Alkohol har blitt en integrert del av livene våre. Og det er ikke bare alkohol. Det oppnås ved gjæring etterfulgt av destillasjon. Og ofte tror folk feilaktig at rektifisering er destillasjon en gang til. Faktisk er dette gjentatt passering av alkoholholdige væsker i spesielle kolonner. Som et resultat av møtet mellom to strømmer - væske og damp - oppnås ren alkohol. La oss se på hva retting er mer detaljert.
Alkohol og dens egenskaper
Men først, la oss finne ut hva alkohol er. Ordet er lånt fra latin og betyr "ånd". Hvis alle normale betingelser er oppfylt, vil det være en fargeløs, gjennomsiktig væske med en skarp smak og karakteristisk aroma. Ren alkohol vil variere fra 95,6 til 100 % ABV.
Menneskeheten har vært kjent med alkoholholdige drikker i lang tid, som med fermentert juice av naturlige bær og frukt. Den gang var dette drikker med lavt alkoholinnhold. Men med utviklingen av kjemisk kunnskap fikk folk mer og mer sterke drikker. Men først helt på slutten av 1700-tallet klarte de å få tak i 100 % rektifisert alkohol. Forfatteren av oppfinnelsen var den russiske kjemikeren T. E. Lovitz.
Hva er retting
Ordet kom inn i språket vårt fra latin og betyr retting, retting. Dette er en av metodene som brukes i industri, laboratorier eller hjemme for å separere blandede væsker.
Rettifiseringsprosessen er basert på forskjellen i fordelingen av blandede komponenter mellom damp- og væskefraksjonene. Under denne prosessen beveger dampstrømmen seg mot væskestrømmen, de kommer i kontakt med hverandre og utveksler varme og masse inntil likevekt i systemet oppstår. Alt dette skjer i en spesiell enhet som kalles et destillasjonskolonneapparat.
Under møtet mellom strømmene absorberer den stigende dampstrømmen alle de flyktige komponentene, og den strømmende væsken absorberer de mindre flyktige. Som i destillasjonsprosessen, en annen prosess for å produsere alkohol, er energikostnadene ved rektifisering de samme, men utvinningen av den ønskede komponenten (i vårt tilfelle alkohol) er mye mer effektiv. Det er dette som er retting.
For at væske og damp skal samhandle mer vellykket, bruker installasjonene kontaktelementer - plater eller dyser. De øker effektiviteten og interaksjonsområdet mellom to motgående strømmer. Prinsippet for deres operasjon er som følger: damp som stiger oppover passerer gjennom kontaktelementet og væsken akkumulert på det, og utveksler masse og varme mer intensivt. Jo flere elementer som er installert i designet, desto raskere oppnås likevekt mellom dampen og væskefraksjonen.
Hvordan rektifisering skiller seg fra destillasjonsprosessen er omtalt i tabellen nedenfor.
Forskjellen mellom rektifisering og destillasjon
| Forskjell | Destillasjon | Utbedring av alkohol |
| Resulterende drikkestyrke | Avhengig av antall destillasjoner og kvaliteten på apparatet, kan det variere fra 40 til 65 rpm. | Kan nå 96 rpm. |
| Drikkekvalitet | Aromaen og ettersmaken av råvarene som brukes er bevart. | Rektifisert alkohol, uten andre urenheter. |
| Oppnå rene fraksjoner | Ekstremt dårlig kvalitet på separasjon, stoffer blandes, og det er ingen måte å rette på dette. | Hvis det er stoffer som koker ved forskjellige temperaturer, vil utgangen være ren. |
| Fjerning av helseskadelige stoffer | For høykvalitets fjerning av fuseloljer kreves minst to destillasjoner. | Hvis alle teknologier følges, fjernes de fullstendig. |
| Alkoholtap | Selv om alle reglene følges, vil kun 80 % av totalbeløpet bli dekket inn. | Så godt som ingen tap. Bare 1 til 3 % kan gå tapt. |
| Eksplosjons- og brannfare | Enheten er ganske enkel, men det er fortsatt en risiko. | Utstyret er ganske komplekst, og hvis det gjøres en feil, er en eksplosjon mulig. |
Utstyr for utbedring
To typer utstyr kan brukes til denne prosessen: kontinuerlige og batchenheter. Den første typen brukes i industrien, siden automatisering brukes til å regulere arbeidet - dyrt og komplekst. For laboratorier brukes den andre, enklere og billigere typen utstyr. Den inneholder grunnleggende midler for å justere avtrekket - et termometer og en manometrisk måler for trykkendringer på kolonnen.
Strukturen til en destillasjonskolonne
Det klassiske opplegget ser slik ut. En vertikal søyle (også kalt en skuff) og en tilbakeløpskondensator med en grensebryter er installert på fordampningskuben. Denne installasjonen krever ikke komplekse mekanismer, bare en kran, et skueglass, et termometer og noen ganger en strømregulator.
Det bør huskes at jo større høyden på kolonnen er, desto mer intens vil massen og varmevekslingen mellom de to strømmene være. Og utbedring av alkohol vil bli bedre.
Kolonne driftsprinsipp
Kuben fylles til maksimalt to tredjedeler av volumet med en alkoholholdig blanding, tettheten til skjøtene kontrolleres, kranen lukkes og et kjøleelement (oftest vann) tilføres. Først nå kan du slå på varmen.
Det er viktig å vite: Du bør aldri lukke to armaturer (utbedre avtrekk og vanntilførsel) samtidig, da dette kan føre til at kolonnen ganske enkelt eksploderer under påvirkning av det resulterende overtrykket!
Varmeren bringer væsken som helles i kuben til å koke, og den resulterende dampen stiger. Så, en gang i tilbakeløpskondensatoren, kondenserer den og strømmer nedover veggene, og kommer igjen i kontakt med ny damp som stiger oppover. Den treffer varmeren igjen, blir til damp, og prosessen gjentas.
Etter en tid kommer dampen og væsken i likevekt, og en fraksjon med lavt kokepunkt (metanol) samler seg i den øvre delen. Nederst - med høy (fuseloljer). Nå kan de velges.
Likevekt bestemmes ved å holde temperaturen i 10 minutter. Inntil dette øyeblikket trenger du ikke å berøre enheten.
Kolonnevalgenhet
Hva er en utvalgsnode? Oftest er dette en liten side som bremser ned, og forhindrer at slimet (væske kondensert fra damp) renner ut. Hvis du åpner kranen på valgenheten, strømmer det beholdte slimet inn i kjøleskapet og blir til rektifisert alkohol.
Den samme væsken som ikke ble liggende på siden renner videre ned for å gjenta syklusen igjen. I industrielle installasjoner er det mulig å stille inn forholdet mellom rektifikatet og tilbakeløpet, som returneres (refluksforhold) ved hjelp av en kran. Renheten og prosentandelen av alkohol avhenger av dette tallet. Jo høyere den er, desto renere er alkoholen.
Det hender at et så ubehagelig fenomen oppstår som destillasjonskolonnen kveler. Informasjon om at dette skjedde indikeres av en sterk gurglende lyd inne i selve strukturen. Det kan være flere årsaker til at flommen skjedde; la oss se på dem.
Når kolonnen kveler
Maksimal hastighet på dampbevegelse i hvert design er forskjellig. Når den er nådd, bremser slim bevegelsen i kuben, og kan deretter stoppe helt. Dens akkumulering i rektifikasjonsdelen fører til at prosessen med varme- og masseoverføring stopper. Resultatet er et trykkfall (ofte veldig skarpt) og utseendet til fremmed støy.
Årsaker til kvelning:
- oftest er dette oppvarming over det tillatte nivået;
- kuben er overfylt eller tilstoppet med partikler av en alkoholholdig sammensetning;
- i høylandet er hovedårsaken lavt atmosfærisk trykk;
- en spenningsstigning, på grunn av hvilken kraften til varmeelementet øker;
- funksjonsfeil og designfeil.
Nå vet du hva utbedring er. Den resulterende alkoholen fra denne prosessen har en hard smak (kalt industriell alkohol). Den kan brukes til tekniske formål, men for næringsmiddelindustrien må den foredles ytterligere - fortynnes, filtreres og infunderes.
For bedre rensing blir de resulterende råvarene utsatt for en karboniseringsprosess (passer gjennom aktivt karbon). Som et resultat av denne prosedyren vil alkoholen bli "myk", og (en liten mengde av dem ender alltid opp i alkoholen, selv om du brukte en brøkdel-seleksjonsprosess) vil bli bundet av kull. Faktisk er dette den klassiske prosedyren for å tilberede den berømte russiske vodkaen.
Etter å ha utført fortynnings- og karboniseringsprosedyrene, bør drikken hvile. Bare la den ligge i en glassbeholder i noen dager. Vodkaen blir jevnere, og hvis du ikke overdriver, vil du ikke få bakrus.
Jeg lurer på om alle elskere av alkoholholdige drikker tenker på hva oppretting er? Men denne prosessen er direkte relatert til disse drinkene. Mange nybegynnere moonshiners forveksler det ofte med sekundær destillasjon, noe som er feil. I virkeligheten destilleres væskene flere ganger ved hjelp av spesialutstyr, noe som resulterer i ren alkohol. Det er også en litt lignende prosess kalt destillasjon.
I vår moderne tid er det aktiv fremme av en sunn livsstil, men dette har alltid vært tilfelle, men nylig har det blitt mer åpenbart. Vi blir stadig oppfordret til å gi opp alkoholholdige drikker og fullstendig eliminere dem fra kostholdet vårt. Men siden menneskeheten har brukt alkohol siden de første dagene etter at den dukket opp, er det usannsynlig at det vil være mulig å helt forlate det. Og vi snakker ikke bare om vin, vodka og andre drikker oppnådd ved destillasjon. Men hva er retting? Mer om dette nedenfor.
Funksjoner av alkohol
Fra latin er alkohol (spiritus) oversatt som sprit og er en organisk forbindelse som er representert av en rekke forbindelser. De vanligste av dem er:
- etyl;
- metyl;
- fenyletyl.
Noen arter oppnås ikke bare under laboratorieforhold, de kan også finnes i naturen. For eksempel, i planteblader er det metylalkohol; fermenterte organiske produkter inneholder etanol. Noen typer vitaminer kan også klassifiseres som alkoholer: A, B8 og D.
Under normale fysiske forhold er alkohol en klar væske med en skarp, karakteristisk lukt og smak. Den er i stand til å løse opp oljeholdige og fettholdige stoffer. Når det gjelder hovedkarakteristikken, styrken, er den 95,57-100%.
Før du svarer på spørsmålet, hva er retting, er det verdt å avklare om alkohol har noen gunstige egenskaper? Uten tvil eksisterer de, og det er nok av dem. Og først av alt er det et antiseptisk og deodoriserende middel som brukes til å desinfisere medisinske instrumenter, hudoverflater og også behandle hendene til medisinsk personell før operasjoner utføres. I en ventilator virker alkohol som en skumdemper. Brukes som løsemiddel for produksjon av medisiner.
Men i tillegg til medisin er alkohol også bra i produksjonen av alkoholholdige produkter - det øker styrken på drikker. Hjemme brukes ofte en sterk væske for å redusere temperaturen ved å gni. Med dens hjelp kan du forberede helbredende tinkturer eller lage en varm kompress.
Listen over alle fordelaktige egenskaper og kvaliteter til alkohol kan være uendelig. Men la oss gå tilbake til temaet vårt, hva er retting.
Hva er denne prosessen
Ordet retting kommer fra sammenslåingen av to latinske ord:
- rectus - rett;
- ansikt - det gjør jeg.
I hovedsak er dette en spesiell type prosess som brukes til å skille flytende blandinger i sine individuelle komponenter, avhengig av kokepunktet (hver har sin egen). Enkelt sagt skjer nedbrytning i forskjellige fraksjoner (tunge og lette).
Det oppstår bare når en strøm av væsker og damp kommer i kontakt. Det er gjennom denne prosessen den reneste og sterkeste alkoholen kan oppnås.
Ofte er produksjonen av alkoholholdige drikker ikke komplett uten to viktige prosesser, for eksempel:
- retting;
- destillasjon.
Vi har funnet ut den første, men hva er den andre prosessen? Mange mennesker forveksler disse to begrepene, og tror at de er praktisk talt det samme. I virkeligheten er det betydelige forskjeller mellom rektifisering av alkohol (eller en hvilken som helst annen blanding) og destillasjon, som vi skal komme inn på litt senere.
En litt lignende prosess er destillasjon.
Så denne definisjonen refererer til prosessen med å trekke ut en flytende komponent ved å koke enhver blanding der den er tilstede og avkjøle dampene for å danne kondensat og samle det. Denne metoden er vellykket brukt for avsalting av blandinger. Dette tillater ikke bare å skille de tilstedeværende flytende komponentene fra hverandre, men også å separere faste stoffer fra det flytende løsningsmidlet.
I tillegg er destillasjon utmerket for å skaffe drikkevann fra en sjøkilde. Også mange hjemmelagde alkoholelskere produserer drinker hjemme på denne måten.
De oppførte prosessene (destillasjon og rektifisering av blandinger) brukes ikke bare i laboratoriet, farmasøytisk industri eller hjemme. De er også utbredt i industrien, hvor de brukes til å skille olje i forskjellige komponenter:
- bensin;
- parafin;
- diesel drivstoff;
- flybensin;
- fyringsolje
I tillegg til flytende produkter kan faste stoffer som bitumen, tjære og asfalt hentes fra olje.
Karakteristiske trekk
Destillasjon regnes som en enkel prosess (destillasjon): fermenterte råvarer (for eksempel vin) legges i en spesiell terning, og den varmes opp til kokepunktet. I dette tilfellet frigjøres damper, som sendes til kjøleren, hvor de samles i en beholder i form av kondensat. Det resulterende produktet er rå alkohol. Styrken varierer fra 40 til 50 grader. Imidlertid er det fortsatt forurenset med urenheter, så det krever rengjøring og ytterligere raffinering.
