Типи управління ректифікаційна і бражної колонами - види вузлів відбору

типи відбору продукту в БК і РК

Порівняльний аналіз трьох схем відбору, які використовуються в домашніх бражної і ректифікаційних колонах. Розглянуто характеристики, переваги та недоліки, а також можливість застосування в різних варіантах дистиляції. Кожному методу відповідає свій тип обладнання.

Щоб успішно працювати з колоною, потрібно регулювати флегмовое чісло.Для цього існує три методи:

  • CM (cool managment) - управління витратою води, що подається на охолодження дефлегматора;
  • LM (liquid managment) - управління кількістю відібраної флегми (відбір по рідини);
  • VM (vapor managment) - управління кількістю відібраного пара (відбір по пару).
фото способів управління ректифікаційної колоною
Способи управління ректифікаційної колоною

Перш ніж почати розмову про види відбору, визначимося з термінами.

дистиляція - процес випаровування рідини з подальшою конденсацією.

Якщо спочатку сировину випарується з перегінного куба, потім сконденсували його в холодильнику (конденсорі), то щоб не відбувалося посередині цього процесу (прохід пара через сухопарник, барботёр або дефлегматор), в кінцевому підсумку все одно вийде дистилят.

ректифікація - це один з методів дистиляції, який відрізняють два технологічних прийому:

Примусовий, строго регульований по величині повернення флегми за допомогою спеціальних пристроїв - дефлегматорів або конденсорів.

Організовано тепломасобмін між флегмою і піднімається назустріч паром. Для підвищення ефективності тепломассобмена використовують насадку або тарілчасті колони, де відбувається переіспареніе флегми. У першому випадку процес носить плівковий характер, у другому -барботажний.

Метою ректифікації є отримання спирту заданої фортеці і його очищення від домішок. Для цього флегмовое число повинно завжди бути вище мінімального (докладніше на графіку).

графік залежності флегмового числа від концентрації кубового залишку

Якість продукту залежить від величини флегмового числа, але чим воно вище, тим нижче продуктивність колони.

Ректифікація не дозволяє виділити якусь суміш з групи, а лише більш-менш повністю видаляє всі згруповані за близькою летючості домішки. Тому якщо використовувати РЕКТИФІКАЦІЙНА обладнання для отримання, наприклад, фруктових дистилятів, існує ризик згрупувати головну фракцію в важко розділяються азеотропа - видалити разом з непотрібними домішками корисні ефіри, що відповідають за аромат.

Якщо спробувати вигнати благородний дистилят на ректифікаційні обладнанні, потрібно щоб під час всього відбору флегмовое число не перевищувало 1,5-2. Інакше баланс домішок буде порушений.

Види вузлів відбору в колоні

Рідинний відбір (liquid managment)

LM - регулювання кількості відбору по рідини. Найбільш зручна і легка в експлуатації схема, при якій всі пари конденсуються, потім одна частина конденсату повертається в колону, інша - йде в відбір.

Характеристики. Регулювання флегмового числа здійснюється одним голчастим краном відбору спирту. Якщо кран повністю відкритий, флегмовое число дорівнює нулю, а на виході виходить звичайний дистилят. При закритому крані флегмовое число нескінченно велике - колона працює на себе. Регулювання краном рідинного відбору дозволяє в будь-який момент змінити флегмовое число від 0 до 100%. Потужність нагріву і охолодження встановлюють на оптимальному рівні, що забезпечує максимальну роздільну здатність колони і мінімальне охолодження флегми.

фото ректифікаційної колони з рідинним відбором
Колона з рідинним відбором

Як правило, флегмовое число задають кілька вище мінімального, що при відборі «тіла» дозволяє порівняно довго обходитися без регулювань, але ближче до кінця відбору все ж доводиться активно регулювати процес. При цьому чим менше залишається спирту в кубі, тим частіше доводиться збільшувати флегмовое число.

переваги:

  • підходить для отримання як ароматних, так і чистих спиртів;
  • легко і відносно дешево автоматизується аж до АСУ (автоматизованої системи управління) процесом виробництва з блоками безпеки;
  • немає підвищеної чутливості до стабільності тиску охолоджувальної води.

