1. Kust tuleb alkohol kui kemikaal

Etüülalkohol (etanool, veinialkohol) - C2H5OH on iseloomuliku lõhnaga värvitu vedelik. Seda saadakse toidutoorme kääritamisel, taimsete materjalide hüdrolüüsil ja sünteetiliselt - etüleeni hüdraatimisel. Puhastatud rektifikatsiooniga.
Etanooli sünteetiline saamise viis on küllaltki keeruline ja tulemuseks on tehniline rektifitseeritud alkohol, mis sisaldab suures koguses rektifikatsiooniga eraldatavaid lisandeid. Seda meetodit kasutatakse laialdaselt tööstuses.
Teine viis alkoholi saamiseks on paremini kättesaadav ja on seotud lihtsuhkrute pärmi kääritamise tehnoloogiaga. Nii saadakse tavaline vein ja seetõttu on etüülalkoholi eesnimi veinipiiritus. Selle teisenduse keemiline valem väga lihtsustatud kujul näeb välja järgmine:

C 12 H 22 O 11 + H 2 0 \u003d 4 C 2 H 5 OH + 4 CO 2 + KUUM

Need. ühest suhkrumolekulist moodustub pärmirakkude abil kaks molekuli etüülalkoholi, kaks süsinikdioksiidi molekuli ja eraldub korralik kogus soojust.
Massimuutuste suhte määramiseks piisab aatomite molaarmasside asendamisest eelmise keemilise valemiga: vesinik H = 1, süsinik C=12 ja hapnikku O = 16:

(12 12+1 12+16 11)+ (1 2+16) = 4 (12 2+1 5+16+1) + 4 (12+ 16 2),
või 342 + 18 = 184 + 176 ;

ja siis saame järeldada, et 180 kg suhkrust saadakse 92 kg alkoholi ja 88 kg süsihappegaasi. Seega on alkoholi teoreetiline saagis suhkrust 0,511 kg/kg ja arvestades etüülalkoholi tihedust (ρ = 0,8 kg/l) on see 0,64 l/kg.
Kui alkoholi saadakse mitte suhkrust, vaid suhkrut sisaldavatest toorainetest (viinamarjad, suhkrupeet, maapirn jne), siis toote suhkrusisaldust teades on sellest lihtne määrata alkoholi saagist. Näiteks kui õunad sisaldavad 12% suhkrut, siis selle tooraine mahlast saab alkoholi teoreetiliseks saagiseks (õuntest pärit mahla saagis on 70%) 54 ml/kg:

1kg (õunad) => 0,7 kg (mahl) => 0,084 kg (suhkur) => 0,054 l (alkohol).

Kõige sagedamini saadakse alkoholi tärklist sisaldavatest toorainetest (kartul, teravili jne). Seejärel ilmneb alkoholi valmistamise tehnoloogilises ahelas tärklise suhkrustamise protsess - toortärklise muundumine (hüdrolüüs) teatud ensüümide mõjul suhkruks.

(C6H10O5)n + n H2O+ENSÜÜM\u003d n C6H12O6,

ja siis toimub käärimine.
Nagu ka eelmisel juhul, saab välja arvutada, et 1 kg tärklisest saab teoreetiliselt 1,11 kg suhkrut. Teades tärklisesisaldust tooraines, saab hõlpsasti kindlaks teha konkreetse toote alkoholisaagise. Näiteks kui nisu sisaldab 60% tärklist, on teoreetiline alkoholisaagis sellisest teraviljast 0,426 l / kg:

1 kg (nisu) => 0,6 kg (tärklis) => 0,666 kg (suhkur) => 0,426 l (alkohol).

Alkoholi praktiline saagis on alati 10 ... 15% väiksem kui teoreetiline. Selliseid kaotusi peetakse normaalseks ja need on peamiselt tingitud:
ebasõbralikkus, see tähendab olukorraga, kus osa suhkrust jääb meski ega muutu alkoholiks;
ebaõige kääritamine, st kui osa suhkrust ei muutu alkoholiks, vaid mõneks muuks lisandiks;
otsesed kaod, kui osa alkoholist lihtsalt aurustub koos süsinikdioksiid kääritamise ajal või destilleerimisel ja rektifikatsioonil kaotsi läinud.

2. Soojus füüsikalised omadused vee-alkoholi lahused.

Absoluutse 100% etüülalkoholi (ES) omadused pakuvad praktilisest seisukohast vähe huvi ( Tbp = 78,3 °C 760 mm Hg juures, ρ=790κg/m3). Seetõttu käsitleme siin ES + vee binaarse (topelt) segu omadusi, mis annavad täieliku ülevaate destilleerimisseadmete tööst ja sellel rektifitseeritud etüülalkoholi tootmisest.

2.1 Alkoholi kontsentratsioon.

Kõik teavad, et ES lahustub vees väga hästi, moodustades binaarse vee-alkoholi segu (lahuse), mis võib sisaldada mis tahes koguses alkoholi.
Teatud võrdlusandmete kasutamise korral on vaja selgelt eristada kahte alkoholi kontsentratsiooni mõistet vesi-alkoholi lahuses - massi- ja mahukontsentratsioonid. Alkoholi massikontsentratsiooni kasutatakse ainult füüsikalisteks arvutusteks, põlemisprotsesside analüüsiks jne. Massikontsentratsioon on alkoholi mass lahuse massis (tähistatakse massiprotsentides või kg / kg või g / g). Sagedamini ja traditsiooniliselt kasutatakse alkoholi mahukontsentratsiooni mõistet - see on alkoholi maht lahuse mahus (tähistatakse mahuprotsentides või m3 / m3 või l / l või ml / ml) . See teatud "segadus" kontsentratsioonides tekib alkoholi erineva tiheduse tõttu ( ρ=790κg/m3=0,79g/ml) ja vesi ( ρ=1000κg/m3=1g/ml). Seetõttu on sama lahuse ruumala- ja massikontsentratsioonide erinevus märkimisväärne Järgnevalt kasutame ainult alkoholi mahukontsentratsiooni mõistet.
Alkoholi mahusisalduse määramiseks lahuses - alkoholi kontsentratsiooni vedelikus ( X) kasutatakse spetsiaalseid alkoholimõõtjaid: ASP-3 0…40%, ASP-3 40…70%, ASP-3 70…100%, ASP 95…105%, ASP-2 96…101%, termomeetriga ASPT 60 …100% . Tasub teada, et vee-alkoholi lahuse tihedus sõltub tugevalt selle temperatuurist ja kõik need seadmed mõõdavad lahuse tihedust (kasutavad Archimedese jõudu). Seetõttu langeb tegelik alkoholisisaldus lahuses kokku nende seadmete näitudega ainult 20ºC juures, mis on näidatud nende seadmete skaalal.
Tuntuimad lahendused on viin - 40% ja puhastatud alkohol - 96,4%. Muide, meski alkoholisisaldus jääb vahemikku 7 ... 12%, kuid seda kontsentratsiooni pole alkoholimõõturitega võimalik mõõta, kuna meski sisaldab jääksuhkrut ja muid tihedust mõjutavaid lisandeid. lahusest ja vastavalt moonutada seadme näitu.
ES aurud lahustuvad hästi ka veeaurus ja moodustavad nendega ühtse aurusegu, milles on alkoholisisaldus Y, mida saab määrata alles pärast nende aurude kondenseerumist – s.t. vedelikus (nagu eelmisel juhul) või vastavalt nende aurustumistemperatuurile 760 mm Hg juures. (vt allpool).

2.2 Vee-alkoholi segu keemistemperatuur.

Loomulikult on kahe aine lahuse keemistemperatuur - vesi ( tbp = 100 °C rõhul 760 mm Hg) ja etanooli ( Tbp = 78,3 °C 760 mm Hg juures) peab olema üksikute ainete keemistemperatuuride vahel. Küllastunud vee-alkoholi auru temperatuuri või selle kahekomponentse segu keemistemperatuuri (aurustumise) sõltuvus alkoholi kontsentratsioonist aurus Y näidatud joonisel 1.
Väärib märkimist, et sellel graafikul on mõni punkt A kontsentratsiooniga 96,4%, mille temperatuur on isegi madalam kui 100% etanooli keemistemperatuur.

Joonis 1 Küllastunud vee-alkoholi auru temperatuur või vee-alkoholi segu keemistemperatuur (rõhul 760 mm Hg)

2.3 Faasi tasakaal.

Faaside (vedeliku ja aurude) tasakaaluseisund on nende kooseksisteerimine, mille puhul nendes faasides ei toimu nähtavaid kvalitatiivseid ega kvantitatiivseid muutusi. Faaside tasakaal loetakse saavutatuks ainult siis, kui samaaegselt on täidetud kaks tingimust: faaside temperatuurid on võrdsed ja iga komponendi osarõhk auru- ja vedelikufaasis on võrdne. Teine tingimus tähendab, et üleminekuprotsess läbi iga komponendi faasipiiri vedelast faasist aurufaasi ja vastupidi on lõpule viidud. Need. vedela ja auru faasi koostised on stabiliseerunud ning komponentide kontsentratsioonid ühes faasis on selle ruumala igas punktis samad.
Binaarse vee-alkoholi segu puhul tähendab see teoreetiline väide väga lihtsat asja. Kui valate väikese koguse vee-alkoholi segu kontsentratsiooniga Xzh ja kuumutage see segu keemistemperatuurini, siis on alkoholi kontsentratsioon tekkivas aurus Yp. Seejärel, kui sulgete kolbi kiiresti ja loksutage tugevalt (segage auru- ja vedelikufaasid), ühtlustub temperatuur kolvis ning aur ja vedelik jõuavad tasakaaluolekusse - neis on alkoholisisaldus. Y Ja X vastavalt.
Kui selliseid katseid teha erinevate vee-alkoholi lahuste kontsentratsioonidega, on võimalik saada faasitasakaalu teatud sõltuvus - faasitasakaalu kõver. Puhta alkoholi + puhta vee binaarse segu faasitasakaalu kõvera graafik on näidatud joonisel 2.

Joonis 2 Binaarse vee-alkoholi segu faaside tasakaalukõver (rõhul 760 mm Hg)

Faasitasakaalu kõvera teoreetiline ja praktiline tähtsus alkoholi destilleerimisprotsessi seisukohalt on väga suur, kuid selle juurde tuleme tagasi hiljem jaotises “Rektifikatsioon” ja nüüd näitame, kuidas seda kõverat kasutada.
Näiteks tavapärasel alkoholikontsentratsiooniga meski destilleerimisel X= 10% auru moodustub selles sisalduva alkoholi kontsentratsiooniga Y\u003d 42% ja pärast selle kondenseerumist saame sama tugevusega kuupaiste (kondensaat, destillaat). Seega, kui kuupaiste ei ole varustatud täiendavate “kellade ja viledega”, siis teoreetiliselt on sellisel viisil tugevamat kuupaistet lihtsalt võimatu saada. Samamoodi on sama kõvera abil võimalik "ennustada" "pervacha" korduva destilleerimise tulemust - 40% destillaadist saab teise destilleerimisega 60% "kuupaistet".
Seda graafikut arvestades tasub tähelepanu pöörata diagonaalile Y=X. Tänu sellele, et peaaegu kogu tasakaalukõver asub sellest diagonaalist kõrgemal, on vee-alkoholi segu aurustamisel võimalik saada alkoholi kontsentratsioon aurudes, mis on suurem kui selle kontsentratsioon algses vedelikus. Ainus erand on punkt A- tasakaalukõvera lõikepunkt diagonaaliga, kus X = Y = 96,4%. See on aseotroopi ainsuse punkt.
Aseotroopseid ehk lahutamatult keevaid segusid nimetatakse segudeks, milles vedelikuga tasakaalus olev aur on sama koostisega kui vedel segu ( X=Y). Aseotroopsete segude destilleerimisel tekib algseguga sama koostisega kondensaat. Selliste segude eraldamine destilleerimise ja rektifikatsiooniga on välistatud.
Aseotroopi eripunktis olevat vee-alkoholi segu nimetatakse "rektifitseeritud etüülalkoholiks (SR)". Sellele punktile kaldub rektifitseerimisprotsess, see on selles protsessis alkoholi piirkontsentratsioon, ja just sellel hetkel on vee-alkoholi segul minimaalne keemistemperatuur ( Tbp = 78,15 °C 760 mm Hg juures vaata joonist 1).

2.4 Rektifitseeritud alkoholi peamised omadused

Selle toote jaoks on olemas GOST 5962-67, mis reguleerib alkoholi kontsentratsiooni rektifitseeritud alkoholis 96% kuni 96,4% ja selle koostist.
Siin on mõned puhastatud etüülalkoholi füüsikalised omadused
Vedeliku tihedus (temperatuuril 20ºС)…………….……….…. 812 kg/m3 (≈0,8 kg/l)
Aurutihedus (760 mmHg juures)………….……….. 1,601 kg/m3
Keemistemperatuur (760 mm Hg juures)……………… 78,15 ºC
Eriline aurustumissoojus……………………. 925 kJ/kg
Need andmed on aluseks alkoholi destilleerimisseadmete projekteerimisel. Ja teie jaoks on need tavalised võrdlusandmed.

2.5 Rektifitseeritud alkoholi keemispunkt ja atmosfäärirõhk.

Tuleb märkida, et SR-i keemistemperatuur sõltub oluliselt atmosfäärirõhust. Pealegi on see sõltuvus nii tugev (vt joonis 3), et alkoholi destilleerimisel näiteks elektroonilise termomeetriga registreeritud temperatuuri järgi on võimalik määrata õhurõhu täpne väärtus Sel hetkel ja kalibreerige tavaline kodubaromeeter, kasutades allolevat seost.


