Температурный градиент в царге ректификационной колонны (Страница 1 из 16)

Теперь пора возвращаться к нашим баранам, т.е. к одной колонне, и сырцу в кубе.
В сырце, как известно, содержится вода, этиловый спирт, и куча разных примесей. По объему их не очень много, около 1%, но они имеют разные свойства. Более того, из-за большого набора разных веществ, одна примесь может влиять на поведение другой, также они могут составлять двойные, тройные азеотропы. Короче, тема до конца не изученная и очень сложная.
Нам важно, что наличие той или иной примеси изменяет температуру кипения смеси. Тут надо остановиться несколько подробнее.
Не лишним будет напомнить, что в кубе кипит смесь веществ, при кипении образуется пар, который состоит из тех же веществ, что находятся в жидкости, только в другой концентрации, которая, в свою очередь, зависит от состава кипящей жидкости. Пар, в свою очередь, в процессе ректификации разделяется на компоненты по высоте царги. Примеси, в том числе, образуют азеотропные смеси с этанолом и водой, каждая из которых "подвисает" (имеет место максимальной концентрации) на своей высоте царги, вверх и вниз от которой эта примесь также содержится, но в меньшей концентрации. Если эта примесь головного характера, то ее максимальная концентрация будет на верхней тарелке.
Вот эти "пучки концентрации" напрямую привязаны к спиртуозности в царге, и если спиртуозность в конкретном месте меняется, меняется температура, и примесь переползает по колонне в соответствии с этими изменениями.
Другой фактор- это накопление примеси. В процессе отбора спирта процентное отношение количества примеси увеличивается, и она сильнее расползается по колонне от места максимальной концентрации.
На термометре в царге мы можем увидеть появление "подползание" к отбору фракции с примесью.

Теперь немного о дельте между температурой в отборе и в царге.
В общем случае отсутствие дельты сообщает нам, что в отборе и в месте установки термометра находится почти одна и та же по составу фракция.
Если мы говорим про отбор голов, то большая дельта будет говорить о приличной концентрации головных вверху царги. Поскольку все мы пользуемся насадочными колоннами, т.е. колоннами с малой удерживающей способностью, это косвенно говорит и о приличном количестве голов в сырце. Если бы мы использовали тарельчатые колпачковые колонны, то могли бы выводить примеси из куба на верхние тарелки во время длительной стабилизации.
Если мы увеличим отбор, то температура отбора будет приближаться к температуре в царге.
Во время отбора тела, на мой взгляд, имеет смысл поискать режим для своей колонны, в котором на обоих термометрах температура будет максимально низкой, если конечно мы говорим про чистоту продукта. Правда отбор при этом может оказаться ничтожно маленьким.
Похоже, наврал. Забыл про давление в колонне.
Для начала, пожалуй, хватит, т.к. дальше надо переходить к режимам работы насадки, но хочется это делать совместно с остальными, а то я уже "наговорился" )

В этот момент на ТМО продолжает активно работать самая верхняя часть насадки. Это нормально, у меня так же...

Artem.SHitov,у меня 1700 мм царги c внутренним диаметром 35 мм, туго набиты мочалки 16 штук на всю длину. Спирт получаю 97%. Скорость до 1500 л/час держится легко.
ВСЕГДА на головах пар холоднее царги на 1-1.3 гр.С. При отборе тела оба термометра поднимают свою температуру при переходе в предзахлеб, при этом пар холоднее насадки еще больше, до 1.5 гр.
У многих по отчетам похожая ситуация. По твоему трактату возникает мысль, что я делаю что то неправильно. Хотя сколько писал отчеты по ректификации всегда получал положительные отзывы от сообщества.

А вот на практике  это говорит о недостатке флегмы и иссушенной насадке, что неоднократно было замечено не только мной, но и более уважаемыми и авторитетными участниками.

Поэтому мне лично дельта температур говорит о том, что насадка работает.

Согласен, ибо увеличиваем нагрев для получения большего количества флегмы. Причем значительно увеличиваем.

А можешь сказать где физически это находится в пространстве? Вот царга 1700 мм, думаю там тарелки то не через равные промежутки изменяют свой номер? Может быть, что первые 11 тарелок расположены даже выше датчика царги? А остальные компактно расположены до конца насадки сверху? Просто другого обьяснения я не вижу, так как иначе дельты между датчиками пара и царги не было бы!

Не сочти за неуважение, но я немного не понял вопроса...

Имеется ввиду место?
Если брать во внимание мочалки и в верхней части будет плотнее то там и будет больше флегмы, вроде так и рекомендуют у нас на форуме сделать насадку.