недоліки:

  • якщо зафіксувати швидкість відбору на одному рівні, то в міру ректифікації флегмовое число буде падати. Це суперечить технологічної необхідності в поступове підняття швидкості до кінця відбору, що є головним недоліком;
  • необхідний розрив струменя (зв`язок з атмосферою) після регулювального крана або клапана, інакше можливі збої в регулюванні швидкості відбору за рахунок розрядження в лінії відбору, яке створюють стікають потоки спирту.

Паровий відбір (vapor managment)

VM - регулювання поділом потоків пара до дефлегматора. Управління колоною здійснюється шляхом зміни кількості відібраного пара за допомогою шиберного або звичайного кульового крана.

Характеристики. Співвідношення площ поперечного перерізу колони і паровідвідних труби визначає мінімальну флегмовое число, яке можна збільшити, регулюючи положення крана.

фото колони з паровим відбором
Колона з паровим відбором

При перегонці кількість повертається флегми регулюється від 80 до 100%. Мінімально можливе флегмовое число дорівнює 4.

переваги:

  • чутливість до положення крана дуже мала, що дозволяє робити точні регулювання;
  • флегмовое число не залежить від зміни температури або витрати охолоджуючої води в дефлегматоре;
  • немає підвищеної чутливості до стабільності тиску охолоджувальної води.

недоліки:

  • система управління инерционна, від зміни положення крана до зміни швидкості відбору може пройти до 10-15 секунд;
  • не підходить для отримання ароматних спиртів з натуральної сировини. Потрібні конструктивні зміни, що дозволяють регулювати кількість повертається флегми від 50 до 100%;
  • колона з паровим відбором чутлива до пробок на лінії відбору продукту. Якщо в силіконовому шлангу сформується стовпчик продукту, стікаючи, він створить розрядження, і як насосом потягне пар на себе, порушуючи встановлений флегмовое число. Внаслідок цього різко і неконтрольовано збільшиться швидкість відбору, без втручання оператора система не повернеться на колишній рівень. Зупинити неконтрольований відбір можна установкою зв`язку з атмосферою (створити розрив струменя). Наприклад, увіткнути голку від шприца в верхню частину трубки відбору;
  • автоматизація складна і дорога. Часто виконується у вигляді сигналізатора досягнення певних температур, але без виконавчих механізмів. Також бажана автоматика безпеки.

Управління охолодженням (cool managment)

CM - регулювання кількості води, яка подається в дефлегматор. Дозволяє контролювати кількість пари, що проходить крізь дефлегматор на холодильник відбору продукту.

Характеристики. Флегмовое число регулюється від 0 до 100%, але система дуже чутлива до кількості води, що подається і вимагає прецизійного голчастого крана. Для регулювання швидкості відбору доводиться повертати кран буквально на частки міліметра. Потужність нагріву під час всього процесу повинна бути постійною і забезпечувати максимальну роздільну здатність колони. Зі збільшенням кількості води, що подається збільшується і кількість повертається флегми, відповідно, зростає флегмовое число.

фото колони з регулюванням подачі води в дефлегматор
Колона з регулюванням подачі води в дефлегматор

При ректифікації на постійній потужності охолодження і нагрівання відбувається поступове зменшення відбору, але флегмовое число залишається незмінним.

перевага:

  • може з успіхом використовуватися для отримання ароматних спиртів з натуральної сировини.

недоліки:

  • найменші коливання напору призводять до зміни швидкості відбору і флегмового числа. Якщо не вжити заходів по стабілізації тиску охолоджувальної води в квартирі, на процес відбору буде впливати навіть спущений сусідами унітаз;
  • підвищення температури води в дефлегматоре при незмінному її кількості зменшує флегмовое число, тому для підтримки стабільного флегмового числа потрібен контроль за витратою і температурою води, яка подається в дефлегматор;
  • необхідний зв`язок з атмосферою в лінії відбору продукту, інакше при випадковому відключенні нагріву і трубці, зануреної в відбір, весь продукт знову опиниться в кубі;
  • система дорога і складна в автоматизації. Зазвичай на такі ректифікаційні колони ставлять найпростіші термосигналізатори і автоматику безпеки.