I de fleste tilfeller blir destillatet re-destillert til dette formålet, noe som øker styrken. Men hvis du trenger å få sterk og ren alkohol, bør du velge en annen metode. Ved første øyekast ser det ikke ut til å være noen forskjell mellom destillasjon og rektifisering. I virkeligheten er dette langt fra tilfelle.
En høy grad av rensing kan kun oppnås ved bruk av spesialutstyr kalt en destillasjonskolonne. Enheten inkluderer en skuff, en reflukskondensatordyse og en kjøler. Dampen som frigjøres fra det oppvarmede råmaterialet kommer inn i røret og kommer i kontakt med det flytende slimet som ligger inne i dets vegger. I dette tilfellet legger noe av dampen i form av kondensat seg i tilbakeløpskondensatoren, og resten går tilbake til skuffen.
Slik skjer rettingsprosessen. Samtidig renses kildematerialet maksimalt fra skadelige urenheter (suspensjoner, fuseloljer, etc.). Den resulterende rektifiserte alkoholen har høyest mulig styrke - opptil 96%. Et slikt produkt er helt klart for tekniske og medisinske formål.
Som du kan se, er forskjellene ikke bare knyttet til destillasjonsteknikken, men også til kvaliteten på selve produktet.
Alkohol
For å rette opp alkohol brukes blandinger som inneholder den som hovedkilde - de drives gjennom spesielle kolonner. Som et resultat av oppvarming deles løsningene i to komponenter:
- Væske.
Utgangen er ren alkohol. Folk har lært å produsere alkoholholdige drikker siden antikken. Fermenterte bær og frukt ble brukt som råvarer. Bare det resulterende produktet inneholdt en ubetydelig mengde alkohol. Situasjonen ble bedre med utviklingen av den kjemiske industrien. Dessuten har det dukket opp en hel retning rettet mot å øke nivået av alkoholholdige drikkevarer.
Helt ren 100 % alkohol ble oppnådd først på slutten av 1700-tallet. Den russiske kjemikeren Johann Tobias (Tobiy Egorovich) Lowitz klarte dette. Det er han som fortjent kan betraktes som skaperen av rettingsprosessen.
Olje
Hovedformålet med oljekorrigering er å få lette fraksjoner fra olje, som er:
- Bensin.
- Parafin.
- Gass Olje.
Bensin er en kombinasjon av neftener, alkaner og aromatiske hydrokarboner. Temperaturen når +150...+205 °C. Alt avhenger av hva slags transport du trenger for å få drivstoff til - biler, fly eller annet utstyr.
Parafin er en vanlig type drivstoff for å drive traktorer og andre typer landbrukstransport. I tillegg fungerer den som en komponent for diesel. I tillegg fungerer også noen lyssystemer på den. Oppvarmingstemperaturen velges ut fra tiltenkt formål, og kan være +150...+180 °C eller +270...+280 °C.
Angående gass Olje, så brukes dette destillasjonsproduktet hovedsakelig til produksjon av diesel. Prosesstemperaturen avhenger av de nødvendige kvalitetene til sluttproduktet og varierer fra +270...+280 til +320...+350 grader.
Som et resultat av oljerektifisering oppnås også faste fraksjoner, som inkluderer:
- Fyringsolje.
- Tjære.
Fyringsolje god som kjelebrensel eller kan videreforedles. For eksempel destilleres den under redusert trykk, og bringer den til et vakuum. Ulike oljer oppnås på denne måten. I tillegg brukes den til cracking, hvis formål er å skaffe høyoktan bensin. Temperaturen for fyringsolje er fra +230 til +350 grader.
Etter at oljene er separert fra fyringsoljen, oppnås et praktisk talt fast stoff - tjære. I sin tur kan bitumen fås fra det, som er en komponent av asfalt. I tillegg er tjære verdifull for metallurgisk industri, der koks produseres av den.
Karakteristiske trekk ved utbedringsprosessen
Å forstå destillasjonsprosessen kan være nyttig for elskere av alkoholholdige drikker uansett styrke.
Og når du vet hvordan det skiller seg fra destillasjon, kan du velge riktig utstyr for dine behov, selv med automatisk rektifisering for produksjon av de ønskede drikkene. For eksempel, hvis du trenger å få et produkt basert på drue eller annen fruktjuice med kake, vil en klassisk destillatør være nok. Hvis du trenger å få alkohol med høy grad, kan du ikke klare deg uten en destillasjonskolonne.
Heldigvis har noen universal-type moonshine stillbilder en atmosfærisk tilpasning. Nå trenger du bare å installere en ekstra skuff og utstyret vil bli oppgradert til en destillasjonskolonne. Slike enheter er mer å foretrekke, spesielt for alle de som foretrekker å utføre eksperimenter og utvikle ferdighetene sine.
Rettingsprosessen ville imidlertid ikke vært så populær blant de fleste moonshiners hvis den ikke hadde sine egne triks. En av dem er bruken av ferdig destillat som et alternativ til mos. På denne måten kan du unngå unødvendig mas. Faktum er at bruken av mos er ledsaget av frigjøring av skum, og i store mengder, som ikke kan sies om destillatet. Derfor, ved å destillere rå alkohol, kan du beskytte destillasjonskolonnen mot skade.
Et annet trekk er at jo større høyden på søylen er, jo mer intens vil massen og varmevekslingen til to motstrømmer skje, og jo bedre blir sluttproduktet. Det vil si at verdiene er proporsjonale: jo høyere skuffen er, jo høyere er kvaliteten på alkoholen.
Dephlegmator, kjøleskap-kondensator, varmeapparat er vanlige varmevekslere, hovedapparatet til alt utstyr er en destillasjonskolonne. Det er i den at dampene til den destillerte blandingen stiger, og væske (slim) strømmer mot dem, som tilføres til dens øvre del.
En klassisk søyle ser slik ut: et langt rør (jo høyere jo bedre), som kalles en skuff, samt en tilbakeløpskondensator med en endehette, er plassert på fordampningskuben. Det er ingen kompliserte mekanismer her, bare en kran for prøvetaking, et skueglass og et termometer. I noen tilfeller kan det være en strømregulator.
Kolonneoperasjon
Hele prosedyren utføres i flere stadier:
- Mosen eller en annen alkoholholdig løsning varmes opp til ønsket rektifikasjonstemperatur.
- De resulterende dampene kommer inn i kolonnen og går deretter inn i kjøleskapet.
- På toppen kondenserer dampen til en flytende tilstand og beveger seg i motsatt retning som en væske (slim).
- Kondensatet strømmer ned, damper stiger mot det, og i prosessen med slik blanding blir de mettet med alkohol fra slim.
Denne syklusen skjer mange ganger, og som et resultat er dampene mettet med alkohol så mye at styrken på kondensatet når 93% eller litt mer. Når det gjelder urenheter, er de mindre flyktige og legger seg i kolonnen. Av denne grunn er det å foretrekke å bruke høye rør, og jo lengre de er, jo bedre blir sluttproduktet.
Etter bruk av en destillasjonskolonne er det ikke nødvendig å utføre ytterligere rensing av de resulterende drikkene. I tillegg, sammen med urenheter, blir produktet kvitt ubehagelige lukter og uønsket smak.
Når det gjelder bruk av mos, er det bedre, hvis mulig, å klare seg uten det, som nevnt ovenfor. Prosessen skal foregå ved stabil temperatur, og en termisk isolert søyle unngår temperaturendringer.
Atmosfæretrykk
Driften av et måneskinn avhenger fortsatt av atmosfærisk trykk, og mange modeller er utstyrt med en spesiell beslag. Når den er lukket, fungerer enheten i destillasjonsmodus, men så snart den er åpnet, er den allerede en rettingsmetode.
Etter at råmaterialet er oppvarmet til ønsket koketemperatur, lukkes prøvetakingsdysen. Installasjonen fungerer offline en stund. I dette øyeblikket sirkulerer alkoholdamp inne i kolonnen, noe som øker tilbakeløpsforholdet og fjerner urenheter. Deretter åpnes beslaget og en prosedyre inntreffer hvor trykket og temperaturen på rettingen holdes på et høyt nivå. For å unngå overoppheting av utstyret er atmosfærisk ventil åpen under hele utbedringen. På grunn av dette reguleres trykket.
Siden armaturet er konstant åpent, påvirker atmosfærisk trykk rettingsprosessen som skjer i kolonnen. Når den avtar, reduseres tettheten av alkoholdamp, noe som fører til en økning i forbruket og passasjehastigheten i installasjonen. Overskridelse av tillatt verdi resulterer i oversvømmelse av søylen.
Og hvis trykket øker, vil damphastigheten avta, noe som bremser oppdelingen i fraksjoner. Dette kan korrigeres ved å midlertidig lukke beslaget.
Ikke glem trykket i kolonnen av syne. I deflegmatatoren er den alltid lik den atmosfæriske verdien på grunn av den åpne beslaget. Direkte i skuffen er det forårsaket av bevegelse av damper og deres interaksjon med slim. I dette tilfellet bør ikke trykkfallet overstige de maksimale verdiene som er angitt av produsentene. For å kunne kontrollere denne verdien er søylene utstyrt med spesielle trykkrør.
Mange selskaper som produserer moderne rettingsenheter prøver å stabilisere driften av utstyret slik at det ikke er avhengig av eksterne faktorer. Dessverre er det ennå ikke mulig å unngå denne mangelen helt. I denne forbindelse står det direkte i instruksjonene at utbedring ikke skal utføres på de dagene hvor det er sannsynlig med en reduksjon i atmosfærisk trykk.
Automatisert prosess
Under rettingsprosessen er personlig tilstedeværelse og konstant overvåking av alt som skjer nødvendig. Du kan imidlertid gjøre det klokt - bruk automatisering. Slike enheter er designet for å automatisere hele prosedyren uten direkte menneskelig innblanding.
Høykvalitetsenheter vil samle de såkalte hodene i en separat beholder og forhindre at halene kommer inn i det ferdige produktet. Kontrollenheten vil frigjøre kjølevann til rett tid og redusere kraften under uttaket. Etter å ha samlet avgangsmassene, vil vanntilførselen og oppvarmingen bli slått av.
Som du kan forstå, er automatisk retting en nødvendig ting, spesielt når det oppstår presserende saker, hvis løsning ikke kan utsettes til et annet tidspunkt.
Rektifisering brukes til å separere væskeblandinger i komponenter eller fraksjoner som er forskjellige i flyktighet (fugacity), og utføres ved gjentatt toveis masse og varmeveksling mellom motstrøms bevegelige damp og væskestrømmer - refluks.
Interaksjonen mellom faser under rektifisering er diffusjonen av en svært flyktig komponent (v.l.c.) fra væske til damp og en svært flyktig komponent (t.v.c.) fra damp til væske. Metoden for å bringe strømmer i kontakt kan være trinnvis (i brettkolonner) eller kontinuerlig (i pakkede kolonner).
Hensikten med kontaktenheter (plater, dyser) er å skape forhold som fremmer maksimal tilnærming av damp- og væskestrømmer. For at disse strømmene skal utveksle materie og energi, må de være i likevekt med hverandre. Når damp- og væskestrømmer kommer i kontakt som et resultat av masse- og varmeveksling, avtar mengden av ikke-likevekt, deretter skilles strømmene fra hverandre, og prosessen fortsetter ved igjen å kontakte disse fasene på et annet tilstøtende trinn, med annen væske og damp strømmer. Som et resultat av gjentatt kontakt på påfølgende plater (trinn) av væske og damp som beveger seg i motstrøm langs høyden av kolonnen, endres sammensetningen av de interagerende fasene betydelig: dampstrømmen, når den beveger seg oppover, anrikes i l.l.c., og væskestrømmen, som renner ned, er utarmet i den, dvs. den er anriket med t.l.c. Med en tilstrekkelig stor kontaktbane mellom motsatt bevegelige strømmer, er det mulig å oppnå damp som kommer ut av den øvre delen av kolonnen, som er en mer eller mindre ren l.l.c., hvis kondensering gir et destillat, og fra bunnen av kolonnen - en relativt ren t.l.c., den såkalte bunnresten.
Tilbakeløp dannes som et resultat av delvis kondensering av damper som forlater den øvre delen av kolonnen i spesielle varmevekslere - tilbakeløpskondensatorer - eller føres inn i kolonnen som mat. For å skape en dampstrøm i kolonnen, blir en viss mengde varme introdusert i dens nedre del ved direkte å injisere oppvarmingsdamp (ved åpen oppvarming av kolonnen) eller mate den inn i en spesiell varmeveksler, gjennom varmeoverføringsoverflaten til hvilken varme overføres til den kokende bunnresten (ved lukket oppvarming).
Oftere mates den separerte blandingen (fôret) i væske-, damp- eller blandet form inn i midten av kolonnen (fig. 2) mellom konsentrasjon, eller forsterkning, og stripping, eller uttømmende del av kolonnen. Den øvre platen til strippedelen av kolonnen kalles mateplaten. En kolonne som har en konsentrasjon og stripping av deler kalles en komplett destillasjonskolonne (fig. 2a). I en slik kolonne skapes de mest gunstige betingelser for å oppnå begge komponentene i den binære blandingen i nesten ren form, men uavhengig drift av strippe- og konsentreringskolonnen er også mulig. Slike kolonner kalles ufullstendige.
Ris. 2 skjemaer for destillasjonskolonner
1 - tilbakeløpskondensator; 2 - kolonne; A – blanding som skal separeres; B - vann; D - destillat; P - damp; O – resten.
Fra den nedre delen av den ufullstendige strippekolonnen (fig. 2b) fjernes nesten ren tlc i flytende form, og det oppnås damp over den øvre platen, noe anriket med tlc. I en ufullstendig konsentrasjonskolonne (fig. 2c) innføres blandingen som skal separeres i dampform under sin nedre plate. Fra den øvre delen av konsentrasjonskolonnen trekkes nesten ren l.l.c. ut i dampform, og fra den nedre platen oppnås tilbakeløp, noe anriket med t.l.c. I motsetning til full destillasjonskolonnen, ufullstendige kolonner for ytterligere anrikning av destillatet fra destillasjonskolonnen l.l.k. eller resten av konsentrasjonskolonnen t.l.c. de trenger ytterligere utbedring.
