко видаляються із суміші у виварній частині колони і концентруються в зміцнювальній частині колони як л.л.к. Водно-спиртова суміш у даному випадку виступає в ролі в.л.к. Основні представники головних домішок: оцтовий і масляний альдегіди, акролеїн, мурашиноетиловий, оцтовометиловий, оцтовоетиловий і діетиловий ефіри.
Леткість хвостових домішок завжди менша леткості етанолу (К'<1), тому хвостові домішки в суміші з водно-спиртовою рідиною можуть розглядатись як в.л.к. (будуть уходити в залишок). Типові хвостові домішки – оцтова кислота й фурфурол.
Проміжні домішки володіють подвійними властивостями: при високих концентраціях спирту вони мають характер хвостових домішок (К'<1), при низьких концентраціях – характер головних домішок (К'>1). При певній концентрації спирту леткість проміжних домішок дорівнює леткості етанолу (К'=1). Тому проміжні домішки в повній РК, де міцність спирту змінюється від нуля до азеотропної точки, будуть накопичуватись в її середній частині, де К'≈1, оскільки нижче цієї зони проміжні домішки ведуть себе як хвостові й відтісняються донизу більш летким компонентом – етиловим спиртом. Проміжні домішки відбираються звичайно із зони максимального їх накопичення, як правило, у середній частині повної РК.
Основними представниками проміжних домішок є ізоаміловий, ізобутиловий і пропіловий спирти, ізовалеріаноізоаміловий, оцтовоізоаміловий,. ізовалеріаноетиловий ефіри. Для кожної проміжної домішки є своя зона максимального накопичення.
Проміжні домішки, що мають коефіцієнт ректифікації К'=1 при міцності спирту ≥70 об.%, умовно називають верхніми, при меншій міцності – нижніми проміжними домішками. До числа верхніх проміжних домішок відносять ізовалеріаноетиловий і ізомасляноетиловий ефіри, до числа нижніх проміжних домішок – спирти сивушного масла, ізовалеріаноізоаміловий та оцтовоізоаміловий ефіри.
Для кінцевих домішок, як і для проміжних, характерна леткість у локальних умовах, але в протилежність їм кінцеві домішки мають коефіцієнт ректифікації К'>1 при високих міцностях спирту й К'<1 – при низьких міцностях. У зв’язку з цим кінцева домішка не накопичується в середині колони, а в залежності від міцності спирту йде догори по колоні (як головна домішка) або донизу (як хвостова). Характерною кінцевою домішкою є метиловий спирт.
На рис. наведена приблизна шкала зон максимального накопичення окремих груп домішок по висоті повної РК і показаний напрям руху їх в залежності від концентрації етилового спирту.
Знання коефіцієнтів випаровування спирту і його домішок дає можливість обгрунтовано підійти до створення установок для виділення спирту із бражки і його очищення від домішок шляхом ректифікації.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 73 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |