Анализ переходных режимов ректификации спиртовых смесей Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

I

м: 1юц

гЛДС-'ЧШлШ

г;|>10£1ат'с

ц

)ссс гонки ^цуэгру.-

ЮГ.1М толе

мр ''.кпгту рил ураи-■:::г устл-^ гки 1зис Г.-' : -л гегА ^т-::(л.1

^;пг П1:.>

(у1

I

КТЛгПУНГ.Ти К[.УГГЙ. -Ь У. .1 JLi.lL!

Я-_

,и | р|- ф^[ ■■ ■

|:;мГ I :-;и[15-; I

к;:жкри-

I Ир.С 7Р:.'1

[I, и -1 -

■ ! фплътру-

мЯры кп-. бЙ-МГ*-

рг ГГ’.'Ч^,.-

РВ4 &ЛГ:Г

|;.цл£> ^.Та ■ |?^£^гд^гн:.' ;> ■ V г.;.ч 11Я -

I" м ■рнф',1—а

ГКТ1 Т1р-'Н..'-■'■:ч рГ..Ч-Пг-п■ ■

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2-3, 2000 67

663.5,5

АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ РЕКТИФИКАЦИИ

СПИРТОВЫХ СМЕСЕЙ

А.А. ФРИДТ, А.М. БАССИЙ, К.А. ДАНЕЛЯН грации альдегидов и эфиров, чем высших спиртов

Кубанский государственный технологический университет И КИСЛ°Т- Эт0 объясняется тем, ЧТО при ЗЗПОЛНе-

нии рефлюкснои емкости колонна работает при

Предельным режимом работы ректификацион- & ;й“> 4X0 снижает ее разделительную способной установки периодического действия является ность. Высшие спирты и кислоты являются хвосто-

режим замкнутой ректификации, когда дистиллят выми примесями, поэтому уменьшение Я приво-

отводится не непрерывно, а дискретно путем опо- дит К тому, что их содержание в верхней части

рожнения рефлюксной емкости через определен- колонны возрастает, а после заполнения рефлюк-

ные интервалы времени. Достоинство такой орга- сной емкости вновь Я = со и их содержание

низации процесса в том, что ректификационная снижается практически до прежнего уровня, колонна работает при бесконечном флегмовом чис- На рис. 1 и 2 представлены характерные кривые

ле (Я = со). Это обеспечивает максимальную раз- изменения во времени содержаний примесей в

делительную способность [1,2]. рефлюксной емкости после ее опорожнения. Как

В работе [3] методом математического моделиро- показал анализ, при отборе дистиллята порциями

вания проанализирована возможность примене- по 100 л для достижения степени отклонения от

ния данного способа для получения пищевого эти- нового стационарного состояния д = ±10% требу-

лового спирта из спиртосодержащих смесей. Для ется: по альдегидам 0,33 ч, по эфирам 0,36 ч, по

определения максимальных возможностей уста- выашш спиртам 2,14 ч, по кислотам 2,11 ч, при

новки по производству и качеству сортового спир- .~ ±5% — соответственно 0,35; 0,40; 2,36; 2,99 та исследование процесса замкнутой ректифика- ч> ПРИ д = ±1% — 0,38; 0,80; 3,04; 2,56 ч. Таким

ции проводили при условии, что отбор очередной образом, время выхода колонны на новый стацио-

порции дистиллята осуществлялся после выхода нарный режим минимизируется скоростью изме-

колонны на стационарный режим. Установлено, нения концентраций в рефлюксной емкости вы-

что уменьшение потерь спирта с эфироальдегид- сших спиртов и кислот. ,

ной фракцией и увеличение выхода спирта вы- Для исследования влияния степени достижения

сших сортов происходят с уменьшением объема стационарного' состояния при отборе очередной

отбираемых порций дистиллята и, следовательно, порции дистиллят&.на количество и качество по-

с увеличением числа отборов. ■■ лучаемого продукт®,,проведены расчеты при раз-

Однако достижение стационарного режима ра- личных интервалах времени между отборами I.