Joonis 3 Rektifitseeritud etüülalkoholi keemistemperatuuri sõltuvus atmosfäärirõhust

Kui kasutate destilleerimistehases ilma termomeetrita, siis see teave lihtsalt laiendab teie silmaringi ega avalda teile mingit mõju. praktiline väärtus, kuna SR-i vabanemise hetke määrate absoluutse täpsusega lõhna järgi. Kuid neile, kes on ostnud elektroonilise termomeetriga seadme, on see alkoholi keemistemperatuuri ja atmosfäärirõhu vaheline seos vahetu praktilise tähtsusega.
Tõepoolest, omades professionaalseid destilleerimisseadmeid ja Digitaalne termomeeter, mis suudab suure täpsusega lugeda alkoholiaurude temperatuuri, võite olla üllatunud, kui avastate, et selle näidud erinevad päevast päeva. Kui eile jälgisite alkoholi keemistemperatuuri 77,0 ºC ja täna - 78,0 ºC, siis see ei tähenda alkoholi koostise muutust ega destilleerimisseadme talitlushäireid, vaid ainult atmosfäärirõhu muutust: eile oli see - 730 mm Hg ja täna - 755 mmHg

3. Mesi lihtsa destilleerimise teooria ja praktika.

Lihtdestilleerimine (destilleerimine) on protsess, mille käigus toimub põhjavedelikust kõige lenduvamate komponentide ühekordne aurustamine ja nende aurude ühekordne kondenseerumine.

3.1 Lihtdestilleerimise eesmärk

Mesi alkoholisisaldus on väga madal, 6–12%. Kvaliteetse alkoholi saamiseks rektifikatsiooni teel on aga vaja kontsentreeritumat alkoholilahust, seetõttu eraldavad kõik piiritusetehased alkoholi esialgse, jämedalt veest eraldamise, mille tulemusena tooralkohol (SS) eraldatakse. saadud ja seejärel parandatakse. Sama meetodit võib soovitada ka kodutehnika puhul alkoholi valmistamisel.
Meski võib destilleerida ka destilleerimisseadmega (vt allpool). Kasutades sama rektifikatsiooni tehnikat meski destilleerimisel, saate meskist koheselt 80 ... 85% SS-i. Kuid see pole vajalik, sest SS-i selgeks parandamiseks tuleb see siiski lahjendada kontsentratsioonini 40%. Pealegi on meski destilleerimisseadmel destilleerimisel kolonni alumine osa väga sageli vahuga ummistunud.
Lisateabe saamiseks tõhus kasutamine destilleerimiskolonnis, on parem teha sellel rektifikatsioon ja 40% kuupaistet saab meskist lihtsa destilleerimisseadme abil edukalt saada.

3.2 Seadmed lihtsaks destilleerimiseks

elektriskeem lihtne destilleerija on näidatud joonisel 4. Destiller koosneb aurustuspaagist - kuubist 1 ja kondensaator-jahutist 2, mis on omavahel ühendatud harutoruga 3. Kuubik on täidetud töödeldud vedelikuga 4, mida soojendab ja aurustab soojendi 5. Jahutusvesi pidevalt voolab läbi kondensaatori-jahuti (näidatud nooltega). Destilleriga töötamise mugavuse huvides saab kuubiku kaane sisse paigaldada termomeetri 6, mis salvestab kondenseerumisele suunduvate aurude temperatuuri. Vastuvõtmise konteiner 7.

3.3 Lihtsa destilleerimisseadme kasutamine

Destiller töötab järgmiselt. Soojendi abil aetakse põhjavedelik keema. Kuubis tekkiv aur siseneb toru kaudu kondensaator-jahutisse, kus see kondenseerub ja jahutatakse. Saadud destillaat voolab vastuvõtupaaki 7.
Mis puudutab alkoholi destilleerimist, siis selle seadme töötamise ajal järgib destillaadi saamise protsess põhimõtteliselt ülaltoodud faasitasakaalu kõverat (joonis 2). Veelgi enam, alghetkel, kui alkoholi kontsentratsioon lahuses on kõrge (pruulides on see 10 ... 12%), on kõrge ka alkoholi kontsentratsioon aurudes ja sellest tulenevalt ka selle destillaadis. (42...45%). Puder ei ole aga kahekomponentne vee ja alkoholi segu, vaid sisaldab suurel hulgal sellega seotud lisandeid, mille keemistemperatuur on vee-alkoholi seguga võrreldes järjest kõrgem. Sel hetkel toru läbiva alkoholi-vee segu aurutemperatuur on umbes 90 ... 94 ° C, kuid madala keemistemperatuuriga lisandite (eetrid, atsetoonid, aldehüüdid, metüülalkohol jne) teoreetiline temperatuur kuni 65 ... 75 °C. Madal keemistemperatuuriga lisandite (mille tihedus on väiksem kui alkoholi tihedus) suurenenud kontsentratsioon algses destillaadis moonutab alkoholimõõdiku näitu ülespoole, luues illusiooni suurenenud "tugevusest". Seetõttu nimetatakse meskist saadud destillaadi esimest portsjonit pervachiks. Tegelikult pole see kontsentreeritud alkohol, vaid vee-alkoholi segu, millel on suurenenud "mürgi" kontsentratsioon.
Järgmises destilleerimisetapis on temperatuurimuutus rohkem kooskõlas teooriaga. Kasutades termomeetri 6 näitu ja kasutades joonisel 1 kujutatud graafikut, saab alati teada kondensatsiooni mineva alkoholiauru Y kontsentratsiooni. Järk-järgult väheneb alkoholi kontsentratsioon destillaadis ja vastavalt väheneb ka selle kontsentratsioon destillaadis, mida näitab termomeetri 6 temperatuuri tõus. Kui temperatuur on jõudnud 100 °C-ni, tähendab see, et põhjavedelik on täielikult otsa saanud ja kuubikust aurustub ainult vesi.
Vaatamata sellele, et nullpunkti lähedal (joonis 2) on alkoholi kontsentratsioon aurudes 8 korda suurem kui selle kontsentratsioon vedelikus, viiakse destilleerimisprotsess tavaliselt lõpule aurutemperatuuril 97…98°C. See on tingitud asjaolust, et sellest hetkest algab fuuseliõlide ja muude sabalisandite intensiivsem aurustamine.
Lihtsa destilleerimisseadmega meskist saadud alkoholi keskmine kontsentratsioon destillaadis (tüüpiline "kuupaiste") ei ületa tavaliselt 40%. Tüüpiline temperatuurimuutuste ajaline graafik lihtsa destilleerimise ajal on skemaatiliselt esitatud joonisel 5.


Joonis 5 Auru temperatuuri muutus lihtsa destilleerimise ajal

Võite uuesti destilleerida 40% destillaadi ja saada kontsentreerituma ≈ 60% alkoholilahuse (vt joonis 2). Seejärel saate seda protsessi korrata mitu korda, kuni alkoholi kontsentratsioon destillaadis on umbes 90 ... 94%. Siiski peaksite koheselt tähelepanu juhtima asjaolule, et sel viisil saadud "alkohol" sisaldab kõiki meski algselt sisalduvaid lisandeid. See tähendab, et pärast sellise "alkoholi" lahjendamist veega kuni 40% saate sama "kuupaiste" nagu pärast esimest destilleerimist.
Selle meskist alkoholi eraldamise meetodi puhul on kvaliteetse viina saamiseks vaja keerulist, mõnikord väga kallist ja suurte alkoholi- ja elektrikadudega puhastus- ja kordusdestilleerimiskaskaade.
Seetõttu on selline kvaliteetse viina saamise viis ammu ajalukku läinud!
Kvaliteetse viina saamiseks on hetkel veel üks, lihtsam viis, mille põhiolemus on saada SS-st (“moonshine”) koheselt lisanditest puhastatud 96% rektifitseeritud alkohol ja seejärel lahjendada see hea veega. viinalahuse kontsentratsioon. See meetod nõuab spetsiaalseid ja üsna keerukaid destilleerimisseadmeid.

4. Rektifikatsiooni teooria

Rektifikatsioon on soojus- ja massiülekandeprotsess, mis viiakse läbi kontaktelementidega (pakend, plaadid) vastuvoolu kolonniseadmetes. Destilleerimise käigus toimub pidev vahetus vedeliku ja aurufaasi vahel. Vedelfaas on rikastatud kõrgema keemistemperatuuriga komponendiga ja aurufaas madalama keemistemperatuuriga komponendiga. Soojus- ja massiülekande protsess toimub kogu kolonni kõrgusel kolonni ülaosas moodustuva allavoolava destillaadi (tagasivoolu) ja ülespoole tõusva auru vahel. Soojus- ja massiülekande protsessi intensiivistamiseks kasutatakse kontaktelemente, mis suurendavad faaside interaktsiooni pinda. Düüsi kasutamisel voolab flegm õhukese kilena alla oma arenenud pinnale. Aluste puhul läbib aur paljude mullide kujul, mis moodustavad arenenud kontaktpinna, kandikul oleva vedelikukihi.

4.1 Parandamise eesmärk

Rektifikatsiooni eesmärk üldiselt on vedelate segude selge eraldamine eraldi puhasteks komponentideks.
Alkoholi destilleerimisel on põhiülesanne saada SR 40% SS-st, mille ES kontsentratsioon on selles vähemalt 96% minimaalse võõrlisandite sisaldusega. Selleks viiakse SS-i parandamise protsess korraga läbi spetsiaalsel alaldusseadmel. See seade võimaldab eraldada vee-alkoholi segu eraldi aseotroopseteks fraktsioonideks, mis erinevad keemistemperatuuri poolest. Üks neist fraktsioonidest on söödav puhastatud alkohol.

4.2 Seadmed destilleerimiseks

Tööstuses kasutatakse pideva tööga destilleerimisseadmeid. Nendes seadmetes segatakse kolonni põhjas 85% SS ja ülekuumendatud veeaur ning muudetakse temperatuuril ≈94°C ≈40% küllastunud vee-alkoholi auruks (vt joonis 1). See aurusegu siseneb pidevalt destilleerimiskolonni, kihistub piki selle kõrgust eraldi fraktsioonideks, mida võetakse pidevalt ja teatud kiirusega kolonni erinevatest osadest. Selliste pidevate kolonnide normaalse töö tagamiseks on vaja üsna keerukaid ja kulukaid automatiseerimiselemente.
Keemilistes ja füüsikalistes laborites kasutatakse tavaliselt partiide destilleerimise kolonne, mis ei vaja automatiseerimist. Need kolonnid on varustatud ainult elementaarsete vahenditega valiku, temperatuuri reguleerimise ja kolonni rõhulanguse manomeetrilise mõõtmise reguleerimiseks.
Perioodilise destilleerimistehase skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 6. Paigaldus koosneb aurustuspaagist - kuubik 1 ja kuubiku kaanele vertikaalselt paigaldatud destilleerimiskolonnist. Kuubik täidetakse töödeldud vedelikuga 4, mida kuumutatakse ja aurustatakse soojendiga 5. Kolonnis on destilleerimisosa 9 ja kolonnipea 10. Kolonni destilleerimisosa on toru 11, mis on väljast kaetud soojusisolatsiooniga 12. ja seest täidetud kontaktelementidega 13. Kolonnipeaks on süsteemi harutorud 3, millega vastavalt skeemile on ühendatud: termomeeter 6, kondensaator 2, jahuti 14 ja valikuregulaator 15. Destillatsiooniosa põhjas kolonnile paigaldatakse tavaliselt manomeetriline toru 16, et mõõta kolonni rõhulangust. Jahutusvesi voolab pidevalt läbi jahuti 14 ja kondensaatori 2.

4.3 Destilleerimiskolonni töö.

Destilleerimisseade töötab järgmiselt. Soojendi abil aetakse põhjavedelik keema. Kuubis moodustunud aur tõuseb kolonni 9 destilleerimisosa kaudu üles ja siseneb kondensaatorisse 2, kus see täielikult kondenseerub. Osa sellest kondensaadist (flegmast) naaseb kolonni destilleerimisossa ja teine ​​osa läbib jahutit 14 ja voolab destillaadi 7 kujul vastuvõtupaaki 8. Flegma ja destillaadi voolukiiruste suhe tagasivoolu nimetatakse tagasijooksu suhteks ja see seatakse selektsiooniregulaatori 15 abil. Kogu kolonni destilleerimisosa kõrgusel toimub allavoolava flegma ja üles tõusva auru vahel soojus- ja massiülekande protsess. Selle tulemusel koguneb põhjavedeliku kõige kergem keemistemperatuuriga (madalaima keemistemperatuuriga) komponent auru ja röga kujul kolonni pähe ning pärast seda “numbrijärjekord” (allapoole vee kõrgust). veerus) moodustub ise. "Arv" selles järjekorras on iga komponendi keemistemperatuur, mis veeru allapoole laskudes suureneb. Regulaatori 15 abil toimub nende ainete aeglane ja järjestikune valik vastavalt nende järjestusele. Igal hetkel võetud aine “arv” registreeritakse termomeetriga 6. Seda temperatuuri teades, võttes arvesse atmosfäärirõhku, on võimalik täpselt näidata antud ajahetkel võetud destillaadi põhiainet.
Selguse huvides toome kõige lihtsama ja selgema näite laboratoorsest korrigeerimisest. Valage aurustusnõusse atsetoon (20 ml), metüülalkohol (30 ml), etüülalkohol (50 ml) ja vesi (100 ml). Kuupvedeliku koguhulk on 200 ml. Teostame rektifikatsiooni hetketemperatuuri ja saadud destillaadi hetkemahu 7 registreerimisega. Valitud destillaadi kogumaht viiakse 120 ml-ni, ülejäänud põhjavedeliku (vee) maht on 80 ml. . Kirjete põhjal koostame destillaadi hetkemahu põhjal temperatuurimuutuste graafiku (joonis 7). Graafikul on selgelt näha neli horisontaalset osa. α (tk = konst) ja kolm üleminekujaotist β nende vahel. Krundid α on algsegu üksikud puhtad komponendid ja üleminekusektsioonid β on vaheained, mis koosnevad kahe puhta naaberkomponendi segust. Laske rektifitseerimisprotsessil toimuda atmosfäärirõhul 760 mm Hg, siis saab iga etapi "kõrguse" ja "pikkuse" järgi hõlpsasti järeldada esialgse segu kvalitatiivset ja kvantitatiivset koostist:

Rektifitseerimise käigus saab iga üksiku ja vaheaine võtta eraldi vastuvõtumahutitesse 8, mis võimaldab mitte ainult esialgse segu kvalitatiivset ja kvantitatiivset analüüsi, vaid ka kõiki selle komponente eraldi hankida.