Artem.SHitov, Артем, ты сделал замечательную "картинку" (первый пост), которая визуализирует внутренние процессы работы насадочной колонны. Эту информацию я бы рекомендовал, как обязательную при изучении темы "ректификация", чтобы "увидеть" что там творится внутри.
Но, по моему мнению, эту информацию можно использовать как лабораторный "макет", потому что на "домашней" практике будет по другому.

Сразу скажу (из практики), что дельта, при максимально однородной фракции, есть (как сказал Валера, да и в большинства так). Почему?
Опять же, как ты обратил внимание на то, что у нас не бинарный азеотроп (в идеальной сахарной, если память не изменяет, 97 соединений). Затем, как вы с Валерой отметили, что физический размер ЕП будет не одинаков по длине цари. Мне думается так же. Почему? Думаю, что флегмо-паровой пузырь, в предзахлебе, будет неравномерным. Где будет больше пара и где флегмы, по длине царги, в вышеуказанном режиме? Так как пар валит из куба вверх, а флегма стекает вниз, то на первых тарелках будет больше пара (тарелка будет длиннее), а на верхних наоборот.
И вот, смотря на все эти нюансы (смесь в кубе, плотность и количество ЕП и т.д.) мы получим определенную дельту.

ДРУЗЬЯ, ДАВАЙТЕ ДОГОВОРИМСЯ, ЧТО ГОВОРЯ О ДЕЛЬТЕ, МЫ ЧЕТКО ПОНИМАЕМ, ЧТО ТЕРМОДАТЧИКИ КАЛИБРОВАННЫЕ И ПОКАЗЫВАЮТ ОДИНАКОВО!!! В противном случае это просто пустые разговоры.
(Кстати, Артем, ты уже поставил второй на 2/3?)

Так зачем нам эта дельта? По моему мнению - это визуальный параметр (как температура в конкретной точке, как трубка возврата, как гидроуровень, как мощность (цифра) и т.д.) настройки колонны. То есть с помощью нее (дельты) можно судить количество примесей, динамику их отхождения, увлажнение насадки и прочее.

Согласен, что это тонкая и интересная тема, которая не является обязательной для начинающих винокуров, и винокуров, в которых все годами отлажено и которые не стремятся к чему-то новому, потому что и так все "устраивает".

Alex.bcn, нет. Во-первых, посмотри картинки, там написано. И сам посуди. У тебя в кубе смесь воды и спирта (по большей части). Ты передаешь им энергию. Удельная теплота парообразования и конденсации воды 2260кДж/кг, а спирта 837кДж/кг, т.е. почти в 3 раза ниже. Будем считать, что труба не имеет теплопотерь, и вся энергия, которую ты передал в куб должна подняться до дефлегматора. Грубо говоря, на каком-то этапе (высоте) практически вся вода сконденсируется, испарив (переиспарив) спирт.
Каждый киловатт мощности заставляет крутиться под дефлегматором около 5л спирта в час, независимо ни от чего. При этом, из куба будет испаряться разное кол-во спирта, в зависимости от кубового остатка. Поэтому и необходимо корректировать ФЧ в процессе, т.к. мы не имеем права отобрать больше спирта, чем испаряется из куба, не поимев при этом последствий.

На старой царге он был бесполезен. На новой, наверное, поставлю, т.к. могу накрутить высоту до 1,5м.

Потому что большинство использует аналогичное оборудование, и аналогичные режимы.

О чем говорит дельта, на физическом уровне?

Alex.bcn, и еще вопрос, в догонку. Представь, что ты нарастил на полметра трубку, в которую вставляется димрот (вертикальное расположение), и в эти полметра напихал мочалок. Изменится что-нибудь в отборе?

Т.е. нижние 2/3 отработали так, что около термометра болтается какое-то вещество, в таком кол-ве, что повышает температуру кипения смеси на 0,5С. Если бы это была вода, то ее должно быть более 8%.

Царга-узел отбора-труба с мочалкой-дефлегматор.

Alex.bcn, блин, нет. Твоя царга 1,5м, потом твой узел отбора, потом еще полметра насадки, и деф. Что-то изменится в твоем узле отбора, если ты над ним еще кусок царги пристроишь?

Alex.bcn, вот твоя колонна

А вот 2-х метровая.

И я почти уверен, что у 1,5 м колонны с 200Вт и ФЧ=3 будет такая же дельта, как у 2-х метровой с 2000Вт и ФЧ=40.
ФЧ изначально брал так, чтоб отбор был одинаковый. Если на большой мощности существенно уменьшить ФЧ, например до 10, теряем максимум 1 ТТ, не больше.

Если верить плейту, то 3,7% воды, т.е. спиртуозность 96,3% (при 40% в кубе), дельты с отбором не должно быть.