Vanning med tilbakeløp, nødvendig for rektifiseringsprosessen, i strippekolonner oppnås ved å tilføre flytende fôr til den øvre platen. I hele og forsterkende kolonner utføres vanning på grunn av at en del av dampkondensatet kommer ut fra toppen av kolonnen. Resten av dampen danner destillatet - det øvre produktet av kolonnen, derfor er vanning og destillatvalg kvantitativt relatert til hverandre.
Forholdet mellom mengden varm (ved kondenseringstemperatur) tilbakeløp eller tilbakeløp (L) til mengden av destillat (D) kalt refluksforhold (R):
R=L/D = (G - D)/D, (1)
hvor G er mengden damp som forlater kolonnen.
Tilbakeløpsforholdet kan variere fra 0 til ∞. Ved R=0 vil det ikke være noen masseoverføring og anrikning av l.l.c.-damp. Ved R =∞ blir alt dampkondensat som forlater kolonnen fullstendig tilført til vanning; i dette tilfellet er destillatutvalget null, kolonnen fungerer "for seg selv" (i en steady-state prosess vil bunnproduktet av kolonnen ha samme sammensetning som den opprinnelige fôret). I praksis bør kolonnen operere på 0 Destillatet kan samles opp etter delvis eller fullstendig kondensering av dampen (fig. 3). I alternativ 1 er det gitt ytterligere anrikning av l.l.c.-destillatet. på grunn av delvis kondensering av damp og masseoverføring mellom tilbakeløp og damp under deres motstrømsbevegelse i tilbakeløpskondensatoren. I alternativ 2 har dampen som forlater kolonnen, destillatet og tilbakeløpet samme sammensetning, og tilbakeløpskondensatoren gir ingen forsterkende effekt. I alkoholindustrien brukes vanligvis det første alternativet. Ris. 3. Metoder for vanning av kolonner: 1 - tilbakeløpskondensator; 2 - kolonne; 3 - kondensator. Varmen fra dampkondensering fjernes vanligvis med vann, produkter som skal varmes opp eller luft i spesielle lufttilbakeløpskondensatorer. Åpen oppvarming av kolonner er aktuelt i tilfellet når oppvarmingsdampen ikke har en negativ effekt på kvaliteten på sluttproduktene, ikke samhandler med rektifikasjonsprodukter og ikke danner nye, vanskelig å skille systemer i kolonnen. Under åpen oppvarming blandes oppvarmingsdampkondensatet med det endelige separasjonsproduktet (rest). Lukket oppvarming krever høyere dampparametere. Prosessen med masseoverføring mellom damp- og væskestrømmer på kontaktanordninger bestemmes av størrelsen på fasekontaktflaten (F m 2), den gjennomsnittlige konsentrasjonsforskjellen eller den gjennomsnittlige drivkraften til prosessen (∆C kg/kg), og masseoverføringskoeffisienten relatert til 1 m 2 av fasekontaktflaten [K kg/(m 2 *h)]. Masseoverføringskoeffisienten avhenger av stoffets natur og det hydrodynamiske regimet for fasekontakt. Mengden stoff som har gått fra en fase til en annen (i kg/t) bestemmes av likheten M=K*F*∆C (2) Utformingen av kontaktanordningen skal sikre størst mulig masseoverføring på den. Dette oppnås først og fremst ved å skape en utviklet fasekontaktflate. Brettene til destillasjonskolonner kan være av kapseltype, gitter, flak, ventil osv. (Fig. 4). Den pakkede kolonnen er en sylinder fylt med pakking - kropper med en utviklet overflate (ringer, kuler, saler, masker, blokker, poser, lameller, etc.). Damp- og væskekontakt på overflaten av dysen under motstrømsbevegelse. Ytelsen til kontaktanordninger vurderes av damp- og væskegjennomstrømning, evne til å separere arbeidsblandingen, rekkevidde for stabil drift, hydraulisk motstand, etc. Damp- og væskegjennomstrømningen bestemmer produktiviteten til kolonnene, eller den spesifikke fjerningen av sluttproduktet per enhetstverrsnitt av kolonnene. Evnen til å separere den destillerte blandingen kalles effektiviteten til kontaktanordningen eller kolonnen som helhet og vurderes vanligvis ut fra antall teoretiske plater (stadier av endring i konsentrasjoner), eller antall overføringsenheter. Effektiviteten til brettkolonner vurderes vanligvis ut fra antall teoretiske brett (tt). La oss si at væsken kommer inn i platen (fig. 5, EN) inneholder Xi +1l.l.k., og lar det være - X *i; dampen som passerer gjennom platen inneholder henholdsvis Yi og y*i +1 av samme komponent. Hvis platen gir kontakt mellom damp og væske, noe som resulterer i at Y*-damp forlater platen. i +1 og væsken X* i vil være i likevekt, da har en slik plate en effektivitet lik en teoretisk plate. Ris. 4. Typer plater: a - sil (skjellete): 1 - sobelglass; 2 - uten briller (gitter); b- cap: 1 - single-cap;. 2 - multi-cap og ventilplate ventiler; i: 1 - runde; 2 - rektangulær .
Ris. 5. Teoretisk plate i X-Y diagram I praksis oppnås en slik balanse nesten aldri. Den teoretiske platen er en ideell plate og fungerer som en standard for å evaluere ytelsen til ekte plater. Et mål på effektiviteten til en ekte, eller faktisk, plate er dens ytelseskoeffisient (COP). I praksis bestemmes effektiviteten til ikke et enkelt brett, men den gjennomsnittlige effektiviteten til brettene i hele kolonnen eller en betydelig del av den, som er lik forholdet mellom antall brett (P), nødvendig for å utføre en gitt separasjon av blandingen, til antallet reelle (N) som er nødvendig for samme formål: Effektiviteten til brett avhenger av deres design, kolonnediameter, avstand mellom platene, damphastighet, kolonnebelastning, fysiske egenskaper til blandingen som separeres og mange andre faktorer, så effektivitet bestemmes vanligvis eksperimentelt. Effektiviteten til pakkede kolonner vurderes ved antall overføringsenheter, som representerer endringen i konsentrasjon i kolonnen per drivkraftenhet. Oftere brukes en dysehøyde tilsvarende én overføringsenhet (TTU). Det varierer mye avhengig av utformingen og størrelsen på dysen, samt den hydrodynamiske driftsmodusen; kolonner. For en liten dyse kan VEEP være flere millimeter, for en stor (med høy gjennomstrømning av damp og væske) - 1-1,5 m. I alkoholproduksjon er caps (kapsel) plater mest brukt. Multi-cap-brett brukes i kolonner for å separere væsker som ikke inneholder suspenderte partikler, single-cap-bakker brukes til å separere væsker med suspenderte partikler. Mindre vanlig brukt er silplater, som har hull på 2,5-3,5 mm (for destillasjon av den første av de nevnte væskene) og 8-12 mm (for den andre). De siste årene har det begynt å bli tatt i bruk nye typer plater i alkoholindustrien: gitterfeilplater (uten dreneringsanordninger), flakplater og ventilplater. De har større damp- og væskegjennomstrømning. Når du velger type brett, tas det hensyn til dens spesifikke produktivitet, effektivitet, økonomiske design, samt muligheten til å gi optimale driftsforhold for kolonnen for en gitt prosessmodus. Den stabile driften av brettene må tilsvare slike damp- og væskebelastninger som sikrer den mest intense kontakten og høy effektivitet. Ved store dampbelastninger kan det oppstå stor overføring av væske fra plate til plate, og væske kan samle seg på platen i overkant av tillatt mengde. Den øvre dampbelastningsgrensen er preget av "oversvømmelse" av platene. Et ytre tegn på flom er en kraftig økning i trykket i bunnen av søylen og en reduksjon i trykket på toppen. Når dampbelastninger nærmer seg det minste tillatte, beveger en del av væsken (tilbakeløp) seg fra plate til plate uten å komme i kontakt med dampen. En stor væskebelastning kan også føre til oversvømmelse av søylen. Maksimal tillatt væskebelastning bestemmes av mengden væske som kreves for å skape en aktiv kontaktsone for utvekslingsmediet. Virkemåten til platene er sterkt påvirket av avstanden mellom platene. Det er definert i. Først av alt, behovet for å skape forhold for kontakt mellom damp og væske, som oppstår i områder med bobler, skum og sprut. Disse sonene er plassert sekvensielt over platen og må passe mellom tilstøtende plater. Høyden på hver sone bestemmes av de fysiske egenskapene til væsken som separeres, utformingen av platen, dampbelastningen og er vanligvis funnet eksperimentelt. Når du arbeider med væsker som produserer løst skum, oppstår væskeinnblanding hovedsakelig på grunn av skumflak med høy vindstyrke. For kolonner som behandler væsker som ikke skummer og ikke inneholder suspenderte partikler, er den vanligvis aksepterte avstanden mellom platene 178-230 mm; for kolonner som behandler væsker med suspenderte partikler - 280-500 mm. På grunn av ulike driftsforhold for søylene kan effektiviteten til skuffene variere innenfor 0,35-0,65. En av de vanligste metodene for å separere flytende homogene blandinger bestående av to eller flere komponenter er destillasjon (destillasjon og rektifisering). I vid forstand er destillasjon en prosess som involverer delvis fordampning av blandingen som separeres og påfølgende kondensering av de resulterende dampene, utført en gang eller gjentatte ganger. Som et resultat av kondens oppnås en væske hvis sammensetning er forskjellig fra sammensetningen av den opprinnelige blandingen. Rectification er en prosess med gjentatt delvis fordampning av væske og kondensering av damp. Prosessen utføres ved kontakt av damp- og væskestrømmer med forskjellige temperaturer, og utføres vanligvis i kolonneanordninger. Ved hver kontakt fordamper en overveiende lavtkokende komponent (LBC) fra væsken, som beriker dampen, og en overveiende høytkokende komponent (HBC) kondenseres fra dampen og blir til en væske. Denne toveis utvekslingen av komponenter, gjentatt mange ganger, gjør det til slutt mulig å oppnå par som er nesten rene NCC. Disse dampene, etter kondensering i et separat apparat, produserer et destillat (rektifisert) og tilbakeløp - en væske som returneres for å vanne kolonnen og samhandle med de stigende dampene. Dampen oppnås ved delvis fordampning fra bunnen av kolonnen av resten, som er nesten ren VCC. Utbedring er en av de viktigste teknologiske prosessene i alkohol- og oljeindustrien. For tiden brukes rektifisering i økende grad innen en rekke områder av kjemisk teknologi, der isolering av komponenter i deres rene form (ved produksjon av organisk syntese, isotoper, polymerer, halvledere og forskjellige andre høyrente stoffer) er viktig. Destillasjonsprosesser utføres periodisk eller kontinuerlig ved forskjellige trykk: ved atmosfærisk trykk, under vakuum (for å skille blandinger av høytkokende stoffer), og også under høyere enn atmosfærisk trykk (for å skille blandinger som er gassformige ved normale temperaturer). En mer fullstendig, økonomisk og klar separering av blandinger i komponenter oppnås i rektifiseringsprosesser utført i apparat - destillasjonskolonner. Rettingsprosessen utføres ved gjentatt kontakt mellom ikke-likevektsvæske- og dampfaser som beveger seg mot hverandre i apparatet. Når faser samhandler, skjer masse- og varmeveksling mellom dem, på grunn av systemets tendens til å nå en likevektstilstand. Som et resultat av hver kontakt blir komponentene omfordelt mellom fasene: dampen er noe anriket i NCC, og væsken er noe anriket i VCC. Gjentatt kontakt fører til nesten fullstendig separasjon av den opprinnelige blandingen. Rettingsprosesser utføres i enheter, hvis teknologiske skjema avhenger av formålet med enheten og trykket i den, og utformingen - på metoden for å organisere fasekontakt. Når rektifiseringsprosessen utføres trinnvis i kolonneanordninger, kan kontakt mellom damp og væske oppstå i motstrøm (på sviktbrett), i en tverrstrøm (på hetteformede brett), i en medstrømsstrøm (jetbrett) . Hvis rektifiseringsprosessen utføres kontinuerlig gjennom hele volumet av kolonneapparatet, kan kontakt mellom damp og væske under bevegelsen av begge fasene bare skje i motstrøm. Moderne likerettere kan klassifiseres avhengig av teknologisk formål, trykk og intern enhet som sikrer kontakt mellom damp og væske. I henhold til deres teknologiske formål er rektifiseringsapparater delt inn i kolonner for atmosfæriske vakuumenheter, termisk og katalytisk cracking, sekundær destillasjon av petroleumsprodukter, samt for rektifisering av gasser, stabilisering av lette oljefraksjoner, etc. Følgende krav stilles til moderne rettingsapparater: høy separasjonskapasitet og produktivitet, tilstrekkelig pålitelighet og fleksibilitet i drift, lave driftskostnader, lett vekt og enkelhet, teknisk design. De sistnevnte kravene er ikke mindre viktige enn de første, siden de ikke bare bestemmer kapitalkostnadene, men også påvirker mengden driftskostnader betydelig, sikrer enkelheten og bekvemmeligheten ved å produsere enheten, installasjon og demontering, reparasjon, kontroll, testing, som samt