Joon.7 Temperatuuri muutus 4-komponendilise vedeliku rektifikatsiooni ajal

4.4 Mis on "teoreetiline plaat" ja kui palju neid vaja on?

Vaadelgem hoolikamalt binaarse vee-alkoholi segu faaside tasakaalukõverat, mis on näidatud joonisel 2. Nagu näites näidatud, saab 10% alkoholilahusest lihtsa destilleerimisega saada 40% lahuse. Siis saab 40% lahusest samamoodi 60% lahuse.
Faasi tasakaalukõverale on lihtne ehitada järjestikuste sammude seeriat 10-40; 40-60; 60-70; 70-75; jne. ja veenduge, et 96% alkoholisisalduse saavutamiseks lõppdestillaadis on teoreetiliselt vaja vähemalt 9 ... 10 sellist järjestikust destilleerimist.
Iga sellist destilleerimisetappi nimetatakse tinglikult teoreetiline plaat (TT). TT kogus tähendab füüsikaliselt destilleerimiste arvu, mis on vajalik 96% alkoholi saamiseks selle 10% puhta alkoholi lahusest puhtas vees.
Teoreetilist plaati nimetatakse mõnikord (ja nüüd üha enam) massiülekandeüksuseks või ülekandeüksuseks (TU).
Praktikas pole meil kunagi puhast alkoholi ja vee segu (kui see pole hea viin). Praktikas on ainsaks alkoholi sisaldava vedeliku allikaks rektifitseeritud alkoholi saamiseks puder või kuupaiste. Mõlemad lahused sisaldavad lisaks veele ja alkoholile vähesel määral (mahu järgi) lisandeid. Nendes lisandites leiti aga umbes 70 erinevat komponenti, mille keemistemperatuur on lähedane rektifieeritud alkoholi keemistemperatuurile. Veelgi enam, paljud neist "suure naudinguga" lisanditest moodustavad koos alkoholi ja veega rektifitseeritud alkoholi mitmekomponendilise aseotroopi, millel on halvenenud maitseomadused.
Kogemus näitab, et kvaliteetse alkoholi saamiseks ülaltoodud “esmaallikatest” on vaja vähemalt 25 ... 30 TT või, mis on sama asi, 25 ... 30 EP.

4.5 Füüsiline plaat ja kuidas see erineb teoreetilisest.

Kandikuid kasutatakse tavaliselt kontaktelementidena suurtes destilleerimiskolonnides. Iga sellist veerus asuvat plaati nimetatakse füüsiline plaat (FT). Sellise plaadi, nagu iga teise kontaktseadme, eesmärk on tagada vedeliku ja auru faaside vahel kõige tihedam kontakt, et saavutada nende vahel maksimaalne tasakaaluseisund.
Plaadid töötavad järgmiselt. Arenenud pinnaga mullide kujul aur läbib plaadil asuva tagasijooksukihi. Sellise "mullitamise" tulemusena intensiivistub soojus- ja massiülekanne vedeliku ja auru faaside vahel. Kuid pärast auru läbimist ühest plaadist ei saavutata faaside vahelist tasakaalu. Auru ja vedela faasi oleku erinevuse mõõt nende tasakaaluolekust on efektiivsustegur (COP) nõud.
Klassikaliste taldrikute puhul on kasutegur umbes 50-60%. Need. ühele CT-le vastava faasitasakaalu oleku saavutamiseks kulub umbes kaks PT-d. Seega on destilleerimiskolonnis 40 HP rakendamiseks vaja sinna paigaldada umbes 80 jalga klassikalise disainiga.

4.6 Otsik ja kus on "teoreetilised plaadid" selles.

Kolonnist alla voolava flegma ja üles liikuva auru edukaks koostoimeks võib kasutada mis tahes muid kontaktelemente, mis suurendavad selle interaktsiooni pindala ja tõhusust.
Üliväikese läbimõõduga (10-30 mm) destilleerimiskolonnide puhul on kontaktelement tõhusam kui kandik otsik. Pakkimine täidab kogu kolonni destilleerimisosa sisemahu. Seal on palju erinevat tüüpi düüsid, näiteks tavalised düüsid - Spraypack, Sulzer, Stedman; kaootiline (hulk) - Lessingi, Pali, Berli keraamilised rõngad, kõige tavalisem - traatspiraal-prismaatiline otsik.
Soojus- ja massiülekandeprotsess sellistel kontaktelementidel on pidev ning faasitasakaalu seisund, mis on võrdne ühe HP-ga, tekib pärast seda, kui aur ületab täidise teatud kõrguse. Ja siis räägitakse tavaliselt pakkekihi kõrgusest, mis võrdub ühe HP-ga, st. pakitud kolonnide puhul kasutatakse tavaliselt mõistet - plaadi teoreetiline kõrgus VTT või ülekandeüksuse kõrgus VEP (praegu kasutatakse sagedamini).
Seda kõrgust hinnatakse tavaliselt millimeetrites, mistõttu on lihtne võrrelda ühe või teise pakkimise efektiivsust selle WEP järgi ja arvutada kolonni kogu destilleerimisosa kõrgus. Näiteks 30 mm kolonni siseläbimõõduga spiraalprismaatilise tihendi puhul on WEP 20 ... 25 mm ja Sulzer-tüüpi tihendi puhul on WEP 15 ... 20 mm .
Pakendite puhul sõltub ülekandesõlme kõrgus tugevalt kolonni läbimõõdust ja suureneb selle suurenedes kiiresti. Seetõttu ei kasutata selliseid tõhusaid pakitud kontaktelemente suurtes tööstuslikes destilleerimistehastes, vaid neid kasutatakse eranditult laboriseadmetes.
Selle vähetuntud kontaktelemendi välimust tajuvad paljud omamoodi filtrina, millel peab veerus olema teatud kasutusiga. Siiski ei ole. Täitematerjal on kolonni soojus- ja massiülekande kontakttäiteaine, mille kaudu voolab alla puhas destillaat ja üles tõuseb puhas aur. Seega, kui need mõlemad komponendid tõesti ei sisalda võõrkehi (põhjavedelikust vaht kolonni ei satu), siis täidab see “filter” kolonni sees lõpmatult oma soojus- ja massiülekande funktsioone.

4.7 Veeru läbilaskevõime. Veeru üleujutus.

Ükskõik, milliseid kontaktelemente kolonnis kasutatakse, jääb destilleerimiskolonni tööskeem muutumatuks - flegm voolab alla ja aur liigub üles.
Sellise faaside liikumise juures tekib teatav auru piirav kiirus, mille juures flegma allapoole liikumist tagavad gravitatsioonijõud ei suuda ületada auru vastukiiruse survet. Need. auru kiiruse kasvades aeglustab flegm kõigepealt allapoole suunatud voolukiirust ja seejärel lihtsalt peatub (rippub kolonnis) ja hakkab kogunema oma destilleerimisossa. edasi minema kolonni üleujutus.
Veeru üleujutamine on selle töö konstruktsioonist väljas režiim. Selles olekus ei tohi veerg olla pikem kui 30 ... 60 sekundit. Selle aja jooksul täidab flegm kõigepealt kolonni destilleerimisosa sisemise õõnsuse, seejärel deflegmaatori ja seejärel väljutatakse see kolonnist läbi deflegmaatori ülemise liitmiku. Kolonni üleujutust saab tuvastada kolonnis aset leidva rõhulanguse järgi või seda on selgelt kuulda kolonnis spetsiifilise uriseva mürana. Selleks, et vältida destilleerimisseadme üleujutamist, tuleb rangelt järgida iga üksuse passis sätestatud kasutussoovitusi.
Auru piirava kiiruse määravad kontaktelemendid ise, mis segavad kolonni sisemise osa. Erinevatel kontaktelementidel on oma piirituse auru kiirus kolonni täisosas, mis jääb vahemikku 0,5 ... 1,2 m / s. See on ja maksimaalne läbilaskevõime kolonni, mida tavaliselt väljendatakse auru massivoolukiirusena (kg/h) läbi kolonni täisosa pindalaühiku (m2). Selle väärtus erinevatele kontaktelementidele jääb vahemikku 2000…7000(kg/h)/m2.
Teatud kontaktelementidega veerg võib olla "koormus" ja vähem auru. Paljude kontaktelementide maksimaalne efektiivsus (plaadi ja EPP tihendi efektiivsus) saavutatakse aga siis, kui kolonn töötab üleujutusseisundi lähedal. Seetõttu on kõik destilleerimiskolonnid ette nähtud töörežiimi jaoks, mis on piirväärtusele võimalikult lähedal ribalaius veerud.
Kolonni läbiva alkoholiauru (aurustumissoojusel SR 925 kJ/kg) massivoolukiiruse määrab täielikult aurustuspaaki toide. Näiteks 1 kW tehnoloogilise võimsusega moodustub ajaühikus järgmine kogus alkoholiauru:

Seetõttu laaditakse alaldamise etapis kolonni ainult tehnoloogiline võimsus (Wt), mis on märgitud teie paigaldamise passis. Kui suurendate sisendvõimsust, suurendate aurustunud alkoholi kogust ja sellest tulenevalt suurendate selle auru kiirust läbi kolonni. Selle tulemusena ujutatakse veerg koos kõigi sellest tulenevate tagajärgedega üle.
Tuleb märkida, et kolonni üleujutamine võib toimuda ka aurustuspaagile antud protsessi nimivõimsusel (õigel). Sellel veeru ebatavalisel käitumisel on ainult kolm põhjust.
Esimene põhjus on kas kolonni alumise osa ummistumine vahuga, näiteks meskist, või aurustuspaagi ülevool töödeldud vedelikuga. See on aurustuspaagi täitmise kasutusjuhendi otsene rikkumine.
Teiseks põhjuseks on võrgu suurenenud pinge (üle 230 V), mis toob kaasa tehnoloogilise kütteelemendi soojusvõimsuse tõusu.
Kolmas põhjus on õhurõhu tugev langus või katse kolonni kasutada mägismaal. See põhjus väärib erilist tähelepanu.

4.8 Atmosfäärirõhk ja kolonni stabiilne töö.

Kolonni töö on ette nähtud siserõhu jaoks kolonnis 720…780 mm Hg. Ja sellest ajast peale Kuna kolonnil on deflegmaatori ülemise liitmiku kaudu tingimata ühendus atmosfääriga, on see rõhk ka selle tööks optimaalne atmosfäärirõhk. Mõelgem välja, kuidas atmosfäärirõhk võib kolonni tööd mõjutada ja kuidas juhtida kolonni tööd mägismaal.
Nagu oli näidatud eelmise jaotise näites (kolonni üleujutuse kohta), aurustab 1 kW soojusvõimsus 3,89 kg alkoholiauru tunnis. See auru massivoolukiirus normaalrõhul 760 mm Hg. (alkoholi auru tihedus - 1,6 kg / m3) vastab täpselt määratletud mahuvoolule - 2,43 m3 / h, mis läbib kolonni täisosa (näiteks Ф30mm) kiirusega 0,96 m / s. Kui atmosfäärirõhk langeb 700 mm Hg-ni, siis alkoholiauru tihedus väheneb 1,47 kg/m3-ni, auru mahuline voolukiirus suureneb 2,64 m3/h-ni ja vastavalt suureneb selle kiirus kolonni täisosas 1,04 m /Koos. Kui see kiirus on piiratud, siis kolonn ujutab üle.
Atmosfäärirõhu tõusuga, vastupidi, väheneb alkoholiauru kiirus, mis mõnevõrra vähendab kolonni eraldamise efektiivsust, kuid seda on lihtne kompenseerida tagasivoolu suhte reguleerimisega (vt allpool).
Kolonnide projekteerimisel on selle konstruktsioonis ette nähtud teatud "reservid", et tagada kolonni stabiilne ja optimaalne töö, võttes arvesse kontaktelementide valmistamise täpsust, tehnoloogilisi kütteelemente (nende võimsuse levikut), võimalikke õhurõhu muutusi ja nii edasi. Siiski on igal destilleerimiskolonnal teatud "isiklikkus" ja "urg", mida peate tunnetama ja õigesti kasutama.
Kui teie konkreetse veeru atmosfäärirõhu üleujutuslävi on teie piirkonna minimaalsest võimalikust rõhust tunduvalt madalam, ei pruugi te seda probleemi kunagi kogeda. Kui see juhtub aeg-ajalt, siis soovitame teil väga madala õhurõhuga päevadel mitte parandustööd teha.
Kui destilleerimiskolonni töö toimub ainult kõrgmäestikualadel, siis on põhjavedeliku aurustumiskiiruse reguleerimiseks vaja kasutada LATR-i (laboris reguleeritav autotransformaator) või mõnda muud pingeregulaatorit.

