Ректификационное оборудование
с 2000 года на рынке
ректификационного оборудования
Ректификационное оборудование.
Назначение, применение, комплектация.
Этиловый спирт широко применяется в домашнем хозяйстве как пищевой
продукт используемый для приготовления напитков, как консервирующее средство.
Спирт незаменим и при приготовлении лекарственных настоек, применяется
как эффективное средство для компрессов и растирок.
Во все времена люди производили спирт (самогон) в домашних условиях,
но получить действительно качественный продукт было крайне сложно в связи
с двумя проблемами: юридической (запрет самогоноварения) и технической
(отсутствие простого, дешевого и надежного оборудования).
С 1 января 1997 года не существует запрета на производство спирта для
нужд домашнего и фермерского хозяйства.
Техническая проблема решена с разработкой лабораторного универсального
ректификационно-дистиляционного комплекса ЛУРДК. из составных частей которого
комплектуются установки РУСЬ.
Основными направлениями применения колонн, собранных на базе модулей
ЛУРДК, являются:
-
повышение качества органических растворителей на малых предприятиях (например,
очистка технических растворителей, таких, как изопропиловый спирт, ацетон
и др., до квалификации Ч, ХЧ и ОЧ);
-
очистка растворов органических веществ в химических, биохимических, фармацевтических
лабораториях и малых производствах;
-
регенерация отходов органических растворителей с целью их повторного использования;
-
выделение душистых веществ на предприятиях парфюмерного профиля;
-
переработка фальсифицированной водки и и спиртосодержащих жидкостей.
Разработчики создали оптимальный (по соотношению цена - качество - производительность)
состав комплекса ЛУРДК, позволяющий собирать ректификационные установки
типа РУСЬ производительностью от 1 до 12 л/ч, и разработали технологию
работы на этих установках, обеспечивающую получение высококачественного
пищевого спирта.
Установки типа РУСЬ выполнены из материалов, разрешенных к применению
в пищевой промышленности, и сертифицированны.
Ректификационная колонна — противоточный колонный аппарат, в котором
по всей его высоте осуществляется процесс тепломассообмена между стекающей
вниз жидкостью (флегмой) и поднимающимся вверх паром. Процесс тепломассообмена
заключается в непрерывном "обмене" теплом и отдельными компонентами между
жидкой и паровой фазами. Жидкая фаза обогащается более высоко кипящим компонентом,
а паровая фаза — более низко кипящим.
Поток пара создается за счет подвода тепла в нижнюю часть колонны и
испарения находящейся там жидкой смеси. Поток жидкости (орошения, флегмы)
организуется за счет отвода тепла из верхней части колонны и конденсации
поступающего туда пара. Взаимодействие потоков осуществляется в специальных
контактных устройствах (КУ), размещенных по высоте колонны.
Суть процесс ректификации заключается в многократно повторяющемся по
высоте колонны цикле испарения жидкости и конденсации ее паров (достижение
равновесных состояний).
Для проведения процесса ректификации в основном используют два типа
колонн:
-
тарельчатые, в которых контактные устройства выполнены в виде тарелок,
расположенных на определенном расстоянии друг от друга;
-
насадочные, в которых контактные устройства заполняют практически весь
объем колонны.
Для разделения простых бинарных смесей обычно используется одна простая
колонна с небольшим числом тарелок устройств (обычно не более десяти),
для разделения многокомпонентных и непрерывных смесей (нефть, широкие бензиновые
фракции) требуется система колонн, каждая из которых разделяет поступающую
в нее смесь на соответствующие компоненты (фракции). Число тарелок в каждой
из таких колонн может достигать нескольких десятков.
Основными рабочими параметрами процесса ректификации являются давление
и температура в системе, соотношение потоков жидкости и пара (флегмовое
число), число контактных ступеней.
В качестве контактных элементов в больших ректификационных колоннах
обычно используются тарелки. Каждая такая тарелка, расположенная в колонне,
называется физической тарелкой (ФТ). Назначение такой тарелки, как и любого
другого контактного устройства, - обеспечить наиболее тесное соприкосновение
жидкой и паровой фаз для максимального достижения состояния равновесия
между ними.