driftssikkerhet og etc. I tillegg til kravene oppført ovenfor, må destillasjonsanordninger også oppfylle kravene i statlige standarder, avdelingsstandarder og Gostekhnadzor-inspeksjoner. Det teknologiske oppsettet til apparatet avhenger av sammensetningen av blandingen som skal separeres, kravene til kvaliteten på de resulterende produktene, mulighetene for å redusere energikostnadene, formålet med apparatet, dets plass i den teknologiske kjeden til hele installasjonen og mange andre faktorer. Prosessen med rektifisering av flytende blandinger utføres i rektifiseringsanlegg som består av flere enheter. La oss vurdere prinsippet om å separere en to-komponent blanding ved å rette opp ved å bruke eksempelet på driften av en lignende installasjon (fig. 10.1). Blandingen som skal separeres mates kontinuerlig inn i destillasjonskolonnen gjennom et innløp plassert litt under midten av kolonnelegemet. Den innførte væskeblandingen senkes gjennom kontaktanordninger (plater) inn i den nedre delen av kolonnen, kalt kuben. Damp stiger mot strømmen av væske, som følge av koking av væsken i kuben i kolonnen. De resulterende parene inneholder hovedsakelig NCC og noen VKK. Når damp interagerer med væske på brettene i kolonnen, kondenserer VCC og føres nedover kolonnen av væskestrømmen. På grunn av dette er mengden av NCC. Således, når dampene stiger, blir de anriket NCC, mens væsken som renner ned blir rikere VKK. Startblandingen fra mellomtanken 1 mates av en sentrifugalpumpe 2 til varmeveksleren 3, hvor den varmes opp til kokepunktet. Den oppvarmede blandingen sendes for separering inn i destillasjonskolonnen 5 på mateplaten, hvor væskesammensetningen er lik sammensetningen av den opprinnelige blandingen. Når væsken strømmer nedover kolonnen, samhandler væsken med den stigende dampen som dannes når bunnvæsken koker i kjele 4. Den opprinnelige sammensetningen av dampen er omtrent lik sammensetningen av bunnresten, dvs. at den er utarmet i den flyktige komponenten. Som et resultat av masseutveksling med væsken blir dampen beriket med en svært flyktig komponent Ris. 10.1. Skjematisk diagram av destillasjonsenheten: 1 - beholder for den opprinnelige blandingen; 2, 9 - pumper; 3- varmeveksler - råvarevarmer; 4 - kjele; 5 - destillasjonskolonne; 6 - tilbakeløpskondensator; 7 - destillat kjøleskap; 8 - beholder for oppsamling av destillat; 10 – fortsatt væskekjøler; 11 – beholder for fortsatt væske. For mer fullstendig anrikning vannes den øvre delen av kolonnen i henhold til et gitt tilbakeløpsforhold med væske (refluks), som oppnås i tilbakeløpskjøleren 6 ved å kondensere dampen som forlater kolonnen. En del av kondensatet fjernes fra tilbakeløpskondensatoren i form av et ferdig separasjonsprodukt - destillat, som avkjøles i varmeveksleren 7 og sendes til mellomtanken 8. Fra bunnen av kolonnen fjerner pumpen 9 kontinuerlig bunnvæske - et produkt beriket med en ikke-flyktig komponent, som avkjøles i varmeveksleren 10 og sendes til beholder 11. I destillasjonskolonnen utføres således en kontinuerlig ikke-likevektsprosess for å separere den opprinnelige binære blandingen til et destillat med et høyt innhold av en svært flyktig komponent og en bunnrest anriket med en svært flyktig komponent. Utbedring av flerkomponentblandinger, som er mer vanlig i praksis enn tokomponentblandinger, fortsetter i henhold til skjemaet diskutert ovenfor, selv om antallet utstyr som brukes øker. I destillasjonsinstallasjoner brukes hovedsakelig to typer apparater: kolonner med trinnvis fasekontakt (plate) og kontinuerlig kontakt (film og pakket). Retifisering av flerkomponentblandinger kan utføres i forskjellige sekvenser, ved å bruke mange enkle kolonner (en mindre enn antall komponenter i den opprinnelige blandingen) og ved å bruke en kompleks kolonne. For rettingsprosessen brukes hovedsakelig platesøyler. De installerer horisontale plater med enheter som sikrer god kontakt mellom væske og damp. Diameteren på kolonnen bestemmes avhengig av produktiviteten til installasjonen og damphastigheten i kolonnen, som velges i området 0,6 - 1,0 m/s. Destillasjonskolonner av forskjellige størrelser brukes: fra små kolonner med en diameter på 300 - 400 mm til høyytelsesinstallasjoner, med søyler med en diameter på 6, 8, 10, 12 m og mer. Høyden på søylen avhenger av antall plater og avstanden mellom dem. Jo mindre avstanden mellom platene er, jo lavere er søylen. Men ettersom avstanden mellom brettene minker, øker medbringelsen av sprut og det er fare for væskeoverføring fra de nedre brettene til de øvre, noe som reduserer effektiviteten betydelig. installasjoner. Avstanden mellom skuffene tas vanligvis avhengig av søylens diameter, med hensyn til muligheten for reparasjon og rengjøring av søylen. De anbefalte avstandene mellom brettene med destillasjonskolonner avhengig av diameteren er gitt nedenfor: Søyle diameter, mm opptil 800, 800 - 1600, 1600 - 2000 Avstand mellom platene, mm 200 -350, 350 - 400, 400 - 500 Søyle diameter, mm fra 2000 - 2400 og over 2400 Avstand mellom platene, mm 500 - 600, over 600. Antall brett i destillasjonskolonnen eller høyden på pakkingen bestemmes av teknologisk beregning; det avhenger av de fysisk-kjemiske egenskapene til komponentene som separeres, den nødvendige separasjonsrenheten og effektiviteten. retter. Vanligvis har destillasjonskolonner 10 - 30 plater, men kolonner for separering av blandinger med lignende kokepunkter har hundrevis av plater og har følgelig en høyde på opptil 30 - 90 m. Destillasjonskolonner opererer vanligvis ved atmosfærisk eller svakt overtrykk. Vakuumsøyler og kolonner som opererer ved forhøyet trykk er av begrenset bruk. Rektifikasjon under vakuum brukes når man ønsker å redusere temperaturen i kolonnen, noe som er nødvendig ved separering av komponenter med høyt kokepunkt eller stoffer som er ustabile ved høye temperaturer. Retting under forhøyet trykk brukes til å separere flytende gasser og svært flyktige væsker. Relatert informasjon. 1. Hvor kommer alkohol fra som et kjemisk stoff? Etylalkohol (etanol, vinalkohol) - C2H5OH- fargeløs væske med en karakteristisk lukt. Det oppnås ved fermentering av matråvarer, hydrolyse av plantematerialer og syntetisk - ved hydrering av etylen. Rengjøres ved retting. C 12 H 22 O 11 + H 2 0 = 4 C 2 H 5 OH + 4 CO 2 + VARME De. fra ett molekyl sukker, ved hjelp av gjærceller, dannes to molekyler etylalkohol, to molekyler karbondioksid og en anstendig mengde varme frigjøres. (12 12+1 12+16 11)+ (1 2+16)= 4 (12 2+1 5+16+1) + 4 (12+ 16 2), og da kan vi konkludere med at fra 180 kg sukker får man 92 kg alkohol og 88 kg karbondioksid. Dermed er det teoretiske utbyttet av alkohol fra sukker 0,511 kg/kg, og tatt i betraktning tettheten av etylalkohol (ρ = 0,8 kg/l), vil det være lik 0,64 l/kg. 1 kg (epler) => 0,7 kg (juice) => 0,084 kg (sukker) => 0,054 l (alkohol). Oftest er alkohol hentet fra stivelsesholdige råvarer (poteter, korn, etc.). Så, i den teknologiske kjeden av alkoholfremstilling, vises prosessen med stivelsesforsukring - omdannelsen (hydrolyse) av stivelse av råmaterialet under påvirkning av visse enzymer til sukker (C6H10O5)n + nH20+ENZYM= n C 6 H 12 O 6, og så er det fermentert. 1 kg (hvete) => 0,6 kg (stivelse) => 0,666 kg (sukker) => 0,426l (alkohol). Det praktiske utbyttet av alkohol er alltid 10...15 % mindre enn det teoretiske. Slike tap anses som normale og er hovedsakelig assosiert med: 2. Termofysiske egenskaper til vann-alkoholløsninger. Egenskapene til absolutt 100 % etylalkohol (EA) er av liten interesse fra et praktisk synspunkt ( kokepunkt=78,3°C ved 760 mmHg, ρ=790κg/m3). Derfor vil vi her ta for oss egenskapene til en binær (dobbel) blanding av ES + vann, som gir en fullstendig forståelse av driften av rektifiseringsutstyr og produksjon av rektifisert etylalkohol ved bruk av det. 2.1 Alkoholkonsentrasjon. Alle vet at ES løser seg veldig godt i vann, og danner en binær vann-alkoholblanding (løsning), som kan inneholde hvilken som helst mengde alkohol. 2.2 Kokepunkt for en vann-alkoholblanding. Naturligvis er kokepunktet for en løsning av to stoffer - vann ( koke=100°C ved 760 mmHg) og etanol ( kokepunkt=78,3°C ved 760 mm Hg) bør være mellom koketemperaturene til individuelle stoffer. Avhengighet av temperaturen til mettet vann-alkoholdamp eller kokepunktet (fordampning) til denne binære blandingen på konsentrasjonen av alkohol i dampen Y er presentert i fig. 1. Fig. 1 Temperaturen til mettet vann-alkoholdamp eller kokepunktet for en vann-alkoholblanding (ved et trykk på 760 mm Hg) 2.3 Faselikevekt. Likevektstilstanden til fasene (væske og damp) er deres sameksistens der det ikke skjer noen synlige kvalitative eller kvantitative endringer i disse fasene. Faselikevekt anses oppnådd bare når to betingelser er oppfylt samtidig: temperaturene i fasene er like og partialtrykket til hver komponent i damp- og væskefasen er like. Den andre betingelsen betyr at prosessen med overgang over grensesnittet til hver komponent fra væskefasen til dampfasen og tilbake er fullført. De. sammensetningen av væske- og dampfasen har stabilisert seg, og konsentrasjonene av komponentene i en enkelt fase er de samme på hvert punkt i volumet. Den teoretiske og praktiske betydningen av faselikevektskurven sett fra alkoholrektifiseringsprosessen er veldig stor, men vi kommer tilbake til dette senere i avsnittet "Retifisering", og nå skal vi vise hvordan denne kurven brukes. 2.4 Grunnleggende egenskaper ved rektifisert alkohol Det er GOST 5962-67 for dette produktet, som regulerer alkoholkonsentrasjonen i rektifisert sprit fra 96% til 96,4% og dets sammensetning. 2.5 Kokepunkt for rektifisert alkohol og atmosfærisk trykk. Det er verdt å merke seg at kokepunktet til CP avhenger betydelig av atmosfærisk trykk. Dessuten er denne avhengigheten så sterk (se fig. 3) at når du korrigerer alkohol ved å bruke temperaturen registrert, for eksempel av et elektronisk termometer, kan du bestemme den nøyaktige verdien av atmosfærisk trykk i et gitt øyeblikk og kalibrere et vanlig hjemmebarometer ved hjelp av avhengigheten nedenfor. Hvis du driver en destillasjonsenhet uten termometer, utvider denne informasjonen ganske enkelt horisonten din og har ingen praktisk betydning for deg, siden du bestemmer tidspunktet for frigjøring av CP av lukten med absolutt nøyaktighet. Men for de som har kjøpt en enhet med et elektronisk termometer, har denne sammenhengen mellom alkoholens kokepunkt og atmosfærisk trykk umiddelbar praktisk betydning. 3. Teori og praksis for enkel destillasjon av mos. Enkel destillasjon (destillasjon) er en prosess der en enkelt fordampning av de mest flyktige komponentene fra bunnvæsken og en enkelt kondensasjon av disse dampene skjer. 3.1 Formål med enkel destillasjon Alkoholinnholdet i mosen er svært lavt, og varierer fra 6 til 12 %. For å oppnå alkohol av høy kvalitet ved rektifisering kreves det imidlertid en mer konsentrert alkoholløsning, derfor, for å oppnå rektifisert alkohol, utfører alle destillerier en innledende grov separasjon av alkohol fra vann, som et resultat av at råalkohol (SS) er innhentet, og så rettes det opp. Samme metode kan anbefales for hjemmeteknologi for tilberedning av alkohol. 3.2 Utstyr for enkel destillasjon Det skjematiske diagrammet av en enkel destilleri er vist i fig. 4. Destilleriet består av en fordampningstank - en terning 1 og en kondensator-kjøler 2, som er forbundet med hverandre med et rør 3. Terningen er fylt med en bearbeidet væske 4, hvis oppvarming og fordampning utføres av en varmeapparat 5. Kjølevann strømmer konstant gjennom kondensator-kjøleren (vist med piler). For å gjøre det lettere å jobbe med destilleriet, kan et termometer 6 installeres i lokket på kuben, som registrerer temperaturen på dampene på vei mot kondens. Mottakskapasitet 7. 3.3 Drift av et enkelt destillasjonsapparat Destilleriet fungerer som følger. Ved hjelp av en varmeovn bringes den stillestående væsken til å koke. Dampen som dannes i kuben passerer gjennom røret inn i kondensatorkjøleren, hvor den kondenseres og avkjøles. Det resulterende destillatet strømmer inn i mottaksbeholderen 7. Du kan re-destillere 40 % destillatet og få en mer konsentrert ≈ 60 % alkoholløsning (se fig. 2). Deretter kan du gjenta denne prosessen mange ganger til alkoholkonsentrasjonen i destillatet er ca 90...94%. Imidlertid bør du umiddelbart gjøre oppmerksom på det faktum at "alkoholen" oppnådd på denne måten vil inneholde alle urenhetene som opprinnelig var inneholdt i mosen. Dette betyr at etter å ha fortynnet slik "alkohol" med vann opp til 40%, vil du få samme "måneskinn" som etter den første destillasjonen. 