4.9 Kolonni rõhulang ja selle mõõtmine.

Kui kolonni töörežiim on kavandatud, tagavad sisemised kontaktelemendid arvutusliku takistuse alkoholiaurude liikumisele piki kolonni. Need. kolonni alumises osas on rõhk kõrgem kui selle ülemises osas (reflukskondensaator). Ja kuna rõhk deflegmaatoris on võrdne atmosfääri rõhuga, räägivad nad tavaliselt sellest rõhu langus kolonnis ∆P.
Selle suurusjärk ∆P(takistust) on lihtne jälgida vedelikusamba kõrguse järgi spetsiaalses manomeetrilises torus, mis asub kolonni põhjas (vt joonis 6). Kui kolonn ei tööta, on selles torus olev vedelik madalamal tasemel. Kolonn on vaja viia töörežiimi, rõhk kolonni põhjas suureneb ja vedeliku kolonn, tasakaalustades diferentsiaali ∆P, tõusta teatud kõrgusele H, seotud vahekorra erinevusega ∆P = ρgΝ(kus: ρ - vedeliku tihedus, g = 9,81 m/s2). Kolonni normaalse töötamise ajal peab vedelikusammas olema kindlal ja püsival kõrgusel. H. Selle rõhu languse suurus - vedelikusamba kõrgus ei ületa 350 mm.
Selle veeru abil on väga mugav seadistada aurustuspaagile antavat arvutuslikku võimsust, st. saate selgelt määrata kolonni optimaalse koormuse rõhulanguse abil.
Selle "mõõteseadmega" saate hõlpsalt määrata kolonni üleujutuse hetke. Manomeetrilises torus olev vedelikusammas hakkab kolonni üleujutamise hetkel kiiresti kasvama tänu tagasivoolu kuhjumisele kolonni sees, mis suurendab koheselt vastupanu auru liikumisele.

4.10 Refluksi number ja kuidas seda õigesti seadistada.

Joonisel 8 on näidatud peamised massivood destilleerimiskolonnis. Aurutatud aurukuubikus Mn = M läbib kolonni destilleerimisosa ülespoole, kondenseerub püstjahutis täielikult ja muutub destillaadiks Md = M. Osa sellest destillaadist E võetakse ära ja selle teine ​​osa viiakse tagasi kolonni ja seda nimetatakse flegmiks R. Nad ütlevad ka, et flegm saadetakse tagasi veergu niisutamine selle kontaktelementide (niisutamine).
Väärib märkimist, et M=R+E.
Reflukssuhe: V=R/E on flegma hulga suhe R tagasi kolonni väljavõetud destillaadi koguseni E.
Kui alkoholivalikut pole E = 0, seejärel kogu destillaat tagasijooksu kujul R=M naaseb veergu. Siis öeldakse, et veerg töötab iseenda jaoks ja veeru tagasivoolu number selles olekus on võrdne lõpmatusega - V=∞. Selles olekus on kolonni maksimaalne eraldusvõime ja teoreetiliste plaatide arv selles suureneb.
Kui valik on täielikult avatud E=M, siis tagasivoolu kolonni ei naase R = 0. Siis on tagasijooksuarv null. Sel juhul "kuivavad" selle kontaktelemendid kolonnis flegma puudumise tõttu täielikult, soojus- ja massiülekandeprotsessid peatuvad ning destilleerimiskolonn muutub tavapäraseks "kuupaistelise paigaldise" olekuks. Loomulikult on see transformatsioon ajutine ja pöörduv - ilma kolonnis esinevate füüsiliste häireteta.
Kvaliteetse alkoholi saamiseks peab flegma arv olema vähemalt V≥3. See tähendab, et 4 osast deflegmaatoris moodustunud destillaadist saab ära võtta ainult 1 osa ja 3 osa tuleb tagasi saata kolonni, et selle kontaktelemente niisutada. Ainult sel juhul ei rikuta kolonnis soojus- ja massiülekandeprotsesse.
Emax = ¼M.
Pidage meeles, et alkoholivaliku vähendamisega parandate selle kvaliteeti.
Kui tagasijooksu suhe on kolonni õigeks tööks nii oluline, siis tahaksin anda selge ja lihtsa soovituse selle seadistamiseks valikuregulaatoriga.
VALIKUREEGEL:
1. valik (peamine):
Stopperi ja mõõtesilindri abil seadke passis soovitatud valik.
Valik 2 (testimine mis tahes fraktsiooni jaoks):
Valik valiti õigesti, kui temperatuur kolonnis ei langenud 2–3 minutit pärast selle lõppemist.

4.11 Võimsus, jõudlus, reservid.

Destilleerimisetapis tuleks kolonni varustada ainult see tehnoloogiline võimsus ( Wt), mis on märgitud teie installi passis. Sel juhul töötab kolonn ilma üleujutuseta ja tagab maksimaalse eraldamise efektiivsuse.
Nii näiteks 1 kW tehnoloogilise võimsusega aurustub see teoreetiliselt täielikult teatud kogus alkoholi aurud:

pärast nende aurude kondenseerumist püstjahutis moodustub 4,86 ​​l / h destillaati.
Rektifikatsiooniprotsessi rakendamiseks, nagu eespool märgitud, saame teoreetiliselt valida ainult ¼ kogu tagasijooksukondensaatoris moodustunud destillaadist, mis on Emax = 1,2 l/tunnis. See väärtus on paigaldise piirav teoreetiline jõudlus alkoholirežiimis sisendvõimsusega 1 kW.
Meie ettevõte alahindab veidi teoreetilise tootlikkuse väärtust ja soovitab teha valiku mitte rohkem kui enom= 1 l/tunnis. See on tingitud asjaolust, et kogu soojustehnoloogiline võimsus ei tööta aurustamiseks, kuna esineb soojuskaod. Need kaod on peamiselt seotud aurustusanuma suurusega ega ületa tavaliselt 10...15%. Kui aga aurustipaagi mahtu oluliselt suurendada, võivad need kaod ületada meie 20% mahureservi.
Seega on teie veeru jaoks täpselt määratletud tehnoloogiline võimsus ja täpselt määratletud valik, mida reguleerib parandusprotsess. see tähendab TOIMIMISREEGEL:
1 kW tehnoloogilisest võimsusest saab toota vaid 1 liitri/tunnis kvaliteetset rektifitseeritud piiritust.
See reegel kajastub meie installatsioonide nimedes, sest. Meie universaalsete seadmete testimine ja katsetamine toimub selle tüüpilise ja enim uuritud vedelikuga - etüülalkoholiga.

5. Alkoholi destilleerimise praktika

Nagu juba märgitud, leiti meski lisanditest umbes 70 erinevat komponenti: happed, atsetoonid, estrid, aldehüüdid, kerged ja rasked alkoholid, fuselõlid jne. Lisandid tekivad virde valmistamise ajal, kuid kõige enam kogunevad need kääritamise ajal ja destilleerimisel satub meski peaaegu täielikult SS-i.
Rektifikatsiooni peamine ülesanne on puhastatud alkoholist lisandite selge eraldamine.
Lisandite kogus dehüdreeritud destillaadis (st destillaadis miinus vesi) ei ületa tavaliselt 6%. Konkreetne “jäätmete” kogus sõltub tavaliselt meski valmistamise tehnoloogia jälgimise täpsusest. Paljusid neist lisanditest on SR-st raske eraldada ja ainult õige töö destilleerimisseadmetega võimaldab teil neist vabaneda puhastatud alkoholi kaubanduslikus osas.
Praktilisest vaatenurgast võib kõik SS-s olevad lisandid (eelmainitud 6%) jagada SR-i keemistemperatuuri järgi kahte rühma ( keetmine = 78,15 °C 760 mm Hg juures):
- pea (≈ 2,5%);
- aheraine (≈ 3,5%).
Pealisand sisaldab kõiki aineid, mille keemistemperatuur on väiksem kui 78,15 °C ja enne (destilleerimisprotsessi ajaks) SR-i ilmumist destilleerimiskolonnist. Just need lisandid hõivavad destilleerimiskolonnist valimiseks esimese (pea) rea ja just nende taga seisab omakorda SR. Nendest ainetest on tuntuimad metüülalkohol ( Tbp = 64,7 °C) ja lisandite aldehüüdrühm, milles keema mõnevõrra väiksem, kuid väga lähedal keema SR.
Saba lisandid hõlmavad kõiki aineid, mille keemistemperatuur on kõrgem kui 78,15 °C need ained destilleeritakse kohe pärast SR-i. Just nemad võtavad oma koha KP üldjärjekorra lõpus. Nende ainete hulgas on kõige kuulsam füseliõlide rühm ( keema veidi suurem, kuid väga lähedal keema SR).

5.1 Kolonni tööks ettevalmistamine.

a) Monteerige destilleerimisseade passis märgitud viisil kokku.
b) Kui destilleerimisel kasutatakse destilleerimiskolonni, täitke destilleerimiseks aurustuspaak 2/3 mahust meskiga.
Rektifikatsiooniks täitke aurustuspaak 3/4 mahust tooralkoholiga, mille kangus ei ületa 35–45%.
c) Sulgege valik.
d) Kontrollige sõlme tihedust.
e) Lülitage sisse jahutusvee vool.
f) Lülitage sisse põhjavedeliku kuumutamine.
Kolonni tööks ettevalmistamise koguaeg ei kesta tavaliselt rohkem kui 5-20 minutit ja sõltub kõigi seadmete oskustest ja valmisolekust tööks (kohas, kus seade on ühendatud toiteallika ja vesijahutusvõrguga).

5.2 Parandusprotsess.

Rektifikatsiooni protsessi juhitakse ja reguleeritakse termomeetri näidu järgi. Tüüpiline sõltuvus temperatuurimuutusest t ajas on näidatud joonisel 9, mis näitab viit perioodi:

Joonis 9 Temperatuuri muutus alkoholi destilleerimisel.

A) küte.

Aurustuspaagis olevat SS-i soojendavad kõik sellesse paigaldatud kütteelemendid koguvõimsusega - w. Mõne aja pärast hakkab kuubis olev SS keema ja algab kolonni järkjärguline kuumutamine tõusva auruga. Siinkohal tuleb koheselt üle minna tehnoloogilisele võimsusele Wt paigalduspassis märgitud.
Kui sellist lülitit ei tehta, lämbub kolonn mõne sekundi pärast. PIDage meeles, et kolonn ei saa selles olekus olla kauem kui 30–60 sekundit, vastasel juhul täituvad kolonn ja deflegmaator destillaadiga üle ja selle avariiväljastus algab deflegmaatori ülemise liitmiku kaudu väljapoole. Kui jäite keemise alguse hetkest siiski mööda ja kolonn lämbus, peate leppima alkoholikadu ja kolonni välja lülitama. Seejärel oodake, kuni lämbumisprotsess peatub, ja lülitub sisse Wt.
Pärast kolonni soojendamist täheldatakse temperatuuri hüpet, mis märgitakse termomeetriga.

B) Stabiliseerimine.

Kolonn töötab tehnoloogilise võimsusega Wt. Valik blokeeritud E=0. Veerg töötab enda jaoks, tagasijooksu number V=∞. Termomeetri näitu jälgides oodake, kuni temperatuur langeb ja stabiliseerub madalaimal tasemel.
Sel hetkel toimub pea (madala keemistemperatuuriga) fraktsioonide eraldamise ja kogunemise protsess kolonni ülemises osas. 10-15 minuti pärast on see protsess lõpule viidud ja temperatuur kolonni ülemises osas saavutab minimaalse väärtuse ja stabiliseerub 3-5 °C madalamal eeldatavast keemistemperatuurist CP. Selle erinevuse väärtus sõltub madala keemistemperatuuriga fraktsioonide koostisest ja kogusest SS-s. Eeldatav keemistemperatuur CP tc saab määrata hetkel valitseva atmosfäärirõhu järgi, kasutades joonisel 3 toodud graafikut.
Kui teil pole termomeetrit, laske kolonnil 15 minutit iseseisvalt joosta. Kui see protsess venib kauemaks, läheb see ainult paremaks. Selle punktiga saate täpsemalt eraldada kõik veergu kogunenud pea lisandid.
Kui töötate elektroonilise temperatuuri võrdlusseadmega, saate kolonni stabiliseerumise lõpu täpsemalt määrata temperatuuri erinevuse järgi.

C) Peafraktsioonide valik.

Peafraktsioonide valimine peaks toimuma võimalikult aeglaselt (suure tagasijooksuarvuga). Aeglane valik ei “määri” murdosa mööda kolonni ega võta kaasa ka sellele järgnevaid murde. Kuna peafraktsioonis on vähe, kuid väga erinevaid aineid, on see destillaadi osa tegelikult üks suur üleminekuala ( β joonisel 7) pea lisandite hulgast puhtaks SR-ks.
Sest korralik korraldus sel raskel parandusperioodil valiku tegemisel saame soovitada järgmist lähenemist, mis seisneb etapi lahtilükkamises " IN” , kolmel järjestikusel võrdsel ajavahemikul.

Selline peafraktsioonide valiku korraldamise skeem tagab teile:

• peafraktsioonide täielik eraldamine kuubist ja nende täielik puudumine neile järgnevas toidufraktsioonis SR;
• peafraktsiooni minimaalne maht ja CP toidufraktsiooni puudumine selles;
• lähenemine SR põhifraktsioonile väikese 50% tootlikkusega.

See periood lõpeb temperatuuri langemisega 0,1-0,05˚C madalamale tc. Tavaliselt leitakse, et SR-s praegu esinevate madala keemistemperatuuriga lisandite kogus, mis põhjustab SR-i keemistemperatuuri sellist langust, vastab vastuvõetavatele toidustandarditele.
Praktikas on kõige täpsem vahend peafraktsioonide valimisperioodi lõpu ja toidu SR-i valimise alguse kohta otsuse tegemiseks tavaline “inimese nina”.
Saadud destillaadi lõhna kontrollimine toimub järgmiselt:

• tilgutage mõni tilk valitud destillaati peopessa;
• hõõruge see loik üle kogu peopesa pinna;
• too peopesa näo juurde ja hinga peopesast aurustunud destillaati nina kaudu sisse.

Selline kiire ja üsna täpne analüüs on teile alati alkoholi kõrvaldamisel abiks.
Sel perioodil saadud peafraktsioonide koguhulk moodustab 1...3% eeldatavast alkoholikogusest ja sõltub lähteaine kvaliteedist. PIDage meeles, et peafraktsioonide destilleerimisel saadud destillaat ei ole toidutoode, kuna koosneb peamiselt eetritest, atsetoonidest, aldehüüdidest ja muudest mürgistest ainetest ning seda saab kasutada AINULT tehnilistel vajadustel, näiteks lahustina.

