Трезво и разумно об алкоголе и самогонных аппаратах
Главная \ Дистилляция и ректификация \ Ректификация. Тепломассообмен. Принцип работы колонны.

Ректификация. Тепломассообмен. Принцип работы колонны.

Обращение Пьяного Снайпера
23 Мая 2024
Обращение Пьяного Снайпера

Камрад!
Рад, что ты зашёл на мой сайт.
Надеюсь, что изложенная здесь информация будет полезна.
И будь другом - загляни в раздел по этой кнопке.
 

Тепломассообмен — основное явление, на котором построен процесс ректификации.
Тепломассообмен происходит в жидких и газообразных средах.


 Условия для возникновения тепломассообмена:

  1. Имеется герметично закрытый объём с внешним источником тепла и охлаждения;
  2. Данный объём заполнен жидкостью или газом, которые могут перемещаться;
  3. Температура вещества в данном объёме распределена неравномерно (следствие п.1). 

Чем больше в залитой жидкости содержится различных компонентов с разными температурами кипения (парообразования), тем более выражено будет происходить тепломассообмен.
В браге содержится порядка 100-150 составляющих, из которых мы должны отобрать интересующий нас только один компонент — этиловый спирт.

 

Компонент Температура кипения, °С
Муравьино-этиловый эфир 54,3
Ацетон 56,0
Метиловый спирт 64,7
Уксусно-этиловый эфир 77,8
Этиловый спирт 78,4
Изопропиловый спирт 82,4
Изоамиловый спирт 91,1
Сивушное масло 90-130


Процесс тепломассообмена выглядит следующим образом:

  • Пар поднимается, конденсируется на холодильнике в верхней части колонны, и в виде капель стекает вниз по внутренней стенке колонны.
  • Температура капли несколько ниже температуры пара. 
  • Капля катится вниз, навстречу ей поднимается пар — образуется так называемый противоток.
  • Поднимающийся пар нагревает стекающую каплю, а капля в свою очередь остужает пар.
    Для отдельно взятой капли эти значения минимальны (тысячные доли градуса), но капель на самом деле много и пар постепенно начинает заметно охлаждаться. Это и есть теплообмен.
  • Высококипящие элементы (температура кипения которых выше температуры капли в данный момент, красный цвет в таблице) начинают конденсироваться на поверхности капли.
    В тоже время, капля нагревается от пара, и из неё начинают активно выпариваться низкокипящие компоненты (синий цвет в таблице).
    В результате пар обогащается низкокипящими фракциями и обедняется высококипящими, а капля наоборот — обогащается тяжёлыми компонентами и обедняется лёгкими. Так происходит массообмен.

     

принцип работы ректификационной колонны тепломассообмен


Принцип работы ректификационной (бражной) колонны.

  • Поскольку температура в колонне распределена неравномерно (внизу теплее, вверху холоднее), то пар вверху колонны постепенно становится более насыщенным лёгкими компонентами (низкокипящие фракции, синий цвет таблицы), а тяжелые компоненты (высококипящие фракции, красный цвет таблицы) смываются вниз колонны.
  • В колонне таким образом через некоторое время происходит разделение и «выстраивание» фракций.
  • При достаточной высоте колонны на «верхних этажах» скапливаются и концентрируются низкокипящие фракции (головы), затем в средней части колонны собирается этиловый спирт (тело), а на «нижних этажах» остаются высококипящие фракции фракции (головы).
  • После данного разделения фракций и их выстраивания в колонне, следует их поэтапный отбор.

См. также — Ректификация. Основные понятия. Головы, тело и хвосты.

Яндекс.Метрика