Практика встановлення різних вузлів відбору на колони

Колони з рідинним відбором (LM)

У домашніх колонах відбір по рідини набув найширшого поширення. Причина проста - процес ректифікації 40 літрів самогону затягується на 18-20 годин. Можна зменшити навалювання вдвічі, але тоді різко зростає частка оборотного (технічного) спирту, який доведеться переробляти при кожній ректифікації.

Якщо говорити про продуктивність системи як про кількість товарного спирту, отриманого за загальний час ректифікації (включаючи нагрівання), то при зменшенні обсягу навалювання в 2 рази, ефективність знижується приблизно в 1,5 рази.

Інший шлях мінімізації обсягу одержуваного технічного спирту при максимальній продуктивності - автоматизація процесу, що дозволяє робити перегонку по заздалегідь заданим алгоритмом без участі оператора. Система автоматики обов`язково повинна мати не тільки виконавчий контур, але і блок безпеки, який моментально відключить устаткування при загрозі аварії.

Колона ректифікації з рідинним відбором автоматизується простіше і дешевше інших систем, а за якістю одержуваного спирту нічим не поступається іншим типам обладнання.

Колони з паровим відбором

Системи відбору по пару поширені за кордоном, де спирт і його похідні поступаються в популярності дистилятів (коньяку, віскі і т. Д.), Але цінується висока міцність напою. Іноземні умільці конструюють ректифікаційні колони з паровим відбором, що мають мінімальне флегмовое число - всього лише 1, а не 4 як в Росії. При такій схемі назад в колону йде не менше 50% флегми.

У режимі дистиляції парової відбір практично не потребує автоматиці. Заданий на старті відбору «тіла» флегмовое число зберігається незмінним до кінця, змінити його може тільки оператор, але навіть при отриманні спирту регулювання потрібна буквально пару раз.

Швидкість же відбору до кінця перегонки різко зменшується аж до зупинки. Якщо є бажання пополювати за енантового ефірами (багато в чому створюють органолептичні властивості фруктових дистилятів) - змінюють банки і збільшують потужність нагріву, далі слід дробовий відбір і сортування.

Якщо енантового ефіри не потрібні, роблять те ж саме, але додатково використовують паузи для роботи колони на себе, щоб залишки спирту були більш концентрованими і з меншою кількістю домішок.

Автоматика в колонах з паровим відбором потрібна тільки на рівні блоку безпеки. Крім того, отримання дистиляту передбачати не групування домішок по фракціям і повне їх видалення, а збалансоване зниження концентрацій речовин до прийнятного рівня з обов`язковим збереженням смако-ароматичних складових. Це справа для майстра-винокура, контролюючого процес, регулювання по приладах тут недоречна. Навалювання обмежена обсягом, який можна перегнати під керівництвом людини за наявне час.

Колони з регулюванням подачі води в дефлегматор

Незважаючи на всі недоліки, цей тип обладнання часто використовується в Росії при будівництві бражної колон. Причина - можливість отримання дистилятів з будь-якої сировини, а при необхідності без зміни конструкції (додаткова царга не береться до уваги) можна збирати дистилят високого ступеня очищення - майже як спирт.

Колони з регулюванням подачі води в дефлегматор дороги в автоматизації, чутливі до натиску і температури води, що охолоджує, що робить їх слабо придатними для отримання чистого спирту-ректифікату, але при малих навалювання до 20 літрів і невсипущим уваги оператора такі колони здатні на багато що.

Крім того, схема cool managment є найкращою для відбору «голів». За інших рівних умов отримати більш концентровані «голови» на системах відбору по пару і по рідини неможливо. Правда, це тільки якщо впоратися зі стабілізацією температури і напору води в дефлегматоре.

В останні роки робляться спроби створення гібридних ректифікаційних колон, в яких «голови» відбирають по пару методом СМ, а «тіло» по рідини (LM). Це підвищує і без того високі показники якості спирту на колонах LM. Досконалості немає меж.

При будівництві бражної колон, зорієнтованих на ароматні дистиляти, обладнання VM має перевагу перед СМ за рахунок простоти управління, а також нечутливості до температури і витраті води в дефлегматоре - більше передбачуваність в «причісуванні» домішок. Для цукросировини бражні колони по схемі СМ перспективнішою за рахунок більш якісного видалення головної фракції. Але управління ними створює чимало проблем.

{lang_relativ}

{menu}