D) Toidu alkoholifraktsiooni valik.

Paigaldage uus, puhas ja suur vastuvõtukonteiner. Suurenda valikut kuni enom, mis jääb kehtima kogu parandusprotsessi lõpuni. Kontrollime seda valikut stopperi ja gradueeritud silindriga. 5-10 minuti pärast kontrollige termomeetri näitu. Kui kõik tehti õigesti, siis termomeetri näidud ei muutu. Pealegi jääb see temperatuur muutumatuks kogu toidufraktsiooni valimise perioodi jooksul.
Sellest hetkest saadud SR on kvaliteetne toiduaine. Selle koostis (paljude jaoks isegi lõhna järgi eristamatu) muutub aga järk-järgult ja selle võib jagada kolmeks osaks:

• esimesed 5% SR kogumahust sisaldavad endiselt jälgi peafraktsioonidest
• keskosa - umbes 80% SR kogumahust on täiesti puhas
• ja 5% SR kogumahust enne selle režiimi lõppu hakkab omandama jääkjääkide jälgi.. Viimast märkust arvestades võib soovitada toidufraktsiooni valimiseks ette valmistada kaks eraldi märgistatud anumat, mida kasutatakse valige SR-i esimene 10% ja viimane 10%.

SR-i keskosa kättesaamisel saate valida maksimaalse valiku Emax(tagasivoolu väärtus on lähedal V = 2,5 ). Tähendus Emax sõltub peamiselt töödeldud SS-i kvaliteedist, seega tuleb seda iga parandamisega selgitada. Selle otsimist ja täpsustamist saab siiski soovitada alles pärast parandusprotsessi täielikku väljatöötamist vastavalt käesolevatele juhistele. Leidmise eest Emax on vaja kasutada valikureegli teist varianti.
Kuid pea meeles – mida väiksem valik, seda kõrgem on kvaliteet!
See alaldusrežiim ei nõua pidevat kohalolekut aparaadi läheduses ja vastuvõtumahutid vahetatakse nende täitmise ajal välja.
Toidu SR kolmanda osa kättesaamisel on soovitatav kasutada vaheanumat, millest perioodiliselt, olles veendunud, et termomeetri näidud vastavad SR keemistemperatuurile, valada põhianumasse alkoholi.
Selline tehnika võimaldab juhul, kui temperatuuri tõusu hetk vahele jäetakse (kõrgema raskete alkoholide ja fuselõlide kontsentratsiooniga SR-i lubamine), vältida “halva” alkoholi sattumist “heaks” alkoholiks.
SR valik on lõpetatud, kui temperatuur tõuseb 0,1 ... 0,05˚С temperatuurist kõrgemale tc. Tavaliselt leitakse, et sel hetkel SR-s esinevate ja keemistemperatuuri sellist tõusu põhjustavate tugevalt keevate lisandite kogus vastab vastuvõetavatele toidustandarditele.
Selle hetke lähenemist ja lõppu saab "ennustada" juba toodetud SR koguse järgi.

E) Sabafraktsioonide (jääkide) valimine.

Vahetame vastuvõtva konteineri või jätame vahepealse (milles “saba” on juba vahele jäänud). Me ei muuda veeru seadistust - võimsust Wt; valik Enom.
Jäägi valimise protsess lõpetatakse, kui temperatuur jõuab umbes 82...85˚С või peatub lõhnakontrolli tõttu.
TÄHELEPANU! Valitud jääk sisaldab siiski piisavas koguses etüülalkoholi. Seda võib pidada spetsiaalseks SS-ks, millel on palju fuseliõlide ja raskete alkoholide lisandeid. See, nagu SS, ei ole toiduaine, seetõttu on selle kasutamine toiduks rangelt keelatud. Saadud jääki saab ringlusse võtta uue SS-i osaga. Või, mis on parem, teha selle puhastamine eraldi, olles eelnevalt kogunud 10…20 jääki (mitte vähem kui 30% aurustuspaagi mahust).

5.3 Kordusparandamine.

Kordusparandus tehakse ainult järgmistel juhtudel:
A) on vaja hankida "Extra" ja "Lux" tüüpi alkohole väikseim sisu väga halbade toorainete lisandid;
b) SR-i ebarahuldav kvaliteet, mis saadi esimese parandamise ajal (põhjused: selle juhendi soovituste mittejärgimine koolitusprotsessi ajal).
Rektifitseerimiseks on vajalik kogu toiduaine SR (ja väga madala kvaliteedi korral ainult selle keskosa), pärast lahjendamist veega kontsentratsioonini 40-45%, valage see hästi pestud aurusti paaki. ja korrake parandamist, nagu on näidatud jaotises 5.

Märkus jaotise 5 juurde

Tõenäoliselt märkasite, et rektifikatsiooniprotsessis kasutatava SS-i tugevus on soovitatav vahemikus 35–45%. Just sellisel SS-i kontsentratsioonil on tagatud saadud SR-i kõrgeim kvaliteet.
Ärge suurendage seda kontsentratsiooni!
Näidatud SS-i tugevust saab saavutada ka meski tavalise (otse) destilleerimisega kõige lihtsamal destilleerimisseadmel.

6. Puderi ja toorpiirituse keemiline töötlemine.

A) meski keemiline töötlemine.

Vastavalt meski valmistamise tehnoloogiale suurendab virre fermentatsiooni ajal järk-järgult oma happesust - ja see on normaalne. Sel juhul pole keemilist töötlemist vaja.
Mõnikord võib meski happesus tõusta üle normi. See võib juhtuda mitmel põhjusel, mis on seotud tehnoloogia rikkumisega:

• virret ei steriliseeritud ja käärimisprotsessi "püüdis" metsik pärm;
• juhuslikult langes ruumis temperatuur järsult ning meski jahtus ja “seiskus” ning selle käärimine muutus äädikaks.

Sellistel juhtudel on enne destilleerimist soovitatav happesust kunstlikult leeliste abil vähendada. Kui sellist töötlemist ei tehta, suurenevad meski kuumutamisel järsult keemilised reaktsioonid, mis võivad (või ei pruugi) põhjustada uute kaasnevate lisandite moodustumist, mis mõjutavad SR puhtust.

B) toorpiirituse keemiline töötlemine.

Kui kõik eelnevad sammud olid õiged, ei ole toorpiirituse keemiline töötlemine vajalik.
Kui tooralkohol on saadud puuvilja toorainest (halb vein) või tehti eelmistes etappides vigu (sellest saate teada alles pärast korrektset parandamist), siis tuleks tooralkoholi keemiliselt töödelda. Täpsed andmed selle protseduuri jaoks on võimalik saada alles pärast väga täpset ja peent tooraine analüüsi. Siin on antud ainult üldised soovitused.
ÜLDMÄRKUS - parem on järgida eelmist tehnoloogiat, kui keemilise töötlemisega "ära lasta".
Selle töötluse põhiülesanne on neutraliseerida SS-is olevad happed ja viia läbi esterdamisreaktsioonid, mille tulemusena muudetakse osa ES-le lähedase lenduvusega happed ja alkoholid lenduvamaks (estrid) ja vähem lenduvaks (rasked alkoholid) kemikaaliks. ühendid, mis parandab oluliselt SR kvaliteeti rektifikatsiooniprotsessis.
Selleks lisatakse SS-le 1 ... 2 g / l leelist (KOH või NaOH), pärast nende lahjendamist väikeses koguses vees. Tavaliselt piisab sellisest töötlemisest parandamise alustamiseks.
SS-i väga halva kvaliteedi korral (kahjuks selgub see alles pärast rektifikatsiooni) töödeldakse seda täiendavalt kaaliumpermanganaadiga (kaaliumpermanganaat), mis pärast väheses koguses vees lahjendamist lisatakse SS-le. koguses 1,5 ... 2 g liitri alkoholi kohta, mis asub SS. Lahus segatakse põhjalikult ja jäetakse 15-20 minutiks keemilise reaktsiooni lõpuleviimiseks. Pärast seda lisatakse uuesti leelist (samas koguses) ja jäetakse selguma 8 ... 12 tunniks. Seejärel SS filtreeritakse ja parandatakse.

7. Alkoholi kvaliteedi kontrollimine.

Alkoholi kvaliteedikontroll hõlmab järgmisi teste:

Värvuse ja läbipaistvuse määramine.

Puhtas kuivas silindris värvitu ja läbipaistev klaas 100-150 ml mahuga valatakse katsepiiritus ning läbiva hajutatud valguse korral jälgitakse alkoholi värvi, varjundit ja mehaaniliste lisandite olemasolu.

Lõhna ja maitse määramine.

Väike kogus testitud alkoholi asetatakse hästi sulguva korgiga anumasse, mis on lahjendatud 2,5 ... 3,0 mahuosa külmaga. joogivesi ja kohe pärast eelnevat tugevat segamist tehakse lõhna- ja maitsetest.

Etüülalkoholi sisalduse (kanguse) määramine.

Alkoholisisaldust tuleb määrata 20 ° C juures alkoholimõõturiga (ASP 95-105, ASP-2 96-101, alkoholimõõtur ASPT 60-100% termomeetriga või N16 tihedusmõõtur 0,76-0,82).

Puhtuse test.

10 ml uuritavat alkoholi valatakse kitsa kaelaga kolbi mahuga 70 ml ja lisatakse kiiresti 3 ... 4 annusena pidevalt loksutades 10 ml väävelhapet (tihedus 1,835). Saadud segu kuumutatakse kohe alkoholipliidil, mis annab 4–5 cm kõrguse ja alumisest laiast osast umbes 1 cm läbimõõduga leegi Kuumutamise ajal pööratakse kolvis olevat vedelikku kogu aeg nii, et tuli ei teeks. ärge puudutage kuumutatud vedeliku piiri kohal olevat kolbi. Segu kuumutamine peatatakse, kui mullid tulevad vedeliku pinnale, moodustades vahu; kuumutamisprotsess kestab 30 ... 40 sekundit, misjärel lastakse segul vaikselt jahtuda. Pärast jahutamist peaks kolvis olev segu olema täiesti värvitu.
Katse täpsuse huvides valatakse kolvi sisu (pärast jahutamist) maanduskorgiga spetsiaalsesse silindrisse (katseklaasi) ja jälgitakse kaamera statiivi abil segu värvi, võrreldes alkoholiga, samuti happena, võetakse võrdsetes kogustes ja valatakse eraldi sama suurusega ja klaasikvaliteediga silindritesse (katseklaasidesse). Testi tulemus loetakse positiivseks, kui segu on sama värvitu kui alkohol ja hape.

Oksüdatsioonikatse.

Jahvatatud korgi ja 50 ml märgistusega silinder loputatakse alkoholiga, täidetakse sama alkoholiga märgini ja kastetakse 10 minutiks 15 °C vette, valatakse klaasist vanni, mis on kõrgem kui alkoholisisaldus. silinder. Seejärel lisatakse silindrisse 1 ml kaaliumpermanganaadi lahust (0,2 g lahust 1 liitris vees), silinder suletakse korgiga ja pärast vedeliku segamist kastetakse uuesti veevanni.
Seismisel muutub segu punakasvioletne värvus järk-järgult ja saavutab erilise standardlahuse värvuse, mille välimus loetakse katse lõpuks.
Katsesegu värvimuutuse jälgimiseks asetatakse silindri alla valge paberileht. Aega, mille jooksul oksüdatsioonireaktsioon toimub, väljendatakse minutites. Testi tulemus loetakse positiivseks, kui värvus püsib 20 minutit.

Furfuraalisisalduse määramine.

10 tilka puhast aniliini, 3 tilka vesinikkloriidhapet (tihedus 1,1885 kg / l) valatakse tilguti abil 10 ml jahvatatud korgiga silindrisse ja maht reguleeritakse testitava alkoholiga märgini.
Kui lahus jääb 10 minuti jooksul värvituks, loetakse alkohol testi läbinuks. Punase värvuse välimus iseloomustab furfuraali olemasolu.

Rektifikatsioon on mitmest vastastikku lahustuvast komponendist koosnevate vedelate segude eraldamise keerukas massi- ja soojusülekandeprotsess. Rektifikatsioon põhineb vedeliku mitmekordsel osalisel aurustamisel ja selle aurude kondenseerumisel või segu ühekordsel aurustamisel, millele järgneb komponentide mitmeastmeline kondensatsioon.

Rektifikatsioon on kõige arenenum ja laialt levinud lahuste destilleerimise meetod. Destilleerimine põhineb vedelate komponentide erinevatel keemistemperatuuridel. Niisiis, kui vedelik on binaarne, see tähendab, et see koosneb kahest komponendist, näiteks benseenist keemistemperatuuriga 80 ° C ja tolueenist, mille keemistemperatuur on 110 ° C, siis selle vedeliku destilleerimisel eraldub aur. sisaldab suuremas koguses madalal temperatuuril keevat komponenti (benseeni). Järelikult kahaneb destilleerimise käigus vedel faas ja aurufaas rikastatakse madala keemistemperatuuriga komponendiga (benseen).

Rektifikatsioon võimaldab segude sügavat eraldamist ja puhaste komponentide saamist. See on leidnud laialdast rakendust keemia-, naftakeemia-, nafta rafineerimise-, toiduaine- ja muudes tööstusharudes.

Rektifikatsioon on vedeliku korduva osalise aurustamise ja aurude kondenseerumise protsess. Iga “aurustamis-kondensatsiooni” tsükli käigus aurustub vedelikust valdavalt madala keemistemperatuuriga (lenduv) komponent, mis rikastab aure, ning aurudest kondenseerub valdavalt kõrge keemistemperatuuriga komponent (mittelenduv), mis läheb vedelikku. See komponentide vahetamise protsess vedeliku ja auru vahel, mida korratakse mitu korda, tekitab lõpuks peaaegu puhta madala keemistemperatuuriga komponendi auru. Need aurud annavad pärast kondenseerumist eraldi seadmes lõpetatud toode- parandamine. Vedel jääk pärast madala keemistemperatuuriga komponendi aurutamist sellest on peaaegu puhas kõrge keemistemperatuuriga komponent.