боты колонны после опорожнения рефлюксной При отборе дистиллята порциями по 100 л I при-

емкости возможно только при бесконечно большом нимали равным 0,4; 1; 2; 3 ч. Обнаружено, что при

времени. Поэтому вопрос об оптимальных значе- I = 0,4 ч нельзя получить спирт даже 1-го сорта,

ниях объема отбираемых порций дистиллята и При остальных значениях I количество получаемо-

интервала времени между отборами может быть го сортового спирта практически одинаково. Одна-

решен только с учетом динамики выхода колонны ко качество спирта при этом существенно разли-

на стационарный режим. чается. Так, например, при разделении смеси с

Цель настоящей работы — исследование переходных режимов колонны, работающей по схеме замкнутой ректификации, при различных объемах отбираемых порций дистиллята.

Исследование осуществлено с помощью математической модели нестационарного режима замкнутой ректификации многокомпонентных неидеальных смесей, описанной в [4]. Расчеты проводились для колонны диаметром 600 мм, разделительная способность которой равна 20 теоретическим та- $

релкам. В качестве разделяемой смеси брали смеси т

с крепостью спирта 35, 50 и 88 об.% с 20 приме- 2

сями, характерными для спирта-сырца, получаемо- I

го из мелассы. Содержание в смесях альдегидов, ?

эфиров, высших спиртов и кислот соответствовало максимально допустимому по ГОСТ на спирт-сырец. Объем разделяемой смеси — 4000 л, а объем жидкости на каждой тарелке — 20 л. Объем отбираемых порций дистиллята варьировался от 12,5 до 100 л.

Установлено, что после опорожнения рефлюксной емкости концентрации всех примесей в жидкости, вновь заполняющей рефлюксную емкость, сначала резко изменяются во времени, а затем плавно приближаются к значениям, соответствующим новому стационарному режиму. При этом к нему значительно быстрее приближаются концен-

600

599 598 597 -596 595

!

594 593 -592 -591 590 -589 588 587 -586

585 :

1

584 -583 582 581 -580

0.0

—I- 1760

0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2.4 2,8 3,1 3,4 3,7 4,0 время, ч*с

Рис. 1

0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 !,8 2.1 2.4 2,8 3,1 3,4 3,7 4,0 • время, час ' :,и'

Рис. 2

крепостью спирта 50 об.% при I = 1 ч получается 1100 л спирта 1-го сорта и 200 л спирта ’’Высшая очистка”. При / = 2 ч объем спирта 1-го сорта равен 100 л, сортов ’’Высшая очистка” — 500 л, ’’Экстра” — 100 л и ’’Люкс” — 500 л. При / = 3 ч можно отобрать 100 л 1-го сорта, соответственно 300, 100 и 700 л сортов ’’Высшая очистка”, ’’Экстра” и ’’Люкс”. Как видно, увеличение интервала времени между отборами дистиллята повышает качество получаемого спирта. Однако при этом общее время

гонки существенно увеличивается, что связано с дополнительными энергозатратами.

При уменьшении объема порций отбираемого дистиллята общая картина остается качественно такой же. При этом увеличивается количество получаемого сортового спирта. Однако установлено, что при уменьшении объема порций дистиллята в два раза время выхода на одинаковую степень отклонения от стационарного состояния уменьшается менее чем в два раза. Это свидетельствует о наличии оптимального объема порций отбираемого дистиллята и оптимального интервала времени между отборами. Их численные значения определяются конкретной экономической ситуацией и зависят от соотношения цен на спирт и энергозатраты.

: ЛИТЕРАТУРА

1. Стрельцов Л.В., Жаворонков Н.М., Зельвенский Я.Д.

Расчет замкнутой схемы ректификации при любых концентрациях продукта / / Теор. основы хим. технол. — 1969.

— Т. 3. — № 2. — С. 302.

2. Определение оптимальных параметров замкнутой схемы ректификации / Л.В. Стрельцов, Н.’М. Жаворонков, Я.Д, Зельвенский и др. — 1969. — Т. 3. — № 3. :— С. 362.

3. Фридт А.А., Фридт А.И., Константинов Е:Н. Моделирование стационарного режима замкнутой ректификации многокомпонентных неидеальных смесей / / Сб. науч. тр. "Совершенствование процессов пищевой промышленности. Технология и процессы пищевых производств". Ч, 2.

— Краснодар: Изд-во КубГТУ, 1997. — С. 19.

4. Лобанов А.А., Фридт А.А. Математическая модель нестационарного режима процесса замкнутой ректификации многокомпонентных неидеальных смесей // Сб. тез. докл. на Всерос. студ. науч. конф. "Студенты России — пищевой промышленности XXI века”. — Краснодар: Изд-во КубГТУ, 1998. — С. 134.

Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств

Поступила 28.03.2000 г.