08 Декабря 2023
Обращение Пьяного Снайпера
Камрад!
Будь другом, поддержи мой проект. Если не трудно - сделай три клика.
Тепломассообмен — основное явление, на котором построен процесс ректификации.
Тепломассообмен происходит в жидких и газообразных средах.
Условия для возникновения тепломассообмена:
- Имеется герметично закрытый объём с внешним источником тепла и охлаждения;
- Данный объём заполнен жидкостью или газом, которые могут перемещаться;
- 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 (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.