Rektifitseerimine toimub spetsiaalsetes seadmetes - destilleerimiskolonnides, mis on destilleerimisseadmete peamised elemendid.

Destillatsioonikolonnid on keeruka konstruktsiooniga, suurte mõõtmetega ning tule- ja plahvatusohtlikud. Nende tule- ja plahvatusohu õigeks hindamiseks ning tulekaitse tagamiseks tuleks tunda nende ehitust, mõista neis toimuvate protsesside olemust.

Vaatleme destilleerimise ja rektifitseerimise protsesside olemust benseeni-tolueeni segu destilleerimise näitel (kasutades auru ja vedeliku koostise graafilisi sõltuvusi lahuse keemistemperatuurist): diagrammid t- x, y(temperatuur - koostis) ja diagrammid juures- X(auru koostis on vedeliku koostis).

Joonisel fig. 13.1 on diagramm t - x, y benseeni-tolueeni segu jaoks.

Riis. 13.1. Keemise ja aurude kondenseerumise isobaarilised kõverad; I-lahuse keemiskõver; //-auru kondenseerumiskõver; x a- madala keemistemperatuuriga komponendi (benseen) molekulaarne fraktsioon; aadressil a- aurufaasis oleva valguse keeva komponendi molekulaarne osa

Diagrammil on kaks haru: alumine tähistab vedeliku keemisjoont, mille iga punkt vastab kompositsiooni segu keemistemperatuurile. x a;ülemine - tähistab auru kondenseerumisjoont, mille iga punkt vastab kompositsiooni auru kondenseerumistemperatuurile aadressil a. Ordinaat näitab temperatuuri Celsiuse kraadides, abstsiss näitab benseeni (madala keemistemperatuuriga komponendi) molekulaarset osa lahuses x a ja benseeni molekulaarfraktsioon aurufaasis aadressil a.

Diagrammi kasutamisel t - x, y x-teljel leidke vedela segu koostis x a ja sellest punktist tõmmatakse keemisjoonega ristumiskohani vertikaal. Lõikepunkt näitab selle segu keemistemperatuuri. Kui tõmbate kondensatsioonijoonega ristumiskohani horisontaalse joone, näitab lõikepunkti abstsiss tasakaaluauru koostist aadressil a.

Näiteks olgu vedelikus benseeni kontsentratsioon 32 mooliprotsenti (punkt N). Kuumutamisprotsess kulgeb vertikaalselt, kuni see lõikub keemisjoonega. Punktis A vedelik keeb temperatuuril 98 ° C. Saadud tasakaaluauru kontsentratsioon vastab kondensatsioonikõvera punktile b. Selle punkti abstsiss on võrdne 53% molaarsusega. Seega a = 53% mooli. Järelikult on lahuse keemisel tekkiv aur lenduva komponendi poolest rikkam (võrreldes keeva vedelikuga).

Kui keetmisel tekkivad aurud eemaldada ja kondenseerida, on võimalik saavutada lahuse osaline eraldumine. Sellist lahuste eraldamist nimetatakse lihtsaks destilleerimiseks.

Kui keemisel tekkiv aur on osaliselt kondenseerunud, on kondenseerumisel tekkiv vedelik ja ülejäänud kondenseerumata aur erineva koostisega. Aur sisaldab rohkem madala keemistemperatuuriga komponenti kui kondensaat. Järelikult rikastatakse osalise kondenseerumise käigus järelejäänud (kondenseerimata) aur väga lenduva komponendiga.

Oletame, et algse auru (vt joonis 13.1) benseeni kontsentratsioon on 53 molaarprotsenti (punkt b kõveral II). Jahutage see temperatuurini 94 °C (punkt V). Sel juhul osa aurust kondenseerub; saadakse destillaat, mille kontsentratsioon on 43% molaarsest (punkt d kõveral I). Ülejäänud auru benseeni kontsentratsioon on 65 mooliprotsenti (punkt G kõveral II). See protsess, mida nimetatakse aurdestilleerimiseks, võimaldab saavutada ka lahuste osalise eraldamise.

Riis. 13.2. Faasi tasakaalu kõverad (p 2 > p 1): x a- lahuses oleva madala keemistemperatuuriga komponendi molekulaarne osa;

aadressil a- madala keemistemperatuuriga komponendi molekulaarne fraktsioon aurufaasis

Rektifikatsiooniprotsesside arvutamisel kasutatakse tavaliselt diagrammide kujul faasitasakaalu kõveraid juures- X(auru koostis on vedeliku koostis). Joonisel fig. 13.2 on diagramm juures- X mis tahes vahekorras lahustuvatele vedelikele (näiteks benseen-tolueen). Lenduva komponendi molaarne kontsentratsioon aurus on kantud piki ordinaattelge ja lenduva komponendi molaarne kontsentratsioon vedelikus piki abstsisstellge. U-diagramm X saab joonistada diagrammi abil t-x, y. Mitmete kontsentratsiooniväärtuste jaoks x a leida vastavad kontsentratsioonide tasakaaluväärtused aadressil a(nõutav abstsissil olevast punktist, mis vastab x a, tõusevad vertikaalselt keemiskõvera I lõikepunktini; horisontaalselt peaksite jõudma kondensatsioonikõverani II ja seejärel minema vertikaalselt alla x-teljele ja lugema väärtust punktis a). Saadud punktid kantakse diagrammile y-x ja ühendage sujuva kõveraga.

Ideaallahenduste puhul (järgides Raoult' seadust) saab faasitasakaalu kõveraid koostada arvutuste põhjal. Lahuse iga keemispunkti jaoks määratakse madala keemistemperatuuriga komponendi molekulaarne kontsentratsioon V lahendus võrrandi järgi

Kus r a Ja r b- komponentide a ja b küllastunud aururõhk puhta vedeliku kohal;

R Kokku - kogu aururõhk lahuse kohal, mis on võrdne selle komponentide osarõhkude summaga.

Väärtuse järgi x a määrake madala keemistemperatuuriga komponendi osarõhk aurus:

p’ a \u003d p a x a.(13.2)

Osarõhu väärtuse järgi leitakse madala keemistemperatuuriga komponendi molekulaarne kontsentratsioon aurus:

Leitud väärtused x a Ja aadressil a diagrammide joonistamine juures-X ja saada sile kõver.

Parandusprotsesside arvutamisel kasutatakse tavaliselt diagramme uh, mis vastab atmosfäärirõhule. Teiste rõhkude korral on igal rõhu väärtusel oma tasakaalukõver.

Sissejuhatus

rektifitseerimine soojusisolatsioon

Rektifikatsioon on tuntud juba kahekümnenda sajandi algusest kui üks olulisemaid tehnoloogilised protsessid peamiselt alkoholi ja naftatööstus. Praegu kasutatakse alaldamist üha enam erinevaid valdkondi keemiatehnoloogia, kus komponentide eraldamine puhtal kujul on väga oluline (orgaanilise sünteesi, isotoopide, polümeeride, pooljuhtide ja mitmesuguste muude ainete tootmisel kõrge puhtusastmega). Seega võimaldab destilleerimisprotsess lahendada keemiatehnoloogia ühe peamise probleemi - vajaliku puhtusega sihtsaaduste eraldamise.

Rektifikatsioon on vedelsegude eraldamise protsess, mis taandub faasikontaktpinnal eraldatava segu osalise aurustamise ja kondenseerumise samaaegseteks ja korduvalt korduvateks protsessideks. Destillatsioonikolonnid on ette nähtud massiülekande protsessideks keemia- ja õlitööstuses keemiatööstus. Olenevalt läbimõõdust valmistatakse kolonniseadmeid erinevat tüüpi alustega.

Koos üldised nõuded(kõrge intensiivsus aparaadi mahuühiku kohta, selle maksumus jne) tootmise spetsiifikast saab määrata mitmeid nõudeid: suur stabiilse töö intervall muutuvate koormustega, plaadi võime töötada saastunud vedelikes, kaitse korrosiooni eest jne. Sageli muutuvad need omadused domineerivaks, määrates disaini sobivuse kasutamiseks igas konkreetses protsessis.

Destillatsioonikolonni arvutamine taandub läbimõõdu ja kõrguse peamiste geomeetriliste mõõtmete määramisele. Mõlemad parameetrid on suuresti määratud auru- ja vedelikukoormuse, plaadi tüübi ja interakteeruvate faaside omadustega.

Parandusprotsessi teoreetilised alused

Rektifikatsioon on lenduvate komponentide homogeense segu eraldamise massiülekandeprotsess, mis viiakse läbi destilleerimisel moodustunud aurude ja nende aurude kondenseerumisel moodustunud vedeliku vastasmõjul. Vedelsegu eraldamine põhineb ainete erineval lenduvusel. Rektifikatsiooni käigus jagatakse esialgne segu kaheks osaks: destillaat - madala keemistemperatuuriga komponendiga (NC) rikastatud segu ja käibemaksujääk - kõrge keemistemperatuuriga komponendiga (HC) rikastatud segu. Rektifitseerimisprotsess viiakse läbi destilleerimisseadmes. Põhiseade on destilleerimiskolonn, milles destilleeritud vedeliku aurud tõusevad alt üles ja vedelik voolab aurude suunas, mis suunatakse tagasijooksu kujul aparaadi ülemisse ossa. Destilleerimisprotsess võib toimuda nii atmosfäärirõhul kui ka atmosfäärirõhust kõrgemal ja madalamal rõhul. Kõrge keemistemperatuuriga vedelate segude eraldamisel viiakse läbi vaakumis rektifikatsioon. Kõrgendatud rõhku kasutatakse segude eraldamiseks, mis on madalamal rõhul gaasilises olekus. Atmosfäärirõhku kasutatakse vedelike segu lahutamisel selle koostisosadeks ning tekkiva destillaadi ja destilleerimisjäägi puhtus sõltub faaside kontaktpinna arenemisest, niisutamiseks tarnitava flegma kogusest ja destilleerimiskolonni seadmest. .

Destilleerimisprotsessi kasutatakse erineva keemistemperatuuriga vedelike eraldamiseks aurude ja vedelike vastuvoolu korduva kokkupuute teel. Tiheda kontakti loomiseks auru ja vedeliku vahel on destilleerimiskolonnid varustatud spetsiaalsete seadmetega - pakkimis- või destilleerimisplaatidega.

Pakitud kolonne kasutatakse väikesemahulises tootmises ja neid kasutatakse juhtudel, kui on vaja väikest rõhulangust. Pakitud kolonnid on täidetud erinevatest materjalidest valmistatud Raschig rõngastega, Pahli rõngastega, sadulakujulistest profiilelementidest rentidega (Intallox ja Berl sadulad).

Rafineerimistehastes kasutatakse laialdaselt salve kolonne. Kandikud eristuvad vedeliku kandmiselt kandikule ülekandmise meetodi (tõrge ja spetsiaalsete ülekandeseadmetega), faaside liikumise olemuse alusel (mullitamine ja juga), auru sisestamise seadmete konstruktsiooni poolest. vedelik (kontakt, kork, ventiil jne). Tabelis. 5.7 annab teavet keemia- ja naftarafineerimistööstuses kasutatavate peamiste plaatide tüüpide kohta.

Destillatsioonikolonni tehnoloogiline arvutus koosneb järgmistest toimingutest: 1) materjalibilansi koostamine; 2) rõhu määramine kolonnis; 3) temperatuurirežiimi arvutamine (tooraine sisselaskeava temperatuur, kolonni ülemine ja alumine osa, külgribade valik komplekskolonnides); 4) tagasijooksu suhte (niisutussuhte) määramine, s.o. kolonni ülaossa juhitava tagasijooksu koguse ja destillaadi koguse suhe; 5) soojusbilansi koostamine; 6) sisemiste materjalivoogude määramine; 7) teoreetiliste plaatide arvu arvutamine; 8) reaalsete (kehtivate) tahvlite arvu määramine.

Rektifikatsiooniprotsessi pidevaks kulgemiseks on vajalik, et eraldusse sisenev segu puutuks kokku vastutuleva auruvooluga, milles on vaevu lenduva (kõrgelt keeva) komponendi kontsentratsioon suurem kui segus. Seetõttu on pideva destilleerimise seadmetes (joonis 1) kolonnid valmistatud kahest osast: alumisest (täielik) ja ülemisest (tugevdamine). Kolonni väljalaskeosas eemaldatakse lenduv komponent alla voolavast vedelikust ning ülemises osas rikastatakse lenduva komponendiga ülestõusvad aurud.

Destilleerimistehase skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 1:

Joonis 1. – Destilleerimistehase skemaatiline diagramm:

1 - mahuti esialgse segu jaoks; 2,9 - pumbad; 3 - soojusvaheti-kütteseade; 4 - boiler; 5 - destilleerimiskolonn; 6 - deflegmaator; 7 - destillaadi jahuti; 8 - konteiner destillaadi kogumiseks; 10 - põhja vedeliku jahuti; 11 - mahuti põhjavedeliku jaoks.

Algsegu vahepaagist 1 tsentrifugaalpump 2 sisestatakse soojusvahetisse 3 kus see kuumutatakse keemistemperatuurini. Kuumutatud segu juhitakse destilleerimiskolonnis 5 eraldamisele, kus vedeliku koostis on võrdne algsegu koostisega.

