Определяющие показатели работы колонн

Бражная колонна.

При постоянном поступлении бражки режим действия колонны регулируют изменением подачи в ней пара и воды через конденсатор. При этом стремятся к тому, чтобы была достигнута максимально возможноя концентрация спирта в бражном дистилляте и потери спирта с бардой не превышали нормы, 0.015% об. При таких условиях расход пара –мимиамльный. С увеличением количества пара уменьшается концентрация спирта в барде и бражном дистилляте, повышается температура над верхней тарелкой колонны.

Подачу пара в колонну регулируют по косвенному показателю: давление в кубе колонны, но правельней регулировать по перепаду давлений (дельта Н) в нижней и верхней части колонны (8-15 кПА).

За потерями спирта с бардой следят по температуре в нижней части колонны. С ее понижением появляются сверхнормативные потери. Более показательной является температура .над 3 тарелкой. Для контоля устанавливают малоинерционный термометр с ценой деления не более 1 град. Следует считать, что температура зависит не только от содержания спирта, но и от давления в кубе колонны.

Важные показатели – температура над верхней тарелкой и температура поступающей бражки. Первая в значительной мере определяется степенью загрузки колонны бражкой: при недостаточной загрузке температура повышается, излишне расходуется греющий пар, снижается концентрация спирта в бражном конденсате. Температура над верхней тарелкой в зависимости от концентрации спирта в бражке изменяется от 92-94ºС. При понижении температуры могут произойти сверхнормативные потери спирта с бардой, при повышении – возрастает расход греющего пара.

Эпюрационная колонна.

Основным критерием хорошей работы является: достаточно полное выделение головных и по возможности верхних промежуточних и концевых примесей, высокая степень концентрирования выделенных примесей при минимальных затратах пара и воды.

Полноту выделения примесей определяют по содержанею альдегидов в эпюрате, не более 0.0005% об. в пересчете на безводный спирт. Количество эпюрата контролируют также по содержанию метанола, которое не должно превышать 0.35% об. Залог высоких показателей процесса эпюрации – его правильная организация.

Для аналитического расчета кратности извлечения примесей испильзуются уравнения:

При К=(L/G)*(aM/aS)=(((KG/L)^n+1)-1)/((KG/L)-1)

При К= (L/G)*(aM/aS)=n+1

n – число теоретических тарелок в отгонной части эпюрационной колонны, L и G – жидкостные и паровые потоки в отгонной части колонны, моль.

Паровой поток определяется удельным расходом пара, моль: G=P/18, где Р – удельный расход нормального пара, кг на 1 кг безводного спирта, введенного в колонну. Жидкостной поток для полной колонны складывается из потока питающей жидкости (исходного продукта ) М и потока флегмы (моль). При R=бесконечности, L=M+G. Количкство исходного продукта зависит от концентрации спирта в нем, следовательно объем жидкостного потока будет определяться концентрацией спирта в исходном продукте и удельным расходом пара Р, а кратность извлечения примесей – коэффициентом испарения ее, удельным расходом пара, концентрацией спирта в исходном продукте, и числом теоретических тарелок в отгонной части колонны.

Залогом обеспечения высоких показателей процесса эпюрации является минимальный расход пара, составляющий 1 кг на 1 кг введенного в колонну спирта при выработке спирта 1 сорта и до 1.9 кг/кг – при производстве спирта-экстра.

Работу эпюрационной колонны регулируют изменением подачи пара в колонну и воды к поверхности конденсации. Подачу пара регулируют так, чтобы обеспечить заданное количество эпюрата. При обогреве колонны закрытым паром, его расход можно установить по количеству конденсата, а при обогреве открытым паром исходя из материального баланса (по сопоставлению концентрации спирта в бражном дистсляте и эпюрате). Практически концентрация спирта в эпюрате должна быть на 5-10% ниже концентрации его в дистилляте.

Косвенным показателем расхода пара может быть перепад давления на высоте колонны, зависящей от числа тарелок и их состояния, нагрузки на колонну, и расход пара практически равен 10-25 кПа.

Давление в верхней части колонны определяется конструкцией, размером и состаянием поверхности теплоотдачи дефлегматора и конденсатора, а так же температурного режима в последнем – он должен быть горячим только в верхней части.

Объем отбора головной фракции устанавливается практическим путем в зависимости от аналитических и органолептических показателей ректификованного спирта и состава указанной фракции. Головная фракция должна быть прозрачной, безцветной, слегка зеленоватой или желтоватой, с видимой концентрацией не меньше 92% об.

Спиртовая колонна.

Главные показатели спиртовой колонны – заданная концентрация и чистота ректификованного спирта, отсутствие потерь спирта с лютерной водой (не более 0.015% об.) и с неконденсирующимися газами при минимальном расходе пара и воды. При подаче постоянного количества эпюрата с установленной концентрацией спирта регулируют подачу пара в колоннах и воды в дефлегматор, отбор пастеризованного и непастеризованного спирта, сивушной фракции.

Фактором, определяющим концентрацию пастеризованного спирта, является флегмовое число (R), которое регулируют изменением подаци воды в дефлегматоре.