4. Opprettingsteori 4.1 Formål med utbedring Hensikten med rektifisering generelt er den klare separasjonen av flytende blandinger i individuelle rene komponenter. 4.2 Utstyr for utbedring Kontinuerlige destillasjonsenheter brukes i industrien. I disse enhetene blandes 85 % CC og overhetet damp i bunnen av kolonnen og omdannes til ≈ 40 % hydroalkoholisk mettet damp ved en temperatur på ≈ 94°C (se fig. 1). Denne dampblandingen kommer kontinuerlig inn i destillasjonskolonnen, blir lagdelt langs høyden i separate fraksjoner, som kontinuerlig og med en viss hastighet tas fra forskjellige deler av kolonnen. For å sikre normal drift av slike kontinuerlige kolonner, kreves det ganske komplekse og dyre automatiseringselementer. 4.3 Drift av destillasjonskolonnen. Rettingsanlegget fungerer som følger. Ved hjelp av en varmeovn bringes den stillestående væsken til å koke. Dampen som dannes i kuben stiger oppover gjennom destillasjonsdelen av kolonne 9 og går inn i kondensator 2, hvor den kondenseres fullstendig. En del av dette kondensatet (tilbakeløp) går tilbake til destillasjonsdelen av kolonnen, og den andre delen passerer gjennom kjøleren 14 og strømmer inn i mottakstanken 8 i form av destillat 7. Forholdet mellom strømningshastighetene for tilbakeløp og det valgte destillatet kalles tilbakeløpsforholdet og stilles inn ved hjelp av valgregulatoren 15. Gjennomgående På høyden av destillasjonsdelen av kolonnen skjer det en prosess med varme- og masseoverføring mellom tilbakeløpet som strømmer ned og dampen som stiger opp. Som et resultat akkumuleres den lavest kokende (med det laveste kokepunktet) komponenten i bunnvæsken i form av damp og tilbakeløp i toppen av kolonnen, og etter den, en "nummerert kø" (nedover høyden av kolonnen). ) av forskjellige stoffer bygges av seg selv. "Tallet" i denne køen er kokepunktet for hver komponent, som øker når den går nedover kolonnen. Ved å bruke regulatoren 15 utføres et langsom og konsistent valg av disse stoffene i henhold til deres rekkefølge. "Antallet" av stoffet som tas prøve i hvert øyeblikk, registreres ved hjelp av termometer 6. Når man kjenner denne temperaturen, tar man hensyn til atmosfærisk trykk, kan man ganske nøyaktig indikere hovedstoffet i destillatet som er tatt prøve på et gitt tidspunkt. Under korrigeringsprosessen kan hvert enkelt og mellomliggende stoff velges i separate mottaksbeholdere 8, noe som ikke bare gjør det mulig å utføre en kvalitativ og kvantitativ analyse av den originale blandingen, men også å oppnå alle dens komponenter separat. 4.4 Hva er en "teoretisk plate" og hvor mange av dem trengs. La oss se nærmere på likevektskurven for fasene til en binær vann-alkoholblanding, presentert i fig. 2. Som angitt i eksemplet er det mulig å oppnå en 40 % løsning fra en 10 % alkoholløsning ved bruk av enkel destillasjon. Deretter, fra en 40 % løsning, kan en 60 % løsning oppnås ved bruk av samme metode. 4.5 Fysisk plate og hvordan den skiller seg fra den teoretiske. Bretter brukes vanligvis som kontaktelementer i store destillasjonskolonner. Hver slik plate som ligger i en kolonne kalles fysisk plate (PT). Hensikten med en slik plate, som enhver annen kontaktanordning, er å sikre den nærmeste kontakten mellom væske- og dampfasene for å maksimere oppnåelsen av en likevektstilstand mellom dem. 4.6 Munnstykket og hvor de "teoretiske platene" er i den. For vellykket interaksjon av refluks som strømmer nedover kolonnen og damp som beveger seg oppover, kan du bruke alle andre kontaktelementer som øker arealet og effektiviteten til denne interaksjonen. 4.7 Kolonnekapasitet. Kolonnekvelning. Uansett hvilke kontaktelementer som brukes i kolonnen, forblir operasjonsskjemaet til destillasjonskolonnen uendret - slim strømmer ned og damp beveger seg opp. Derfor, på utbedringsstadiet, er kolonnen bare lastet med det teknologisk kraft (Wt), som er angitt i passet for installasjonen din. Hvis du øker krafttilførselen, vil du øke mengden alkohol som fordampes, og derfor øke hastigheten på dampen gjennom kolonnen. Som et resultat vil søylen flomme med alle de påfølgende konsekvensene. 4.8 Atmosfærisk trykk og stabil drift av kolonnen. Driften av kolonnen er designet for et innvendig trykk i kolonnen på 720...780 mm Hg. Og fordi kolonnen har nødvendigvis en forbindelse med atmosfæren gjennom den øvre beslaget til tilbakeløpskondensatoren, da er dette trykket også det optimale atmosfæriske trykket for driften. La oss finne ut hvordan atmosfærisk trykk kan påvirke driften av en kolonne og hvordan man kan kontrollere driften av en kolonne i høye fjell. 4.9 Trykkfall i kolonnen og hvordan måle det. 4.10 Tilbakeløpsforhold og hvordan du stiller det riktig. Figur 8 viser hovedmassestrømmene i destillasjonskolonnen. Damp fordampet i en terning Mn=M passerer gjennom destillasjonsdelen av kolonnen oppover, kondenserer fullstendig i tilbakeløpskjøleren og blir til et destillat Md=M. En del av dette destillatet E tas bort, og den andre delen føres tilbake til kolonnen og kalles slim R. De sier også at slim sendes tilbake til kolonnen for irrigasjon(fukte) kontaktelementene. 4.11 Kraft, ytelse, reserver. På utbedringsstadiet skal bare den teknologiske kraften tilføres kolonnen ( Wt), som er angitt i passet for installasjonen din. I dette tilfellet fungerer kolonnen uten flom og sikrer maksimal separasjonseffektivitet. etter kondensering av disse dampene i tilbakeløpskjøleren dannes 4,86 l/time destillat. 5. Praksis med utbedring av alkohol Som allerede nevnt ble det funnet rundt 70 forskjellige komponenter i urenhetene i mesken: syrer, acetoner, etere, aldehyder, lette og tunge alkoholer, fuseloljer, etc. Det dannes urenheter under tilberedning av vørteren, men samler seg mest av alt under gjæring, og under destillasjon havner mosen nesten helt i SS. 5.1 Klargjøring av kolonnen for arbeid. a) Sett sammen destillasjonsenheten som angitt i passet. 5.2 Rettingsprosess. Rettingsprosessen styres og reguleres i henhold til termometeravlesningen. Typisk temperaturavhengighet t i tid er presentert i fig. 9, som indikerer fem perioder: A) Oppvarming. SS i fordampningstanken varmes opp av alle varmeelementer installert i den med en total effekt - Wу. Etter en tid begynner SS i kuben å koke, og gradvis oppvarming av kolonnen begynner med stigende damp. I dette øyeblikk er det nødvendig å umiddelbart bytte til teknologisk kapasitet Wt spesifisert i installasjonspasset. B) Stabilisering. Kolonnen opererer med teknologisk kapasitet Wt. Utvalget blokkert E=0. Kolonnen fungerer på egen hånd, refluksforhold V=∞. Mens du observerer termometeravlesningene, vent til temperaturen synker og stabiliserer seg på det laveste nivået. C) Valg av hodefraksjoner. Valget av hodefraksjonene må utføres så sakte som mulig (med et høyt tilbakeløpsforhold). Sakte seleksjon «spredning» ikke en brøk over hele kolonnen og tar ikke med seg følgende brøker. På grunn av den lille mengden, men store variasjonen av stoffer i hodefraksjonen, er denne delen av destillatet faktisk en stor overgangsseksjon ( β
i fig. 7) fra mange hodeurenheter til ren CP. Denne ordningen for organisering av utvalget av hodefraksjoner garanterer deg: Denne perioden avsluttes med å nå en temperatur 0,1-0,05˚C lavere tс. Det anses konvensjonelt at mengden av lavtkokende urenheter som er tilstede i CP i dette øyeblikk og forårsaker en slik reduksjon i kokepunktet til CP, tilsvarer akseptable matvarestandarder. En slik umiddelbar og ganske nøyaktig analyse vil alltid være til hjelp for deg når du skal utbedre alkohol. D) Valg av den spiselige alkoholfraksjonen. Vi skal installere ny, ren og større mottakstank. La oss øke utvalget til Enom, som blir stående til slutten av hele utbedringsprosessen. La oss sjekke dette valget ved hjelp av en stoppeklokke og en gradert sylinder. Etter 5-10 minutter vil vi sjekke termometeravlesningene. Hvis alt ble gjort riktig, vil ikke termometeravlesningene endres. Dessuten vil denne temperaturen forbli uendret gjennom hele perioden med valg av matfraksjon. Når du henter den sentrale delen av SR, kan du velge det maksimale utvalget Emaks(refluksforholdet er nær V=2,5
). Betydning Emaks avhenger hovedsakelig av kvaliteten på den behandlede SS, så det krever avklaring ved hver retting. Det kan imidlertid kun anbefales å søke og avklare det etter at du har mestret rettingsprosessen i henhold til disse instruksjonene. Å finne Emaks det er nødvendig å bruke det andre alternativet i valgregelen. D) Valg av halefraksjoner (rest). Vi bytter ut mottaksbeholderen eller legger igjen en mellombeholder (hvor "halen" allerede er tapt). Vi endrer ikke kolonneinnstillingene - strøm Wt; utvalg Enom. 5.3 Gjentatt utbedring. Gjentatt utbedring utføres kun i følgende tilfeller: Merknad til seksjon 5 Du har sikkert lagt merke til at styrken til CC-en som brukes til å utføre rettingsprosessen anbefales innenfor området 35-45%. Det er ved denne konsentrasjonen av SS den høyeste kvaliteten på den resulterende CP er sikret. 6. Kjemisk behandling av mos og råsprit. A) kjemisk behandling av mesk. Følger du meskefremstillingsteknologien, øker vørteren gradvis surheten under gjæringsprosessen - og dette er normalt. I dette tilfellet er ingen kjemisk behandling nødvendig. I slike tilfeller, før destillasjon, anbefales det å kunstig redusere surheten ved hjelp av alkalier. Hvis slik behandling ikke utføres, forsterkes kjemiske reaksjoner kraftig under oppvarmingsprosessen i mosen, noe som kan (eller kanskje ikke) forårsake dannelse av nye medfølgende urenheter som påvirker renheten til CP. B) kjemisk behandling av rå alkohol. Hvis alle tidligere trinn var riktige, er kjemisk behandling av rå alkohol ikke nødvendig. 7. Sjekke kvaliteten på alkohol. Testing av kvaliteten på alkohol inkluderer følgende tester: Bestemmelse av farge og gjennomsiktighet. Testalkoholen helles i en ren, tørr sylinder laget av fargeløst og gjennomsiktig glass med en kapasitet på 100-150 ml, og fargen, nyansen og tilstedeværelsen av mekaniske urenheter i alkoholen observeres i transmittert spredt lys. Bestemmelse av lukt og smak. En liten mengde av testalkoholen legges i et kar med brønnlukkende propp, fortynnet med 2,5...3,0 volumdeler kaldt drikkevann og umiddelbart etter foreløpig kraftig omrøring utføres en lukt- og smakstest. Bestemmelse av etylalkoholinnhold (styrke). Alkoholkonsentrasjonen må bestemmes ved 20˚C med alkoholmåler (ASP 95-105, ASP-2 96-101, alkoholmåler med ASPT 60-100% termometer eller densimeter N16 0,76-0,82). Test for renhet. 10 ml av testalkoholen helles i en smalhalset kolbe med en kapasitet på 70 ml og tilsettes raskt i 3...4 doser under konstant risting 10 ml svovelsyre (densitet 1,835). Den resulterende blandingen varmes umiddelbart opp på en alkohollampe, og produserer en flamme som er 4...5 cm høy og med en diameter i den nedre brede delen på ca 1 cm. Under oppvarmingen roteres væsken i kolben konstant slik at brannen berører ikke kolben over kanten til den oppvarmede væsken. Oppvarming av blandingen stoppes når bobler når overflaten av væsken og danner skum; Oppvarmingsprosessen varer i 30...40 sekunder, hvoretter blandingen får avkjøles stille. Etter avkjøling skal blandingen i kolben være helt fargeløs. Oksidasjonstest. En sylinder med en malt propp og et 50 ml merke skylles med alkohol, fylles med samme alkohol til merket og senkes i 10 minutter i vann ved en temperatur på 15˚C, helles i et glassbad over alkoholnivået i sylinder. Deretter tilsettes 1 ml av en løsning av kaliumpermanganat (en løsning av 0,2 g i 1 liter vann) til sylinderen, sylinderen lukkes med en propp og etter blanding av væsken blir den igjen nedsenket i et vannbad. . Bestemmelse av furfuralinnhold. Tilsett 10 dråper ren anilin, 3 dråper saltsyre (densitet 1,1885 kg/l) i en sylinder med en malt propp med en kapasitet på 10 ml, og volumet justeres til merket med testalkoholen.
Synteseveien for å produsere etanol er ganske komplisert, og resultatet er teknisk rektifisert alkohol som inneholder en stor mengde urenheter som ikke kan separeres ved rektifisering. Denne ruten er mye brukt i industrien.