Kolonnist alla voolates interakteerub vedelik katlas põhjavedeliku keemisel tekkiva tõusva auruga 4. Auru algkoostis on ligikaudu võrdne käibemaksujäägi koostisega X W , need. lenduvas komponendis ammendatud. Vedelikuga massivahetuse tulemusena rikastub aur väga lenduva komponendiga. Täielikumaks rikastamiseks niisutatakse kolonni ülemist osa vastavalt etteantud tagasijooksu numbrile vedelikuga (refluks). , saadud deflegmaatoris 6 kolonnist väljuva auru kondenseerimisega. Osa kondensaadist eemaldatakse deflegmaatorist valmis eraldusproduktina - destillaadina, mis jahutatakse soojusvahetis 7 ja suunatakse vahemahutisse 8. Kolonni põhjast pumba abil 9 põhjavedelik eemaldatakse pidevalt - mittelenduva komponendiga rikastatud toode, mis jahutatakse soojusvahetis 10 ja läheb konteinerisse 11.

Seega viiakse destilleerimiskolonnis läbi pidev mittetasakaaluline protsess, mille käigus eraldatakse algsegu destillaadiks (kõrge lenduva komponendi sisaldusega) ja destilleerimisjäägiks (rikastatud mittelenduva komponendiga).

Rektifikatsioon on tuntud juba 19. sajandi algusest kui üks olulisemaid tehnoloogilisi protsesse peamiselt alkoholi- ja naftatööstuses. Praegu kasutatakse rektifikatsiooni üha enam erinevates keemiatehnoloogia valdkondades, kus komponentide eraldamine puhtal kujul on väga oluline (orgaanilise sünteesi, isotoopide, polümeeride, pooljuhtide ja mitmesuguste muude kõrge puhtusastmega ainete tootmisel).

Huvitav, kas iga alkohoolsete jookide austaja mõtleb sellele, mis on parandamine? Kuid see protsess on otseselt seotud nende jookidega. Paljud algajad moonshinerid ajavad selle sageli segamini sekundaarse destilleerimisega, mis pole tõsi. Tegelikkuses lastakse vedelikke kasutamise ajal mitu korda läbi. erivarustus mille tulemuseks on puhas alkohol. Seal on veidi sarnane protsess, mida nimetatakse destilleerimiseks.

Meie uusaeg propageerides aktiivselt tervislikku eluviisi, kuid see on alati nii olnud, kuid viimasel ajal on see muutunud ilmsemaks. Meid kutsutakse pidevalt üles alkohoolsetest toodetest loobuma ja need täielikult oma toidust välja jätma. Kuid kuna inimkond on alkoholi tarvitanud selle ilmumise esimestest päevadest peale, on ebatõenäoline, et sellest täielikult loobuda. JA me räägime mitte ainult veini, viina ja muude destilleerimise teel saadud jookide kohta. Aga mis on parandamine? Sellest lähemalt allpool.

Alkoholi omadused

Ladina keelest tõlgitakse alkohol (spiritus) kui piiritus ja see on orgaaniline ühend, mida esindavad mitmesugused ühendid. Kõige levinumad neist on:

• etüül;
• metüül;
• fenüületüül.

Mõned liigid saadakse mitte ainult laboritingimustes, vaid neid võib leida ka loodusest. Näiteks taimelehtedes on see metüülalkohol, kääritatud orgaanilised tooted sisaldavad etanooli. Teatud tüüpi vitamiine võib omistada ka alkoholide klassile: A, B8 ja D.

Tavalistes füüsilistes tingimustes on alkohol selge vedelik, millel on terav, iseloomulik lõhn ja maitse. See on võimeline lahustama õliseid ja rasva sisaldavaid aineid. Ja mis temasse puutub peamine omadus, linnus, siis on see 95,57-100%.

Enne kui vastata küsimusele, mis on rektifikatsioon, tasub selgitada, kas alkoholil on seda või mitte kasulikud omadused? Kahtlemata on need olemas ja neid on palju. Ja ennekõike on see antiseptiline ja desodoreeriv aine, mida kasutatakse meditsiiniinstrumentide, nahapindade desinfitseerimiseks ja ka käte raviks. meditsiinipersonal enne operatsioonide läbiviimist. Ventilaatoris toimib alkohol vahueemaldajana. Seda kasutatakse ravimite tootmisel lahustina.

Kuid lisaks meditsiinile on alkohol hea ka alkohoolsete toodete valmistamisel - see suurendab jookide taset. Kodustes tingimustes kasutatakse sageli tugevat vedelikku temperatuuri alandamiseks hõõrudes. Sellega saate valmistada ravivaid tinktuure või teha sooja kompressi.

Kõigi alkoholi kasulike omaduste ja omaduste loetlemine võib olla lõpmatult pikk. Aga tagasi meie teema juurde, mis on parandamine.

Mis see protsess on

Sõna parandamine tuleneb kahe ladinakeelse sõna liitmisest:

• rectus - sirge;
• facio – tee.

Tegelikult on see eriline protsess, mida kasutatakse vedelate segude eraldamiseks üksikuteks komponentideks, sõltuvalt keemistemperatuurist (igaühel on oma). Rääkimine selge keel, toimub lagunemine erinevateks fraktsioonideks (rasketeks ja kergeteks).

See juhtub ainult siis, kui vedelike ja auru vool puutuvad kokku. Just tänu sellele protsessile saad kõige puhtama ja kangema alkoholi.

Sageli ei ole alkohoolsete jookide tootmine täielik ilma kahe olulise protsessita, näiteks:

• parandamine;
• destilleerimine.

Esimesega oleme tegelenud, aga milline on teine ​​protsess? Paljud inimesed ajavad need kaks mõistet segamini, arvates, et need on praktiliselt samad. Tegelikult on alkoholi (või mis tahes muu segu) rektifikatsiooni ja destilleerimise vahel olulisi erinevusi, mida käsitleme veidi hiljem.

Veidi sarnane protsess on destilleerimine

Niisiis viitab see määratlus vedela komponendi ekstraheerimise protsessile, keetes mis tahes segu, kus see on, ja jahutades selle auru, et moodustada kondensaat ja koguda. See meetod edukalt kasutatud segude magestamiseks. See võimaldab mitte ainult olemasolevaid vedelaid komponente omavahel eraldada, vaid ka tahkeid aineid vedelast lahustist eraldada.

Lisaks sobib destilleerimine suurepäraselt mereallikast joogivee saamiseks. Samuti toodavad paljud koduse alkoholi armastajad sel viisil jooke kodus.

Loetletud protsesse (segude destilleerimine ja rektifitseerimine) ei kasutata mitte ainult laboris, farmaatsiatoodetes või kodus. Neid kasutatakse laialdaselt ka tööstuses, kus neid kasutatakse õli eraldamiseks erinevateks komponentideks:

• bensiin;
• petrooleum;
• diislikütus;
• lennukikütus;
• kütteõli

Lisaks vedelatele toodetele saab õlist tahkeid aineid nagu bituumen, tõrv ja asfalt.

Iseloomulikud tunnused

Destilleerimist peetakse lihtsaks protsessiks (destilleerimine): kääritatud tooraine (näiteks vein) asetatakse spetsiaalsesse kuubi ja see kuumutatakse keemistemperatuurini. Sel juhul eralduvad aurud, mis suunatakse jahutisse, kus need kogutakse kondensaadi kujul konteinerisse. Saadud toode on tooralkohol. Selle tugevus on 40 kuni 50 kraadi. Kuid see on endiselt saastunud lisanditega, mistõttu tuleb seda puhastada ja täiendavalt rafineerida.

Enamasti destilleeritakse see destillaat uuesti, mis suurendab selle tugevust. Kui aga soovite saada kanget ja puhast alkoholi, peaksite valima mõne muu meetodi. Esmapilgul tundub, et destilleerimisel ja rektifikatsioonil pole vahet. Tegelikkuses pole see kaugeltki nii.

Kõrget puhastusastet on võimalik saavutada ainult spetsiaalse seadmega, mida nimetatakse destilleerimiskolonniks. Selle seade sisaldab sahtlit, deflegmaatori otsikut ja jahutit. Kuumutatud toorainest eralduv aur siseneb torusse ja puutub kokku selle seinte sees oleva vedela flegmiga. Sel juhul settib osa kondensaadi kujul olevast aurust deflegmaatorisse ja ülejäänu naaseb sahtlisse.

Seega toimub parandusprotsess. Samal ajal on lähtematerjal maksimaalselt puhastatud kahjulikest lisanditest (suspensioonid, fuselõlid jne). Saadud rektifitseeritud alkohol on kõrgeima võimaliku kangusega – kuni 96%. Selline toode on täielikult valmis tehniliseks, meditsiiniliseks otstarbeks.

Nagu näete, ei puuduta erinevused mitte ainult destilleerimistehnikat, vaid ka toote enda kvaliteeti.

Alkohol

Alkoholi rektifikatsiooniks kasutatakse peamise allikana seda sisaldavaid segusid - need juhitakse läbi spetsiaalsete kolonnide. Kuumutamise tulemusena jagatakse lahused kaheks komponendiks:

1. Vedelik.

Väljund on puhtaim alkohol. Inimesed on iidsetest aegadest õppinud alkoholitooteid tootma. Toorainena kasutati fermenteeritud marju ja puuvilju. Ainult saadud tootes oli tühine kogus alkoholi. Olukord paranes koos keemiatööstuse arenguga. Ja seal oli terve suund, mille eesmärk oli suurendada alkohoolsete jookide taset.

Täiesti puhast 100% piiritust saadi alles 18. sajandi lõpus. Seda tegi vene keemik Johann Tobias (Toviy Egorovich) Lovitz. Just teda võib vääriliselt pidada parandusprotsessi loojaks.

Õli

Õli rektifitseerimise põhieesmärk on saada õlist kergeid fraktsioone, milleks on:

• Bensiin.
• Petrooleum.
• Bensiiniõli.

Bensiin on petreenide, alkaanide ja aromaatsete süsivesinike kombinatsioon. Temperatuur ulatub +150...+205 °C. Kõik oleneb sellest, millise transpordi jaoks on vaja kütust hankida – autodele, lennukitele või muule varustusele.

Petrooleum See on tavaline kütus traktorite ja muud tüüpi põllumajandussõidukite käitamiseks. Lisaks toimib see komponendina diislikütus. Lisaks töötavad selle peal ka mõned valgustussüsteemid. Küttetemperatuur valitakse lähtuvalt vastuvõtu eesmärgist ning see võib olla +150...+180 °C või +270...+280 °C.

Mis puudutab gaasiõli, siis kasutatakse seda destillaati peamiselt diislikütuse tootmiseks. Protsessi temperatuur sõltub lõpptoote nõutavatest omadustest ja jääb vahemikku +270...+280 kuni +320...+350 kraadi.

Samuti saadakse õli rektifitseerimise tulemusena tahked fraktsioonid, mille hulka kuuluvad:

• Kütteõli.
• Tõrva.

kütteõli hea kui katla kütus või võib seda edasi töödelda. Näiteks destilleeritakse see alandatud rõhul, viies selle vaakumisse. Nii saadakse erinevaid õlisid. Lisaks kasutatakse seda krakkimiseks, mille eesmärk on saada kõrge oktaanarvuga bensiini. Kütteõli temperatuur on +230 kuni +350 kraadi.

Pärast õlide eraldamist kütteõlist saadakse peaaegu tahke aine - tõrva. Sellest saab omakorda saada bituumenit, mis on asfaldi koostisosa. Lisaks on tõrv väärtuslik metallurgiatööstus kus sellest koksi saadakse.

Parandusprotsessi iseloomulikud tunnused

Destilleerimisprotsessi mõistmine võib olla harrastajatele kasulik alkohoolsed tooted mis tahes kindlus.

Ja teades, kuidas see destilleerimisest erineb, saate valida oma vajadustele vastavad seadmed, isegi automaatse destilleerimisega vajalike jookide valmistamiseks. Näiteks kui teil on vaja hankida viinamarjadel või mõnel muul põhinevat toodet puuviljamahl koogiga, siis piisab klassikalisest destilleerijast. Kui teil on vaja saada suures koguses alkoholi, ei saa te ilma destilleerimiskolonnita hakkama.

Õnneks on mõnel universaalset tüüpi moonshine stoppkaadril atmosfääriline kinnitus. Nüüd on vaja paigaldada vaid täiendav sahtel, kuna seadmed uuendatakse destilleerimiskolonniks. Sellised seadmed on eelistatavamad, eriti kõigile neile, kes eelistavad katsetada ja oma oskusi arendada.

Parandusprotsess poleks aga enamiku moonshinerite seas nii populaarne, kui sellel poleks oma nippe. Üks neist on valmisdestillaadi kasutamine alternatiivina Bragale. Nii saate vältida tarbetut tüli. Fakt on see, et meski kasutamisega kaasneb vahu eraldumine ja seda suurtes kogustes, mida destillaadi kohta öelda ei saa. Sellega seoses on tooralkoholi destilleerimisega võimalik kaitsta destilleerimiskolonni kahjustuste eest.

Teine omadus on see, et mida suurem on kolonni kõrgus, seda intensiivsem on kahe vastutuleva voolu massi- ja soojusvahetus ning seda parem on kvaliteet. lõpptoode. See tähendab, et väärtused on proportsionaalsed: mida kõrgem on tsarga, seda kõrgem on alkoholi kvaliteet.

Deflegmaator, külmik-kondensaator, kütteseade - tavalised soojusvahetid, kõigi seadmete põhiseade on destilleerimiskolonn. Just selles tõusevad destilleeritud segu aurud ja nende poole voolab vedelik (flegm), mis juhitakse selle ülemisse ossa.

Klassikaline kolonn näeb välja selline: aurustuskuubikule, mida nimetatakse tsargaks, asetatakse pikk toru (mida kõrgem, seda parem), samuti haagisega püstjahuti. Siin pole keerulisi mehhanisme, on vaid kraan valiku tegemiseks, vaateklaas ja termomeeter. Mõnel juhul võib olla võimsusregulaator.

