Предварительные расчеты перед ректификацией

Чтобы не вести ректификацию «вслепую», необходимо сделать некоторые предварительные расчёты. Они нужны для составления плана проведения ректификации и определения моментов Вашего присутствия у колонны.

Что считаем и зачем:

ожидаемый объем всего дистиллята (Vд) - для определения объема кубового остатка и времени всей ректификации.
ожидаемый объем кубового остатка (Vко) – убедиться, что в конце ректификации ТЭНы не оголятся. Если его величина окажется меньше допустимой (см. Испарительные ёмкости), следует добавить необходимый объём воды.
время нагрева объёма заправки до кипения (Вн) - для определения момента перехода на технологическую мощность.
время всей ректификации (Вр) – для оценки часа завершения ректификации.

Расчеты проводим без фанатизма (неоправданного стремления к точности), поскольку точно предсказать параметры реальныной ректификации всё равно не удастся.

Расчеты разбиты на обязательные и дополнительные (для справки).

Дополнительные расчёты опытными операторами обычно не проводятся. Мы приводим их как пример составления полного плана проведения ректификации с необходимыми комментариями и пояснениями для Вас.

В примерах принято следующее:

Установка РУМ-2+Куб30л

Технологическая мощность Wт	2 кВт
Установленная мощность Wуст	3 кВт
Номинальная производительность Q	2 л/ч
Мин. допустимый кубовый остаток	4 л

Измеренные параметры СС

Объём Vсс	21 л
Концентрация спирта Ксс	43% об

Пример обязательного расчёта

Ожидаемый объём всего дистиллята

Vд = Vсс·Kсс/100 = 21·43/100 = 9 л.

Ожидаемый объем кубового остатка

Vко = Vсс - Vд = 21-9 = 12 л.

Это заведомо больше минимально допустимого (4 л) и доливать воду не требуется. Если воду пришлось бы доливать, то её количество необходимо учесть в объеме заправки при расчёте времени нагрева.

Время нагрева объёма заправки до кипения

Теплоёмкость СС близка к теплоёмкости воды Ссс=4,2кДж/(л·град), нагрев заправки производится всей установленной мощностью ТЭНов c 20°С до 85°C. ΔТ=85-20=65°С.

Вн = Vсс·Ccc·ΔТ/Wуст = 21·4,2·65/3 = 21·91 = 1911 сек ≈ 32 мин

Полное время ректификации

Средняя производительность РУМ-2 составляет ~70% от номинала (см. пояснения ниже). Поэтому:

Вр = Vд/(Q·0,7) =9/(2·0,7) = 6,42 ч ≈ 6ч 25мин.

Пример расчетов для справки

Если расчеты покажутся полезными, и Вы захотите пользоваться ими в будущем, то принятые здесь допущения должны быть уточнены на основании результатов предыдущих ректификаций.

Допущения:

Время стабилизации колонны Вс	20 мин
Объём «головных фракций»	3% (от всего объёма дистиллята)
Объём «остатка»	4% (от всего объёма дистиллята)
Темп отбора «головных фракций»	0,4 л/ч (капельный отбор)
Темп отбора «остатка»	2 л/ч (номинальная производительность)

Ожидаемый объём «головных фракций»

Vг = Vд·0,03 = 9·0,03 = 0,270 л

Реальное количество «головных фракций» зависит от качества СС.

Обращаем Ваше внимание: «головные фракции» не пищевой дистиллят, это отход!

Ожидаемый объём «остатка»

Vх = Vд·0,03 = 9·0,04 = 0,360 л

Реальное количество «остатка» так же зависит от качества СС.

Обращаем Ваше внимание: хотя «остаток» тоже не пищевой дистиллят, но и не отход. Он может быть использован в будущем.

«Остаток» можно использовать для «пеногашения» при дистилляции бражки.

«Остатки» можно накапливать и повторно ректифицировать, получая спирт второго сорта.

Ожидаемый объём пищевого спирта-ректификата (СР)

Vср = Vд − Vг − Vх = 9 − 0,270 − 0,360 = 8,37 л

Время отбора «головных фракций»

Вг = Vг/0,4 = 0,270/0,4 = 0,675 ч = 40 мин

Время отбора СР

При номинальной производительности РУМ-2 на «спиртовой полке» составит:

Вср = Vср/Q = 8,37/2 = 4,19 ч= 251 мин

Это практически 4 часа Вашего свободного времени.

Время отбора «остатка»

«Остаток» обычно отбирается на номинальной производительности колонны.Нет смысла делать его более концентрированным.

Во = Vо/Q = 0,36/2 = 0,135 ч = 11 мин

Полное время ректификации

Вр = Вн + Вс + Вг + Вср + Во = 32 + 20 + 40 + 251 + 11 = 354 мин ≈ 5,9 часа

Как видно, это близко к предыдущей грубой оценке, поскольку:

Средняя производительность установки РУМ-2:

Qсред = Vд/Вр = 9/5,9 = 1,52 л/ч

составила около 76% от номинальной.

← пред.

В оглавление: Практика ректификации спирта

след. →