En annen måte å produsere alkohol på er mer tilgjengelig og er assosiert med teknologien for å fermentere enkle sukkerarter med gjær. Slik lages vanlig vin og derfor er fornavnet på etylalkohol vinalkohol. Den kjemiske formelen for denne transformasjonen i en veldig forenklet form ser slik ut:
For å bestemme forholdet mellom massetransformasjoner er det nok å erstatte de molare massene av atomer: hydrogen i den forrige kjemiske formelen H=1, karbon С=12 og oksygen О=16:
eller 342 + 18 = 184 + 176
;
Hvis alkohol ikke er hentet fra sukker, men fra sukkerholdige råvarer (druer, sukkerroer, jordskokk, etc.), er det lett å bestemme alkoholutbyttet fra det, når du kjenner til sukkerinnholdet i produktet. Så, for eksempel, hvis epler inneholder 12% sukker, vil det teoretiske utbyttet av alkohol fra juice fra dette råmaterialet (utbyttet av juice fra epler er 70%) være 54 ml/kg:
Som i forrige tilfelle kan vi beregne at 1,11 kg sukker teoretisk oppnås fra 1 kg stivelse. Når du kjenner stivelsesinnholdet i råvaren, kan du enkelt bestemme alkoholutbyttet fra et bestemt produkt. Så, for eksempel, hvis hvete inneholder 60% stivelse, vil det teoretiske utbyttet av alkohol fra slikt korn være 0,426 l/kg:
unfermentation, det vil si en situasjon der noe av sukkeret forblir i mosen og ikke blir til alkohol;
feil gjæring, det vil si når en del av sukkeret ikke blir til alkohol, men til noen andre urenheter;
direkte tap, når en del av alkoholen ganske enkelt fordamper sammen med karbondioksid under gjæring, eller går tapt under destillasjon og rektifisering.
Når du bruker visse referansedata, er det nødvendig å skille klart mellom to konsepter for alkoholkonsentrasjon i en vannholdig alkoholløsning - masse- og volumkonsentrasjoner. Massekonsentrasjonen av alkohol brukes kun til fysiske beregninger, analyse av forbrenningsprosesser osv. Massekonsentrasjon er massen av alkohol i massen av løsningen (angitt som % vekt, eller kg/kg, eller g/g). Konseptet med volumetrisk alkoholkonsentrasjon brukes oftere og tradisjonelt - dette er volumet av alkohol i volumet av løsningen (betegnet som % vol., eller m3/m3, eller l/l, eller ml/ml). Denne "forvirringen" i konsentrasjoner oppstår på grunn av de forskjellige tetthetene av alkohol ( ρ=790kg/m3=0,79g/ml) og vann ( ρ=1000kg/m3=1g/ml). Forskjellen i antall volum- og massekonsentrasjoner av samme løsning er derfor betydelig videre vil vi bare bruke konseptet volumetrisk alkoholkonsentrasjon.
For å bestemme det volumetriske alkoholinnholdet i en løsning - konsentrasjonen av alkohol i væsken ( X) Det brukes spesielle alkoholmålere: ASP-3 0...40%, ASP-3 40...70%, ASP-3 70...100%, ASP 95...105%, ASP-2 96. ..101 %, med et ASPT-termometer 60...100 % . Det er verdt å merke seg at tettheten til en vannholdig alkoholløsning er sterkt avhengig av temperaturen, og alle disse enhetene måler nøyaktig tettheten til løsningen (ved hjelp av Archimedes-kraften). Derfor faller det faktiske alkoholinnholdet i løsningen sammen med avlesningene til disse enhetene kun ved 20ºC, som er angitt på skalaene til disse enhetene.
De mest kjente løsningene er vodka - 40% og rektifisert alkohol - 96,4%. Forresten er alkoholinnholdet i mesken i området 7...12 %, men denne konsentrasjonen kan ikke måles ved bruk av alkoholmålere på grunn av tilstedeværelsen av restsukker og andre urenheter i mesken som påvirker tettheten til mosen. løsning og følgelig forvrenge avlesningene til enheten.
ES-damp løses også godt opp i vanndamp og danner en enkelt dampblanding med alkoholkonsentrasjonen i den Y, som bare kan bestemmes etter kondensering av disse dampene - dvs. i væske (som i forrige tilfelle) eller ved fordampningstemperaturen ved 760 mm Hg. (se nedenfor).
Det er verdt å merke seg at på denne grafen er det et visst punkt EN med en konsentrasjon på 96,4 %, hvor temperaturen er enda lavere enn kokepunktet til 100 % etanol.
For en binær vann-alkoholblanding betyr dette teoretiske utsagnet en veldig enkel ting. Hvis du heller en liten mengde av en vann-alkoholblanding med en konsentrasjon i en vanlig kolbe (skjematisk tegnet inne i grafen i fig. 2) Xf og varm denne blandingen til kokepunktet, så vil alkoholkonsentrasjonen i den resulterende dampen være Yп. Deretter, hvis du raskt lukker kolben og rister kraftig (bland damp- og væskefasen), vil temperaturen inne i kolben utjevnes, og dampen og væsken vil komme til en likevektstilstand - med konsentrasjonene av alkohol i dem Y Og X hhv.
Hvis slike eksperimenter utføres for forskjellige konsentrasjoner av vann-alkoholløsninger, er det mulig å oppnå en viss avhengighet av faselikevekten - en faselikevektskurve. Grafen for faselikevektskurven for en binær blanding av ren alkohol + rent vann er presentert i fig. 2.
Fig. 2 Faselikevektskurve for en binær vann-alkoholblanding (ved et trykk på 760 mm Hg)
For eksempel under normal destillasjon av mos med alkoholkonsentrasjon X= 10% damp dannes med en alkoholkonsentrasjon i seg Y=42 %, og etter kondenseringen får vi "moonshine" (kondensat, destillat) med samme "styrke". Derfor, hvis måneskinnet fortsatt ikke er utstyrt med noen ekstra "bjeller og fløyter", så er det teoretisk ganske enkelt umulig å oppnå sterkere måneskinn på denne måten. På samme måte kan du "forutsi" ved hjelp av samme kurve resultatet av gjentatt destillasjon av "primæren" - fra et 40% destillat kan du få 60% "måneskinn" ved den andre destillasjonen.
Når du ser på denne grafen, bør du være oppmerksom på diagonalen Y=X. Det er nettopp på grunn av det faktum at nesten hele likevektskurven ligger over denne diagonalen at det ved fordamping av en vann-alkoholblanding er mulig å oppnå en konsentrasjon av alkohol i dampen som er større enn dens konsentrasjon i den opprinnelige væsken. Det eneste unntaket er poenget EN- skjæringspunktet mellom likevektskurven og diagonalen, hvor X=Y=96,4%. Dette er et spesielt punkt i azeotropen.
Azeotropiske eller uatskillelig kokende blandinger er de der dampen i likevekt med væsken har samme sammensetning som væskeblandingen ( X=Y). Ved destillering av azeotropiske blandinger dannes et kondensat av samme sammensetning som den opprinnelige blandingen. Separasjon av slike blandinger ved destillasjon og rektifisering er utelukket.
Vann-alkoholblandingen på et spesielt punkt i azeotropen kalles "rektifisert etylalkohol (RE)". Det er dette punktet rektifiseringsprosessen har en tendens til, det er den maksimale konsentrasjonen av alkohol i denne prosessen, og det er på dette punktet at vann-alkoholblandingen har et minimum kokepunkt ( kokepunkt = 78,15°C ved 760 mmHg se fig.1).
Her er noen fysiske egenskaper til rektifisert etylalkohol
Væsketetthet (ved 20ºС)………………….……….…. 812 kg/m3 (≈0,8 kg/l)
Damptetthet (ved 760 mmHg)………………….. 1.601 kg/m3
Kokepunkt (ved 760 mm Hg)……………… 78,15 ºC
Spesifikk fordampningsvarme…………………………. 925 kJ/kg
Disse dataene er grunnlaget for utformingen av alkoholrenseutstyr. Og for deg vil de være vanlig referanseinformasjon.
Fig.3 Avhengighet av kokepunktet til rektifisert etylalkohol av atmosfæretrykk
Faktisk, hvis du har profesjonelt destillasjonsutstyr og et elektronisk termometer som er i stand til nøyaktig å bestemme temperaturen på alkoholdamp, kan du bli overrasket over å finne at avlesningene varierer fra dag til dag. Hvis du i går observerte kokepunktet til alkohol 77,0 ºC, og i dag - 78,0 ºC, betyr ikke dette en endring i alkoholsammensetningen eller en funksjonsfeil i rektifiseringsanordningen, men bare en endring i atmosfærisk trykk: i går var det 730 mmHg , og i dag - 755 mmHg
Destillasjon av mesk kan også utføres ved bruk av destillasjonsutstyr (se nedenfor). Ved å bruke samme rektifikasjonsteknikk ved destillering av mesk, kan man umiddelbart få 80...85 % CC fra mesken. Men dette er ikke nødvendig, siden for klar retting av SS, må den fortsatt fortynnes til en konsentrasjon på 40%. Dessuten, ved destillering av mos i en destillasjonsanordning, blir den nedre delen av kolonnen tilstoppet med skum.
For å bruke en destillasjonskolonne mer effektivt, er det fortsatt bedre å utføre rektifisering på den, og 40% moonshine kan med hell oppnås fra mesk ved hjelp av et enkelt destillasjonsapparat.
Når det gjelder destillasjon av alkohol, følger prosessen med å oppnå et destillat hovedsakelig faselikevektskurven ovenfor (fig. 2) når denne enheten fungerer. Dessuten, i det første øyeblikket, når konsentrasjonen av alkohol i løsningen er høy (i brygget er den 10...12%), er konsentrasjonen av alkohol i dampen også høy, og derfor i destillatet (42. ..45 %). Mosen er imidlertid ikke en binær blanding av vann og alkohol, men inneholder et stort antall tilhørende urenheter med lavere og høyere kokepunkt i forhold til vann-alkoholblandingen. Temperaturen på dampen til alkohol-vannblandingen som passerer gjennom røret i dette øyeblikket er omtrent 90...94 ° C, men lavtkokende urenheter (etere, acetoner, aldehyder, metylalkohol, etc.) er inkludert i en større andel i sammensetningen av den opprinnelige dampen, og senker denne teoretiske temperaturen opp til 65...75°C. En økt konsentrasjon av lavtkokende urenheter (hvis tettheten er mindre enn tettheten til alkohol) i det innledende destillatet forvrenger alkoholmålerens avlesninger oppover, og skaper en illusjon av økt "styrke". Det er grunnen til at den første delen av destillatet som oppnås fra mosen kalles "pervach". I virkeligheten er dette ikke konsentrert alkohol, men en vann-alkoholblanding med økt konsentrasjon av "gift".
I neste trinn av destillasjonen er temperaturendringen mer i samsvar med teorien. Ved å bruke avlesningene til termometer 6 og ved å bruke grafen i fig. 1, kan du alltid vite konsentrasjonen av alkoholdamp Y som går til kondensering. Gradvis synker konsentrasjonen av alkohol i destillatet, og konsentrasjonen i destillatet avtar tilsvarende, noe som indikeres av en temperaturøkning på termometer 6. Hvis temperaturen når 100°C, betyr dette at alkoholen i den stillestående væsken er helt borte og bare vann fordamper fra destillasjonen.
Til tross for at nær nullpunktet (fig. 2) er konsentrasjonen av alkohol i damp 8 ganger større enn konsentrasjonen i væske, fullføres destillasjonsprosessen vanligvis ved en damptemperatur på 97...98°C. Dette skyldes det faktum at fra dette øyeblikket begynner mer intens fordampning av fuseloljer og andre urenheter i halen.
Den gjennomsnittlige konsentrasjonen av alkohol i destillatet (typisk "moonshine") oppnådd fra mesk ved bruk av enkle destillasjonsapparater overstiger vanligvis ikke 40 %. En typisk graf over temperaturendringer over tid under enkel destillasjon er vist skjematisk i fig. 5. 
Fig.5 Endring i damptemperatur under enkel destillasjon
Med denne metoden for å trekke ut alkohol fra mos for å oppnå vodka av høy kvalitet, kreves det komplekse, noen ganger svært kostbare kaskader av rensing og re-destillasjoner som skjer med store tap av alkohol og elektrisitet.
Derfor har denne måten å skaffe vodka av høy kvalitet for lenge siden blitt en ting fra historien!
For øyeblikket er det en annen, enklere måte å skaffe vodka av høy kvalitet på, hvis essens er å umiddelbart skaffe 96% rektifisert alkohol fra SS ("moonshine"), renset fra urenheter, og deretter fortynne den med godt vann til konsentrasjon av en vodkaløsning. Denne metoden krever spesielt og ganske komplekst destillasjonsutstyr.
Retting er en varme- og masseoverføringsprosess som utføres i motstrømskolonneenheter med kontaktelementer (pakking, plater). Under rektifiseringsprosessen er det en kontinuerlig utveksling mellom væske- og dampfasen. Væskefasen er beriket med en høyerekokende komponent, og dampfasen med en laverekokende. Prosessen med varme- og masseoverføring skjer langs hele høyden av kolonnen mellom destillatet som strømmer ned, dannet på toppen av kolonnen (tilbakeløp), og dampen som stiger oppover. For å intensivere prosessen med varme- og masseoverføring, brukes kontaktelementer som øker overflaten av interaksjon mellom fasene. Når du bruker en dyse, flyter slim ned som en tynn film over dens utviklede overflate. Ved bruk av brett passerer damp i form av mange bobler som danner en utviklet kontaktflate gjennom væskelaget på brettet.
Ved rektifisering av alkohol er hovedoppgaven å oppnå SR fra 40 % SS med en konsentrasjon av ES i på minst 96 % med et minimumsinnhold av fremmede urenheter. For å gjøre dette utføres SS-rettingsprosessen om gangen på spesialrettingsutstyr. Dette utstyret lar deg separere vann-alkoholblandingen i separate azeotropiske fraksjoner som er forskjellige i kokepunkt. En av disse fraksjonene er rektifisert matalkohol.
I kjemiske og fysiske laboratorier brukes vanligvis batchdestillasjonskolonner, som ikke krever noen automatisering. Disse kolonnene er kun utstyrt med rudimentære midler for å justere avtrekket, temperaturkontroll og en manometrisk måler for trykkfallet over kolonnen.