Kolonni töö

Kogu protseduur viiakse läbi mitmes etapis:

• Meski või muud alkoholi sisaldavat lahust kuumutatakse soovitud rektifikatsioonitemperatuurini.
• Saadud aurud sisenevad kolonni ja langevad seejärel külmkappi.
• Ülaosas kondenseeruvad aurud vedelasse olekusse ja liiguvad sisse vastupidine suund juba vedeliku kujul (flegm).
• Kondensaat voolab alla, aur tõuseb selle poole ja sellise segamise käigus küllastuvad nad röga alkoholiga.

Selline tsükkel toimub mitu korda ja selle tulemusena küllastuvad aurud alkoholiga nii palju, et kondensaadi tugevus ulatub 93% -ni või veidi rohkem. Mis puutub lisanditesse, siis need on vähem lenduvad ja settivad kolonnis. Sel põhjusel on eelistatav kasutada kõrgeid torusid ja mida pikemad need on, seda parem on lõpptoode.

Pärast destilleerimiskolonni kasutamist ei ole vaja saadud jooke täiendavalt puhastada. Lisaks vabaneb toode koos lisanditega ebameeldivast lõhnast ja soovimatust maitsest.

Mis puutub puderi kasutamiseks, siis võimalusel on parem teha ilma selleta, nagu eespool mainitud. Protsess peab toimuma stabiilsel temperatuuril ja soojusisolatsiooniga kolonn väldib temperatuurikõikumisi.

Atmosfääri rõhk

Töö kuupaiste ikka sõltub atmosfäärirõhust ja paljud mudelid on varustatud spetsiaalse liitmikuga. Kui see on suletud, töötab seade destilleerimisrežiimis, kuid kui see on avatud, on see juba rektifikatsioonimeetod.

Pärast tooraine kuumutamist soovitud keemistemperatuurini suletakse valikuotsik. Seade on mõnda aega töötanud võrguühenduseta. Sel hetkel ringleb alkoholiaur kolonnis, suurendades tagasijooksu suhet ja eemaldades lisandid. Seejärel avaneb liitmik ja toimub protseduur, mille käigus hoitakse rektifikatsiooni rõhku ja temperatuuri samal tasemel kõrge tase. Seadmete ülekuumenemise vältimiseks on atmosfääriklapp avatud kogu alaldamise ajal. See reguleerib rõhku.

Kuna otsik on pidevalt avatud, mõjutab atmosfäärirõhk kolonnis toimuvat rektifikatsiooni. Selle vähenemisega väheneb alkoholiaurude tihedus, mis toob kaasa nende tarbimise ja paigalduse läbimise kiiruse suurenemise. Lubatud väärtuse ületamine põhjustab veeru üleujutuse.

Ja kui rõhk suureneb, siis auru kiirus väheneb, mis aeglustab jagamist fraktsioonideks. Seda saab parandada liitmiku ajutiselt sulgemisega.

Ärge kaotage silmist kolonnis olevat rõhku. Deflegmaatoris on see avatud liitmiku tõttu alati võrdne atmosfääriväärtusega. Otse tsargas on see tingitud aurude liikumisest ja nende koostoimest flegmaga. Sel juhul ei tohiks rõhulanguse väärtus ületada tootjate seatud maksimumväärtusi. Selle väärtuse kontrollimiseks on kolonnid varustatud spetsiaalsete manomeetriliste torudega.

Paljud kaasaegseid destilleerimistehaseid tootvad ettevõtted püüavad stabiliseerida seadmete tööd nii, et see ei sõltuks välised tegurid. Kahjuks pole seda puudujääki veel täielikult välditud. Sellega seoses on juhistes selgesõnaliselt öeldud, et parandamist ei tohiks teha päevadel, mil on tõenäoline atmosfäärirõhu langus.

Automatiseeritud protsess

Parandusprotsessi käigus on vajalik isiklik kohalolek ja pidev kõige toimuva jälgimine. Samas võib ka targalt tegutseda – kasutada automaatikat. Sellised seadmed on loodud kogu protseduuri automatiseerimiseks ja ilma inimese otsese osaluseta.

Kvaliteetsed seadmed valivad niinimetatud pead eraldi konteinerisse ja välistavad sabade sattumise valmistootesse. Juhtseade vabastab õigel ajal vett jahutamiseks, valiku ajal vähendab võimsust. Pärast aheraine kogumist lülitatakse veevarustus ja küte välja.

Nagu aru saate, on parandamise automatiseerimine vajalik asi, eriti kui tekkivad kiireloomulised asjad, mille lahendamist ei saa teisele ajale lükata.

Alkoholid on kindlalt meie ellu sisenenud. Ja see pole ainult alkohol. See saadakse kääritamise teel, millele järgneb destilleerimine. Ja sageli arvavad inimesed ekslikult, et rektifikatsioon on teist korda destilleerimine. Tegelikult on see alkoholi sisaldavate vedelike mitu korda spetsiaalsetes kolonnides. Kahe voolu - vedeliku ja auru - kohtumise tulemusena saadakse puhas alkohol. Vaatame üksikasjalikumalt, mis on parandamine.

Alkohol ja selle omadused

Kuid kõigepealt mõelgem välja, mis on alkohol. Sõna on laenatud ladina keelest ja tähendab "vaim". Kui kõik vastu peab normaalsetes tingimustes, siis on see värvitu läbipaistev terava maitse ja iseloomuliku aroomiga vedelik. Puhas alkohol on kange vahemikus 95,6–100%.

Alkohoolsed joogid on inimkonnale juba ammu tuttavad, nagu ka looduslike marjade ja puuviljade kääritatud mahl. Siis oli tegemist madala alkoholisisaldusega jookidega. Kuid keemiaalaste teadmiste arenedes said inimesed üha rohkem kangeid jooke. Kuid alles 18. sajandi lõpus suutsid nad saada 100% puhastatud alkoholi. Leiutise autor oli vene keemik T. E. Lovitz.

Mis on parandamine

Sõna tuli meie keelde ladina keelest ja tähendab parandamist, sirgendamist. See on üks meetoditest, mida kasutatakse tööstuses, laborites või kodus üksteisega segatud vedelike eraldamiseks.

Rektifikatsiooniprotsess põhineb segukomponentide jaotumise erinevusel aurude ja vedelate fraktsioonide vahel. Selles protsessis liigub auruvool vedelikuvoolu suunas, nad on üksteisega kontaktis, vahetades soojust ja massi kuni süsteemis saavutatakse tasakaal. Kõik see toimub spetsiaalses seadmes, mida nimetatakse destilleerimiskolonniks.

Voogudele vastamise käigus neelab tõusev auruvool kõik lenduvad komponendid ja voolav vedelik vähem lenduvad. Nagu destilleerimisel – veel üks alkoholi saamise protsess – on rektifikatsiooni energiakulud samad, kuid soovitud komponendi (meie puhul alkoholi) ekstraheerimine on palju efektiivsem. See on parandamine.

Vedeliku ja auru edukamaks interaktsiooniks kasutatakse paigaldistes kontaktelemente - plaate või otsikuid. Need suurendavad kahe läheneva voolu tõhusust ja koostoime pindala. Nende tööpõhimõte on järgmine: ülespoole suunatud aur läbib kontaktelemendi ja sellele kogunenud vedelikku, vahetades intensiivsemalt massi ja soojust. Mida rohkem elemente konstruktsiooni paigaldatakse, seda kiiremini saavutatakse tasakaal auru ja vedela fraktsiooni vahel.

Kuidas rektifitseerimine erineb destilleerimisprotsessist, käsitleme järgmises tabelis.

Erinevus rektifikatsiooni ja destilleerimise vahel

erinevus	Destilleerimine	Alkoholi parandamine
Saadud joogi kangus	Olenevalt destilleerimiste arvust ja aparaadi kvaliteedist võib see kõikuda vahemikus 40 kuni 65 vol.	Võib ulatuda 96 pööret minutis.
Joogi kvaliteet	Säilivad kasutatud tooraine aroom ja järelmaitse.	Puhastatud alkohol, ilma muude lisanditeta.
Puhaste fraktsioonide saamine	Äärmiselt halb eralduskvaliteet, ained on segunenud ja seda ei saa kuidagi parandada.	Kui sisalduvad ained, mis keevad erinevatel temperatuuridel, on need väljapääsu juures puhtad.
Tervist kahjustavate ainete eemaldamine	Fuselõlide kvalitatiivseks eemaldamiseks on vaja vähemalt kahte destilleerimist.	Kui kõiki tehnoloogiaid järgitakse, eemaldatakse need täielikult.
Alkoholi kaotused	Isegi kui järgite kõiki reegleid, ekstraheeritakse ainult 80% kogusummast.	Praktiliselt kadudeta. Ainult 1 kuni 3% võib kaotada.
Plahvatus- ja tuleoht	Seade on üsna lihtne, kuid risk on endiselt olemas.	Seadmed on üsna keerulised ja vea tegemisel on plahvatus võimalik.

Seadmed parandamiseks

Selle protsessi jaoks saab kasutada kahte tüüpi seadmeid: pidev- ja perioodiline seade. Esimest tüüpi kasutatakse tööstuses, kuna töö reguleerimiseks kasutatakse automatiseerimist - kallis ja keeruline. Laborites kasutatakse teist, lihtsamat ja odavamat tüüpi seadmeid. See on varustatud elementaarsete vahenditega valiku reguleerimiseks - termomeeter ja manomeetriline arvesti rõhumuutuste jaoks kolonnis.

Destilleerimiskolonni struktuur

Klassikaline skeem näeb välja selline. Aurustamiskuubikule (seda nimetatakse ka tsargaks) on paigaldatud vertikaalne kolonn ja piirlülitiga tagasijooksukondensaator. Selline paigaldus ei nõua keerulisi mehhanisme, ainult kraani proovivõtuks, vaateklaasi, termomeetrit ja mõnikord ka võimsusregulaatorit.

Tuleb meeles pidada, et mida suurem on kolonni kõrgus, seda intensiivsem on kahe voolu massi- ja soojusülekanne. Ja alkoholi puhastamine on parem.

Kuidas veerg töötab

Kuubik täidetakse maksimaalselt kahe kolmandiku ulatuses selle mahust alkoholi sisaldava seguga, kontrollitakse vuukide tihedust, suletakse valikuventiil ja antakse jahutuselement (enamasti vesi). Alles nüüd saate kütte sisse lülitada.

Oluline on teada: ärge kunagi sulgege kahte liitmikku (alaldi väljatõmbe ja veevarustus) korraga, sest selle tõttu võib kolonn tekkiva ülerõhu mõjul lihtsalt plahvatada!

Küttekeha ajab kuubikusse valatud vedeliku keema ning tekkiv aur tõuseb üles. Seejärel kondenseerub see deflegmaatoris ja voolab mööda seinu alla, puutudes uuesti kokku uue ülestõusva auruga. See lööb uuesti küttekehale, muutub auruks ja protsess kordub.

Mõne aja pärast satuvad aur ja vedelik tasakaalu ning ülemisse ossa koguneb madala keemistemperatuuriga fraktsioon (metanool). Altpoolt - kõrgelt (fuselõlid). Nüüd saab neid valida.

Tasakaal määratakse temperatuuri hoidmisega 10 minutit. Kuni selle hetkeni ei pea seadet puudutama.

Veeru valiku ühik

Mis on valikusõlm? Enamasti on see väike külg, mis aeglustab, takistades flegma (aurust kondenseerunud vedelik) äravoolu. Kui avate valikuüksuse kraani, voolab viivitatud flegm külmkappi, muutudes puhastatud alkoholiks.

Sama vedelik, mis küljele ei jäänud, voolab allapoole, et tsüklit uuesti korrata. IN tööstusettevõtted saate määrata rektifikatsiooni ja flegma suhte, mis naaseb (tagasivoolu number) kraaniga. Sellest numbrist sõltub alkoholi puhtus ja protsent. Mida kõrgem see on, seda puhtam on alkohol.

Juhtub, et selline ebameeldiv nähtus tekib nagu destilleerimiskolonni lämbumine. Teavet, et see juhtus, näitab tugev urisevat tüüpi müra konstruktsiooni enda sees. Lämbumise põhjuseid võib olla mitu, kaaluge neid.

Kui kolonn lämbub

Auru maksimaalne kiirus igas konstruktsioonis on erinev. Selleni jõudes aeglustab flegm oma liikumist kuubis ja siis võib see sootuks peatuda. Selle kogunemine destilleerimisosasse põhjustab soojuse ja massi ülekande protsessi peatumise. Tulemuseks on rõhulangus (sageli väga terav) ja kõrvalise müra ilmnemine.

"Lämbumise" põhjused:

• enamasti on see küte üle lubatud piiri;
• kuubiku ülevoolamine või selle ummistus alkoholi sisaldava kompositsiooni osakestega;
• mägismaal on peamiseks põhjuseks madal atmosfäärirõhk;
• võimsuse tõus, mille tõttu kütteelemendi võimsus suureneb;
• defektid ja disainivead.

Nüüd teate, mis on parandamine. Selle protsessi tulemusena saadud alkohol on karmi maitsega (nn tööstuslik alkohol). Seda saab kasutada tehnilistel eesmärkidel, kuid toiduainetööstuses vajab see siiski rafineerimist – lahjendamist, filtreerimist ja infundeerimist.

Parema puhastamise huvides läbib saadud tooraine karboniseerimisprotsessi (läbib Aktiveeritud süsinik). Selle protseduuri tulemusena omandab alkohol "pehmuse" ja (väike kogus neist satub alati alkoholi, isegi kui kasutasite fraktsionaalset selektsiooni) seotakse süsinikuga. Tegelikult on see kuulsa vene viina valmistamise klassikaline protseduur.

Pärast lahjendamise ja karboniseerimise protseduuride läbiviimist tuleb joogile anda puhkust. Jätke see lihtsalt mõneks päevaks klaasanumasse. Viin läheb pehmemaks ja kui sa seda välja ei sorteeri, siis pohmelli ei tule.