Если концентрация спирта ниже заданной, то увеличивают подачу пара (и воды соответственно), если выше – уменьшают, при условии отсутствия сверхнормативных потерь спирта с лютерной водой.

Косвенный показатель расхода пара – перепад давлений по высоте колонн, он может составлять 25-30 кПа и зависит от загрузки колонны, флегмового числа и состояния тарелок.

Содержание спирта в лютерной воде контролируют пробным холодильником. Косвенный показатель, харктеризующий отсутствие потерь с лютерной водой, – температура в кубе колонны (лучше на 3 тарелки снизу). Она должна соответствовать давлению и клеблется в пределах 104-106ºС.

Важную роль играет место отбора пастеризованного спирта и количества отбираемого непастиризиванного спирта. При отборе большого количества непастеризованного спирта уменьшается производительность ректификационной колонны, а при уменьшении, повышается содержание головных примесей в непастеризованном спирте, что вызывает необходимость смещения места отбора пастеризованного спирта вниз по колонне.

Колонна окончательной очистки.

Для этой колонны главный критерий – достаточно полное выделение головных и концеых примесей при минимальных затратах пара и воды.

Считается, что в случае подачи 3 кг пара на 1 дал спирта и отборе 0.5-1.5 5 головной фракции из верхней части колонны (конденсатора) обеспечивается сравнительно полное освобождение спирта от головных и концевых примесей при выработке его из мелассы и в случае подаче 6 кг пара – при изготовлении из зерно-картофельного сырья.

Регулируемые параметры при работе колонны: подача пара в колонну и воды в дефлегматор; отбор головной фракции. Подачу пара регулируют по перепаду давления по высоте колонны (6-12 кПа). Подача воды должна быть такой, чтобы погон из фонаря конденсатора соответствовала объему отбора головной фракции.

Концентрация спирта в головной фракции может достигать 97-97.2% об., на входе в колонну и на выходе практически она остается одинаковой. При таких условиях коэффициент испарения примесей по высоте вскй колонны будут постоянными. В колонне хорошо извлекаются примеси, для которых коэффициент испарения К>L/G, причем с увеличением KG/L и числа тарелок в отгонной чисти колонны условия извлечения этих примесей улучшаются. На ход извлечения той или иной примиси можно влиять только изменением расхода пара.

Сивушная колонна

Работу колонны регулируют так, чтобы обеспечилась высокая концентрация сивушной фракции, выводимой из нее и отсутствовали потери спирта и сивушного масла с лютерной водой. Для нормальной работы колонны необходима стабильная ее загрузка, которую определяют по температуре (около 95ºС). Температура в кубе колонны (лучше на третей тарелке) практически поддерживается 103-104ºС, перепад давления по высоте колонны составляет 15-20 кПа. Его определяют исходя из расхода пара (около 3 кг/дал спирта), введенного в брагоректификационную установку. Загрузку колонны регулируют отбором дистиллята из конденсатора сивушной колонны. Дитиллят обычно сбрасывается в эпюрационную колонну, однако целнсообразней туда сбрасывать пастеризованный спирт, отбираемый с 4-5-й тарелки, считая сверху сивушной колонны, и только около 1% дистиллята отводить из конденсатора со сбросом его в разгонную колонну (или в головную фракцию) или с выводом в виде товарного сивушного спирта. При такой организации отвода спирта из сивушной колонны значительно улучшается качество ректификованного спирта.

Сивушная колонна работает со сравнительно небольшим флегмовым числом (30-50); а следовательно L/G для концентрационной части колонны будет 0.97-0.98, а для отгонной – 1.15-1.2. При таких условия вверх по колонне в значительных количествах могут пройти только примеси, имеющие К>=0.98-0.97 (изомасляноэтиловый эфир и пропанол.). Всеголовные примеси (К приблизительно равен 1) будут концентрироваться в верхней части сивушной колонны.

Разгонная колонна.

Для нее определяющие показатели – освобождение спирто-водной смеси (кубовой жидкости) от всех примесей, кроме концевых и высокая степень их концентрирования. При работе колонны нужно строго следить за соотношенинм подачи питания, воды на гидроселекцию и греющего пара. Все примеси, кроме этанола при низких концентрациях спирта (до 35% об.) имеют К>1, следовательно, они будут концентрироваться в концентрационной части колонны, в то время как концентрация спирта будет уменьщаться.

В отгонной части колонны при расходе пара 200% к массе введенной в колонну головной фракции обычно L/G=8-10. Концентрация спирта на тарелках отгонной части колонны устанавливается в пределах 10-12% об., а концентрация кубовой жидкости – 7-9%. В этом случае хорошо извлекаются примеси с К>1. Поступление питания и воды на гидроселекцию контролируется с помощью ротаметра. Температура в кубе колонны – 95-96ºС, давление 15 кПа, что соответствует температуре кипения водно-спиртавой жидкости при концентрации 7-9% об. Вода на гидроселекции с температурой не ниже 90ºС, температура на верхней таралке 85-90ºС. Подачу пара в колонну регулируют по перепаду давления в ней, однако в даннам случае ввод пара контролируется и по потоку флегмы, проходящего через соответствующий ротаметр. Отбор концентрата головной фракции проводят по ротаметру, установленному на выходе из декантора.