Et skjematisk diagram av en periodisk destillasjonsenhet er vist i fig. 6. Installasjonen består av en fordampningstank - terning 1 og en destillasjonskolonne montert vertikalt på lokket til kuben. Terningen er fylt med en bearbeidet væske 4, hvis oppvarming og fordampning utføres av en varmeovn 5. Søylen inkluderer en rektifikasjonsdel 9 og et søylehode 10. Rettifikasjonsdelen av søylen er et rør 11, dekket på utsiden med varmeisolasjon 12 og fylt innvendig med kontaktelementer 13. Søylehodet er et systemrør 3 som det i henhold til diagrammet er koblet til: termometer 6, kondensator 2, kjøler 14 og valgregulator 15. Nederst av destillasjonsdelen av kolonnen er det vanligvis montert et manometrisk rør 16 for å måle trykkfallet i kolonnen. Kjølevann strømmer konstant gjennom kjøler 14 og kondensator 2.
For klargjøring gir vi det enkleste og mest illustrerende eksemplet på laboratorieretting. Hell aceton (20 ml), metylalkohol (30 ml), etylalkohol (50 ml) og vann (100 ml) i fordampningsbeholderen. Den totale mengden fortsatt væske vil være 200 ml. Vi vil utføre rektifisering ved å registrere gjeldende temperatur og gjeldende volum av det resulterende destillatet 7. Vi vil bringe det totale volumet av det valgte destillatet til 120 ml, mens resten av bunnvæsken (vann) vil være 80 ml. Ved å bruke postene vil vi konstruere en graf over temperaturendringer fra det nåværende volumet av destillat Fig. 7. Grafen viser tydelig fire horisontale seksjoner α
(tк=konst) og tre overgangsseksjoner β
mellom dem. Nettsteder α
er de individuelle rene komponentene i den opprinnelige blandingen, og overgangsseksjonene β
– Dette er mellomstoffer som består av en blanding av to rene nabokomponenter. La rektifiseringsprosessen foregå ved et atmosfærisk trykk på 760 mm Hg, så fra "høyden" og "lengden" av hvert trinn kan man enkelt trekke en konklusjon om den kvalitative og kvantitative sammensetningen av den opprinnelige blandingen:
Fig.7 Temperaturendring under rektifisering av en 4-komponent væske
Det er lett å konstruere en rekke suksessive trinn 10-40 på faselikevektskurven; 40-60; 60-70; 70-75; etc. og sørg for at for å oppnå en alkoholkonsentrasjon på 96 % i det endelige destillatet, vil det teoretisk være nødvendig med minst 9...10 slike suksessive destillasjoner.
Hvert slikt destillasjonstrinn kalles konvensjonelt teoretisk plate (TT). Mengden TT betyr fysisk antall destillasjoner som kreves for å oppnå 96 % alkohol fra dens 10 % løsning av ren alkohol i rent vann.
Den teoretiske platen kalles noen ganger (og i dag i økende grad) en masseoverføringsenhet eller overføringsenhet (TU).
I praksis har vi aldri en ren blanding av alkohol og vann (med mindre det er god vodka). I praksis er den eneste kilden til alkoholholdig væske for å produsere rektifisert alkohol mos eller moonshine. Begge disse løsningene inneholder i tillegg til vann og alkohol en liten (volum) mengde urenheter. Imidlertid ble det funnet rundt 70 forskjellige komponenter i disse urenhetene, hvis kokepunkt er nær kokepunktet til rektifisert alkohol. Dessuten danner mange av disse urenhetene "med stor glede" sammen med alkohol og vann en multikomponent azeotrop av rektifisert alkohol med svekkede smaksegenskaper.
Erfaring viser at for å få høykvalitets alkohol fra de ovennevnte "primærkildene" er det nødvendig å ha minst 25...30 TT eller, som er det samme, 25...30 EP.
Platene fungerer som følger. Damp i form av bobler med en utviklet overflate passerer gjennom et lag av slim som ligger på platen. Som et resultat av denne «boblingen» forsterkes varme- og masseoverføringen mellom væske- og dampfasen. Etter at damp passerer gjennom en plate, oppnås imidlertid ikke likevekt mellom fasene. Målingen av forskjellen mellom tilstanden til damp- og væskefasen fra deres likevektstilstand er ytelseskoeffisient (effektivitet) retter.
Klassiske plater har en effektivitet på ca 50-60%. De. For å oppnå en faselikevektstilstand som tilsvarer én CT, vil det være nødvendig med omtrent to FT-er. For å implementere 40 TP i en destillasjonskolonne, vil det derfor være nødvendig å installere omtrent 80 FT av en klassisk design i den.
For destillasjonskolonner med ultraliten diameter (10-30 mm) er kontaktelementet mer effektivt enn en plate. dyse. Dysen fyller hele det indre volumet til destillasjonsdelen av kolonnen. Det finnes mange forskjellige typer dyser, for eksempel vanlige dyser - Spraypack, Sulzer, Stedman; kaotisk (bulk) - keramiske ringer av Lessing, Pahl, Berle, den vanligste er en wire spiral-prismatisk dyse.
Prosessen med varme- og masseoverføring på slike kontaktelementer skjer kontinuerlig, og en faselikevektstilstand, tilsvarende en CT, oppstår etter at dampen har overvunnet en viss høyde på dysen. Og da snakker de vanligvis om høyden på pakkelaget, tilsvarende én CT, dvs. for pakkede kolonner brukes konseptet vanligvis - teoretisk platehøyde VTT eller overføringsenhet høyde VEP (brukes i dag oftere).
Denne høyden er vanligvis estimert i millimeter, noe som gjør det enkelt å sammenligne effektiviteten til en bestemt pakking med EEP og beregne høyden på hele destillasjonsdelen av kolonnen. Så, for eksempel, med en indre diameter av søylen på 30 mm, er VEP for en spiralprismatisk dyse 20...25 mm, og for en Sulzer-type dyse er VEP 15...20 mm.
For pakninger avhenger høyden på overføringsenheten sterkt av søylens diameter og øker raskt når den øker. Det er derfor slike effektive pakkede kontaktelementer praktisk talt ikke brukes i store industrielle destillasjonsanlegg, men har funnet sin anvendelse utelukkende i laboratorieutstyr.
Utseendet til dette lite kjente kontaktelementet oppfattes av mange som et slags filter, som må ha en viss levetid i søylen. Det er det imidlertid ikke. Dysen er et varme- og masseoverføringskontaktfyllstoff i kolonnen som rent destillat strømmer ned gjennom og ren damp stiger opp. Således, hvis begge disse komponentene virkelig ikke inneholder fremmede inneslutninger (ingen skum fra bunnvæsken kommer inn i kolonnen), utfører dette "filteret" sine funksjoner med varme og masseoverføring i ubegrenset tid inne i kolonnen.
Med en slik bevegelse av fasene er det en viss begrensende hastighet på damp, der gravitasjonskreftene som sikrer nedadgående bevegelse av slim ikke er i stand til å overvinne det motgående høyhastighetstrykket til dampen. De. når damphastigheten øker, bremser tilbakeløpet først strømningshastigheten nedover, og stopper deretter (henger i kolonnen) og begynner å samle seg i destillasjonsdelen. Skjer kolonne drukning.
Kolonneoversvømmelse er en off-design modus for driften. Kolonnen kan forbli i denne tilstanden i ikke mer enn 30...60 sekunder. I løpet av denne tiden fyller slimet først det indre hulrommet til destillasjonsdelen av kolonnen, deretter tilbakeløpskondensatoren, og deretter slippes det ut i en nødsituasjon fra kolonnen gjennom den øvre koblingen til tilbakeløpskondensatoren. Kolonneoversvømmelse kan bestemmes av trykkfallet i kolonnen, eller kan tydelig høres som en spesifikk "gurglende" lyd i kolonnen. For å unngå oversvømmelse av utbedringsinstallasjonen, må du strengt følge driftsanbefalingene angitt i passet for hver installasjon.
Den begrensende damphastigheten bestemmes av selve kontaktelementene, som roter det indre tverrsnittet av søylen. Ulike kontaktelementer har sin egen begrensende hastighet for alkoholdamp i hele søylens tverrsnitt, som er i området 0,5...1,2 m/s. Dette er og maksimal gjennomstrømning kolonne, som vanligvis uttrykkes ved massestrømningshastigheten til damp (kg/time) per arealenhet av det totale tverrsnittet av kolonnen (m2). Dens verdi for forskjellige kontaktelementer er i området 2000...7000 (kg/t)/m2.
En kolonne med visse kontaktelementer kan være "laste" og mindre dampstrøm. Imidlertid oppnås den maksimale effektiviteten til mange kontaktelementer (effektiviteten til brettet og EEP av dysen) når kolonnen opererer nær flomtilstanden. Derfor er alle destillasjonskolonner designet for en driftsmodus som er så nært som mulig til kolonnens maksimale gjennomstrømning.
Massestrømningshastigheten til alkoholdamp (ved en fordampningsvarme CP på 925 kJ/kg) som passerer gjennom kolonnen, bestemmes fullstendig av kraften som tilføres fordampningstanken. Så, for eksempel, med en teknologisk effekt på 1 kW vil følgende mengde alkoholdamp dannes per tidsenhet:
Det er verdt å merke seg at oversvømmelse av kolonnen kan forekomme selv ved den nominelle (riktige) prosesseffekten som tilføres fordampningstanken. Det er bare tre grunner til denne ikke-standard oppførselen til kolonnen.
Den første årsaken er enten tilstopping av den nedre delen av kolonnen med skum, for eksempel fra mos, eller overfylling av fordampningstanken med den behandlede væsken. Dette er et direkte brudd på bruksanvisningen for fylling av fordampningstanken.
Den andre grunnen er den økte spenningen i nettverket (mer enn 230V), noe som fører til en økning i den termiske kraften til det teknologiske varmeelementet.
Den tredje årsaken er en sterk reduksjon i atmosfærisk trykk eller et forsøk på å operere kolonnen i høyfjell. Denne grunnen er verdt å være spesielt oppmerksom på.
Som angitt i eksemplet i forrige avsnitt (om oversvømmelse av kolonnen), fordamper 1 kW termisk kraft 3,89 kg/time alkoholdamp. Denne massestrømningshastigheten av damp ved et normalt trykk på 760 mm Hg. (alkoholdamptetthet - 1,6 kg/m3) tilsvarer en veldig spesifikk volumetrisk strømningshastighet - 2,43 m3/t, som passerer gjennom hele tverrsnittet av kolonnen (for eksempel Ф30mm) med en hastighet på 0,96 m/s. Hvis atmosfærisk trykk faller til 700 mmHg, synker tettheten av alkoholdamp til 1,47 kg/m3, den volumetriske strømningshastigheten til damp øker til 2,64 m3/t, og følgelig øker hastigheten i hele tverrsnittet av kolonnen til 1,04 m /Med. Hvis denne hastigheten er maksimal, vil kolonnen oversvømmes.
Med en økning i atmosfærisk trykk, tvert imot, reduseres hastigheten på alkoholdamp, noe som reduserer effektiviteten av kolonneseparasjon, men dette kompenseres lett ved å justere tilbakeløpsforholdet (se nedenfor).
Ved utforming av søyler er visse "reserver" inkludert i designen for å sikre stabil og optimal drift av søylen, tatt i betraktning presisjonen ved produksjon av kontaktelementer, teknologiske varmeelementer (deres effektvariasjoner), mulige endringer i atmosfærisk trykk, etc. . Imidlertid har hver destillasjonskolonne noen "individualitet" og "støy" som du trenger for å føle og bruke riktig.
Hvis terskelen for atmosfærisk trykk for din spesifikke kolonneforekomst er betydelig lavere enn det minste mulige trykket i ditt område, vil du kanskje aldri støte på dette problemet. Hvis dette skjer av og til, så kan vi anbefale at du ikke utfører utbedring på dager med svært lavt atmosfærisk trykk.
Hvis driften av destillasjonskolonnen bare vil finne sted i høye fjell, er det nødvendig å bruke LATR (justerbar laboratorie-autotransformator) eller en hvilken som helst annen spenningsregulator for å kontrollere fordampningshastigheten til bunnvæsken.
Under designdriftsforholdene til kolonnen gir de interne kontaktelementene designmotstanden mot bevegelsen av alkoholdamp langs kolonnen. De. i den nedre delen av kolonnen er trykket høyere enn i dens øvre del (reflukskondensator). Og siden trykket i reflukskondensatoren er lik atmosfærisk trykk, snakker de vanligvis om trykkfall over kolonnen ∆P.
Størrelsen på dette ∆P(motstand) kan lett observeres ved høyden på væskekolonnen i et spesielt manometrisk rør plassert i bunnen av kolonnen (se fig. 6). Hvis kolonnen ikke fungerer, er væsken i dette røret på det nedre nivået. Når kolonnen er satt i driftsmodus, vil trykket i bunnen av kolonnen øke, og væskekolonnen, balanserer forskjellen ∆P, vil stige til en viss høyde N, knyttet til forskjellen i forholdet ∆P = ρgΝ(Hvor: ρ -
væsketetthet, g = 9,81 m/s2). Ved normal drift av kolonnen må væskekolonnen være i en viss og konstant høyde N. Størrelsen på denne trykkforskjellen - høyden på væskekolonnen overstiger ikke 350 mm.
Ved å bruke denne kolonnen er det veldig praktisk å stille inn den beregnede effekten som tilføres fordampningstanken, dvs. du kan tydelig stille inn optimal belastning på søylen basert på trykkfallet.
Ved å bruke denne "måleanordningen" kan du enkelt bestemme tidspunktet for oversvømmelse av kolonnen. Væskekolonnen i det manometriske røret i øyeblikket av flom av kolonnen begynner å vokse raskt på grunn av akkumulering av refluks inne i kolonnen, noe som øyeblikkelig øker motstanden mot bevegelse av damp.
Det er verdt å merke seg det M=R+E.
Tilbakeløpsforhold: V=R/E er forholdet mellom mengden slim R returnert til kolonnen til mengden av destillat som ble tatt E.
Hvis det ikke er alkoholutvalg E=0, da er hele destillatet i form av tilbakeløp R=M går tilbake til kolonnen. Så sier de at kolonnen fungerer på seg selv, og tilbakeløpsforholdet til kolonnen i denne tilstanden er lik uendelig - V=∞. I denne tilstanden har kolonnen maksimal separasjonskapasitet, og antallet teoretiske plater i den øker.