Тарелки работают следующим образом. Пар в виде пузырьков с развитой
поверхностью проходит через слой флегмы, находящейся на тарелке. В результате
такого «пробулькивания», тепломассообмен между жидкой и паровой фазами
интенсифицируется.
Конструкции тарелок разнообразны, часть из них стандартизирована. Выбор
типа тарелки определяется видом смеси, производительностью колонны, требованиями
по степени ректификации, качеству разделяемых компонентов (фракций) и т.
п. Тарельчатые колонны используются, как правило, в крупнотоннажных производствах.
Для успешного взаимодействия флегмы, стекающей вниз по колонне, и пара,
движущегося вверх, можно использовать любые другие контактные элементы,
увеличивающие площадь и эффективность этого взаимодействия.
Для ректификационных колонн сверхмалого диаметра (10-70мм) более эффективным,
по сравнению с тарелкой, контактным элементом является насадка. Насадка
заполняет собой весь внутренний объем ректификационной части колонны. Существует
множество различных типов насадок, например, регулярные насадки — Спрейпак,
Зульцер, Стедман; хаотичные (насыпные) — керамические кольца Лессинга,
Паля, Берля, наиболее распространенная – проволочная спирально-призматическая
насадка.
В ректификационных модулях ЛУРДК используются насадки типа Зульцер (из
гофрированной нержавеющей или медной сетки с навивкой по спирали Архимеда),
спирально-призматическая (мелкие пружинки из нержавеющей или медной проволоки)
и специальная спирально-винтовая.
Насадочные колонны приобретают все более широкое распространение в последние
годы. Используемые в них насадки также весьма разнообразны по конструкции
и применяемому материалу. Насадочные КУ имеют высокую эффективность, хорошие
массовые характеристики, однако, как правило, с ростом диаметра колонны
их эффективность резко падает, а некоторые типы насадок, например, спирально-
призматические, теряют работоспособность уже при диаметре колонны 100 мм.
Кроме того, они, как правило, дороже тарельчатых.
Поэтому насадочные колонны обычно используются в малотоннажном производстве
(исключение составляют насадки Зульцера, Спрейпак, складчатые сетчатые
кубики, сохраняющие конкурентоспособность с тарелками и при больших диаметрах
колонн).
В насадочных контактных устройствах, в отличие от тарельчатых КУ, процесс
тепломассообмена осуществляется не за счет организации интенсивного перемешивания
взаимодействующих фаз, а за счет увеличения поверхности границы раздела
фаз. Для этого используются пористые, сетчатые и тому подобные материалы
с большой удельной поверхностью. Например, у насадки Зульцер в 1м3 объема
площадь контакта ( общая поверхность насадки) достигает порядка 400…500
м2.
Можно из 10%-ro спиртового раствора с помощью простой перегонки получить
40%-ый раствор. Затем из 40%-го раствора тем же способом можно получить
60%-ый раствор.
и убедиться в том, что для достижения в конечном дистилляте концентрации
спирта, равной 96%, теоретически потребуется не менее 9...10 таких последовательных
перегонок.
Каждая такая перегонка-ступенька условно называется теоретической тарелкой
(ТТ). Количество ТТ физически означает количество перегонок, необходимых
для получения 96%-го спирта из его 10%-го раствора чистого спирта в чистой
воде.
Мы практически никогда не имеем чистой смеси спирта с водой (если это
не хорошая водка). На практике, единственным источником спиртосодержащей
жидкости для получения спирта-ректификата является бражка или самогон.
Оба этих раствора кроме воды и спирта содержат в себе небольшое (по объему)
количество примесей. Однако в этих примесях обнаружено порядка 70 разнообразных
компонентов, температура кипения которых находится вблизи температуры кипения
спирта-ректификата. Более того, многие из этих примесей с «большим удовольствием»
образуют со спиртом и водой многокомпонентный азеотроп спирта-ректификата
с ухудшенными вкусовыми свойствами.Опыт показал, что для получения качественного
спирта из указанных выше «первоисточников» необходимо иметь не менее 25...30
ТТ В ректификационных комплектах РУСЬ, собранных из отдельных модулей ЛУРДК
ректификационная часть колонны имеет не менее 35 ТТ, а некоторые модели,
такие как Русь-6, имеют более 40 ТТ.
Главная
www.antor.narod.ru
e-mail
antor2000@mail.ru