Hvis du åpner utvalget helt E=M, da vil det ikke være tilbakeføring av slim til kolonnen R=0. Da er tilbakeløpsforholdet null. I dette tilfellet, på grunn av fravær av tilbakeløp i kolonnen, blir kontaktelementene fullstendig "tørket opp", varme- og masseoverføringsprosesser stopper, og destillasjonskolonnen blir til en vanlig "måneskinnstill". Naturligvis er denne transformasjonen midlertidig og reversibel - uten fysiske forstyrrelser i kolonnen.
For å oppnå alkohol av høy kvalitet må tilbakeløpsforholdet være minst V≥3. Dette betyr at av 4 deler av destillatet som dannes i tilbakeløpskondensatoren, kan kun 1 del velges, og 3 deler må sendes tilbake til kolonnen for å vanne kontaktelementene. Bare i dette tilfellet vil det ikke være noen forstyrrelse av varme- og masseoverføringsprosesser i kolonnen.
Emax= ¼M.
Husk at ved å redusere utvalget av alkohol forbedrer du kvaliteten.
Hvis tilbakeløpsforholdet er så viktig for riktig drift av kolonnen, vil jeg gjerne gi en klar og enkel anbefaling for å stille inn den ved hjelp av en ekstraksjonsregulator.
UTVALGSREGEL:
Alternativ 1 (hoved):
Bruk en stoppeklokke og en gradert sylinder, still inn valget som er anbefalt i passet.
Alternativ 2 (test for enhver fraksjon):
Utvalget ble valgt riktig hvis temperaturen i kolonnen ikke sank 2-3 minutter etter avslutningen.
Så, for eksempel, med en teknologisk effekt på 1 kW, vil en veldig viss mengde alkoholdamp teoretisk fordampe:
For å implementere rektifiseringsprosessen, som nevnt ovenfor, kan vi teoretisk velge bare ¼ av det totale destillatet som dannes i tilbakeløpskjøleren, som er Emax = 1,2 l/time. Denne verdien er den maksimale teoretiske produktiviteten til installasjonen i alkoholmodus med en inngangseffekt på 1 kW.
Vårt firma undervurderer noe verdien av teoretisk produktivitet og anbefaler at for å garantere et positivt resultat, bør utvalget ikke være mer enn Enom= 1 l/time. Dette skyldes det faktum at ikke all termisk teknologisk kraft brukes til dampproduksjon, siden det er varmetap. Disse tapene er hovedsakelig knyttet til størrelsen på fordampningstanken og overstiger vanligvis ikke 10...15 %. Men hvis volumet til fordampningstanken økes kraftig, kan disse tapene overstige vår 20% reserve når det gjelder produktivitet.
Dermed er det for kolonnen din en fullstendig definert teknologisk kapasitet og et fullstendig definert utvalg regulert av rettingsprosessen. dette innebærer PRODUKTIVITETSREGEL:
1 kW teknologisk kraft kan produsere bare 1 l/time rektifisert alkohol av høy kvalitet.
Denne regelen gjenspeiles i navnene på installasjonene våre, fordi testing og testing av vårt universalutstyr utføres ved bruk av denne typiske og mest studerte væsken - etylalkohol.
Hovedoppgaven til rektifisering er å tydelig skille urenheter fra rektifisert alkohol.
Mengden av urenheter i det dehydrerte destillatet (det vil si destillatet minus vann) overstiger vanligvis ikke 6%. Den spesifikke mengden "avfall" avhenger vanligvis av nøyaktigheten til meskprepareringsteknologien. Mange av disse urenhetene er vanskelige å skille fra CP, og bare riktig arbeid med rektifiseringsutstyr lar deg bli kvitt dem i den kommersielle delen av den rektifiserte alkoholen.
Fra et praktisk synspunkt kan alle urenheter som finnes i SS (de tidligere nevnte 6%) deles inn i to grupper i forhold til kokepunktet til CP ( kokepunkt = 78,15°C ved 760 mmHg):
-hode (≈ 2,5%);
- hale (≈ 3,5%).
Hodeurenheter inkluderer alle stoffer som har et kokepunkt mindre enn 78,15°C og før (i tidspunktet for rektifiseringsprosessen) fremkomsten av SR fra destillasjonskolonnen. Det er disse urenhetene som opptar den første (hodet) linjen for valg fra destillasjonskolonnen, og det er bak dem at SR kommer i sin tur. Blant disse stoffene er de mest kjente metylalkohol ( kokepunkt = 64,7°C) og aldehydgruppen av urenheter, hvori koke noe mindre, men veldig nærme koke SR.
Hale urenheter inkluderer alle stoffer med et kokepunkt høyere enn 78,15 °C, disse stoffene destilleres av umiddelbart etter SR. Det er de som tar plass bakerst i den generelle køen til CP. Blant disse stoffene er den mest kjente gruppen fuseloljer ( koke noe mer, men veldig nærme koke SR).
b) For destillasjon, fyll fordampningstanken 2/3 av volumet med mos, hvis destillasjonen utføres med en destillasjonskolonne.
For utbedring, fyll fordampningstanken 3/4 av volumet med rå alkohol, med en styrke på ikke mer enn 35-45%.
c) Stopp valget.
d) Kontroller tettheten til enheten.
e) Slå på kjølevannstrømmen.
f) Slå på oppvarmingen av bunnvæsken.
Den totale tiden for å klargjøre kolonnen for drift tar vanligvis ikke mer enn 5-20 minutter og avhenger av ferdigheten og beredskapen til alt utstyr for drift (hvor installasjonen er koblet til det elektriske nettverket og vannkjølingsnettverket).
Fig.9 Temperaturendring under alkoholrektifisering.
Hvis en slik bryter ikke gjøres, vil kolonnen kveles etter noen sekunder. HUSK at kolonnen kan forbli i denne tilstanden i ikke mer enn 30-60 sekunder, ellers vil kolonnen og deflegmatatoren flyte over med destillat og nødutslippet vil begynne gjennom den øvre monteringen av deflegmatoren til utsiden. Hvis du likevel gikk glipp av øyeblikket for begynnelsen av kokingen, og kolonnen ble kvalt, må du forsone deg med tapet av alkohol og slå av kolonnen. Vent deretter til drukningsprosessen stopper og slå på Wt.
Etter oppvarming av kolonnen observeres et temperaturhopp, notert av et termometer.
I dette øyeblikket foregår prosessen med separasjon og akkumulering av hode (lavtkokende) fraksjoner i den øvre delen av kolonnen. Etter 10-15 minutter er denne prosessen fullført, og temperaturen på toppen av kolonnen når minimumsverdien og stabiliserer seg 3-5˚C under forventet kokepunkt for CP. Størrelsen på denne forskjellen avhenger av sammensetningen og mengden av lavtkokende fraksjoner som er tilstede i CC. Forventet kokepunkt CP tс kan bestemmes av det atmosfæriske trykket i øyeblikket ved hjelp av grafen i fig. 3.
Hvis du ikke har termometer, lar du bare kolonnen gå av seg selv i 15 minutter. Hvis denne prosessen tar lengre tid, blir den bare bedre. Du vil være i stand til mer nøyaktig å skille alle de viktigste urenhetene som har samlet seg i kolonnen på dette tidspunktet.
Hvis du jobber med en elektronisk temperaturkomparator, kan du mer nøyaktig bestemme øyeblikket når kolonnen stabiliserer seg med temperaturforskjellen.
For å organisere utvalget på riktig måte i løpet av denne vanskelige utbedringsperioden, kan vi anbefale følgende tilnærming, bestående av en sammenbrudd av stadiet " I” ,
i tre påfølgende like perioder.
I praksis er den mest nøyaktige enheten for å ta en beslutning om slutten av perioden for valg av hodefraksjoner og begynnelsen av valg av mat CP den vanlige "menneskelige nesen".
Kontroll av det resulterende destillatet ved lukt utføres som følger:
Den totale mengden hodefraksjoner oppnådd i løpet av denne perioden er 1...3 % av forventet mengde alkohol og avhenger av kvaliteten på råstoffet. HUSK! at destillatet som oppnås ved å destillere av hodefraksjonene ikke er et matprodukt, siden det hovedsakelig består av etere, acetoner, aldehyder og andre giftige stoffer, og KUN kan brukes til tekniske behov, for eksempel som løsemiddel.
Den resulterende CP fra dette øyeblikket er et matprodukt av høy kvalitet. Imidlertid er sammensetningen (som ikke kan skilles av mange selv ved lukt) gradvis i endring og kan deles inn i tre deler:
Men husk - jo mindre utvalg, jo høyere kvalitet!
I denne rettingsmodusen er det ikke nødvendig med konstant tilstedeværelse i nærheten av enheten, og mottaksbeholderne skiftes ut etter hvert som de fylles.
Når du mottar den tredje delen av mat-CP-en, anbefales det å bruke en mellombeholder, hvorfra du med jevne mellomrom, etter å ha kontrollert at termometeravlesningen tilsvarer kokepunktet til CP-en, hell alkoholen i hovedbeholderen.
Denne teknikken gjør det mulig å forhindre at den "dårlige" alkoholen kommer inn i den "gode" hvis tidspunktet for temperaturøkning overses (ankomsten av CP med en høyere konsentrasjon av tunge alkoholer og fuseloljer).
Valg av CP er fullført når temperaturen når 0,1...0,05˚С over temperaturen tс. Det er konvensjonelt ansett at mengden av tungkokende urenheter som er tilstede i CP i dette øyeblikk og forårsaker en slik økning i kokepunktet tilsvarer akseptable matvarestandarder.
Tilnærmingen og slutten av dette øyeblikket kan "forutsies" av mengden CP som allerede er produsert.
Restvalgsprosessen er fullført når temperaturnivået når ca. 82...85˚С, eller stoppes på grunn av luktkontroll.
MERK FØLGENDE! Den valgte rest inneholder fortsatt en tilstrekkelig mengde etylalkohol. Det kan betraktes som en spesiell SS med et høyt innhold av urenheter av fuseloljer og tunge alkoholer. Det, som SS, er ikke et matprodukt, derfor er det strengt forbudt å bruke det til matformål. Den resulterende resten kan reprosesseres med en ny porsjon CC. Eller, hva som er mer å foretrekke, korriger det separat, etter å ha akkumulert 10...20 rester (minst 30% av volumet til fordampningstanken).
EN) det er behov for å skaffe alkoholer av typen "Extra" og "Lux" med minst mulig urenheter fra svært dårlige råvarer;
b) utilfredsstillende kvalitet på SR oppnådd under den første rettingen (årsaker: manglende overholdelse av anbefalingene i denne instruksjonen under opplæringsprosessen).
For å utføre gjentatt utbedring, er det nødvendig å fylle hele maten CP (og i tilfelle av svært lav kvalitet, bare dens sentrale del) med vann til en konsentrasjon på 40-45%, hell den i en godt vasket fordampningsbeholder og gjenta rettingen som angitt i avsnitt 5.
Ikke øk denne konsentrasjonen!
Den angitte SS-styrken kan også oppnås ved konvensjonell (direkte) destillasjon av mesken ved bruk av enkle destillasjonsapparater.
Noen ganger kan surheten i mosen øke over normalt. Dette kan skje på grunn av en rekke årsaker knyttet til teknologibrudd:
Hvis råalkohol er hentet fra fruktråvarer (dårlig vin) eller feil ble gjort i tidligere trinn (du kan finne ut om dette først etter korrekt retting), bør kjemisk behandling av råalkoholen utføres. Nøyaktige data for denne prosedyren kan kun oppnås etter svært nøyaktige og subtile analyser av råvarene. Her gis kun generelle anbefalinger.
GENERELT - det er bedre å følge den tidligere teknologien enn å la seg rive med av kjemisk prosessering.
Hovedoppgaven med denne behandlingen er å nøytralisere syrer i SS og utføre forestringsreaksjoner som et resultat av at noen syrer og alkoholer, som har en flyktighet nær ES, omdannes til mer flyktige (etere) og mindre flyktige (tunge alkoholer) ) kjemiske forbindelser, som betydelig forbedrer kvaliteten på SS i rettingsprosessen.
For å gjøre dette, tilsett 1...2 g/l alkali (KOH eller NaOH) til SS, etter å ha fortynnet dem i en liten mengde vann. Vanligvis er slik behandling tilstrekkelig for å starte utbedring.
Ved svært dårlig kvalitet på SS (dessverre blir dette klart først etter utbedringsprosessen), behandles det i tillegg med kaliumpermanganat (kaliumpermanganat), som tidligere har blitt fortynnet i en liten mengde vann, tilsettes til SS i en mengde på 1,5...2 g pr. liter alkohol tilstede i CC. Løsningen blandes grundig og får stå i 15...20 minutter for å fullføre den kjemiske reaksjonen. Etter dette tilsettes alkali igjen (i samme mengde) og får stå for å klarne i 8...12 timer. Deretter blir CC filtrert og rettet opp.
For nøyaktigheten av testen helles innholdet i kolben (etter avkjøling) i en spesiell sylinder (reagensrør) med en jordet propp, og ved hjelp av et stativkamera observeres fargen på blandingen sammenlignet med alkohol og syre, tatt i like store volumer og hellet i separate sylindere (reagensrør), samme størrelse og kvalitet glass. Testresultatet anses som positivt hvis blandingen er like fargeløs som alkohol og syre.
Når den står, endres den rødfiolette fargen på blandingen gradvis og når fargen til en spesiell standardløsning, hvis utseende tas som slutten av testen.
For å observere fargeendringen til testblandingen, plasser et ark med hvitt papir under sylinderen. Tiden som oksidasjonsreaksjonen finner sted uttrykkes i minutter. Testresultatet anses som positivt hvis fargen holder seg i 20 minutter.
Hvis løsningen forblir fargeløs innen 10 minutter, anses alkoholen å ha bestått testen. Utseendet til en rød farge karakteriserer tilstedeværelsen av furfural.