Колонна ректификационная является важным компонентом в процессе производства спирта. Это устройство, которое позволяет очищать и концентрировать этиловый спирт, используя метод дистилляции. Ректификация – это физический процесс разделения смеси на компоненты различной концентрации.
Устройство колонны ректификационной для спирта состоит из вертикального цилиндрического бака, внутри которого расположены пластинчатые или насадочные разделительные элементы. Они создают условия для эффективного разделения алкогольно-водной смеси. Пластинчатые элементы создаются в виде стоплиста из металла или стекла, в котором выполнены отверстия с перфорацией различной плотности и формы. Насадочные элементы представляют собой кольца или башмаки.
Принцип работы колонны ректификационной основан на использовании физического явления – различной скорости испарения компонентов смеси. В колонне вверх подается сырьевой материал (алкогольно-водная смесь) и пар, образуемый в ребристых или пластинчатых элементах колонны. При восхождении пара он обменивается теплом с стекающим вниз потоком жидкости. Этот процесс приводит к концентрации более легковещественных компонентов в паре и созданию сильного возрастания их доли в продукте ректификации.
Колонна ректификационная: устройство и принцип работы
Устройство колонны ректификационной включает следующие элементы:
1. Теплообменник
Теплообменник представляет собой систему труб, которые служат для передачи тепла от
подогревателя к холодильнику. Во время процесса ректификации теплообменник переносит
тепло от горячего пара к холодящейся жидкости, способствуя конденсации пара.
2. Распределительная пластина
Распределительная пластина находится в верхней части колонны и служит для равномерного распределения подаваемой жидкости на весь сечение колонны. Это позволяет обеспечить эффективное взаимодействие жидкости с паром при подъеме вверх через колонну.
3. Скраппер
Скраппер является регулируемым устройством, которое удаляет конденсированную жидкость с внутренней поверхности колонны и обеспечивает непрерывную работу процесса ректификации.
Принцип работы колонны ректификационной основан на различии кипятильных точек компонентов смеси. В процессе нагревания смеси в подогревателе происходит испарение более легкой жидкости с более низкой кипятильной точкой, образуя пар, который поднимается вверх по колонне. По мере подъема пара он охлаждается взаимодействием с холодящейся жидкостью, что приводит к конденсации пара обратно в жидкую фазу. При этом происходит разделение компонентов смеси: легкие компоненты конденсируются на более холодных участках колонны, тогда как более тяжелые компоненты остаются в газообразной фазе и поднимаются вверх.
Таким образом, колонна ректификационная позволяет многократно повторить процесс испарения и конденсации, эффективно разделяя компоненты смеси и получая спирт желаемой концентрации.
Устройство колонны ректификационной
Верхняя часть колонны
Верхняя часть колонны ректификационной обычно состоит из следующих элементов:
- Распределительная пластина, которая служит для равномерного распределения подаваемой смеси;
- Выкипающая гидрораспределительная пластина, предназначенная для улучшения равномерности процесса;
- Демистер, который служит для снижения содержания жидкости в паре;
- Конденсатор, основная задача которого — конденсация паров спирта.
Нижняя часть колонны
Нижняя часть колонны обычно состоит из следующих элементов:
- Дефлегматор, который служит для охлаждения газов и частичной конденсации;
- Тарельчатый дистиллятор, предназначенный для предотвращения обратного тока паров;
- Рефлюксвода, которая отводит часть конденсата обратно в колонну;
- Загрузочная пластина, через которую подается смесь спиртового сырья;
- Рефлюксный конденсатор, который предназначен для окончательной конденсации паров спирта.
Между верхней и нижней частями колонны располагаются секции, в которых происходит процесс дистилляции и фракционирования смеси. Для более эффективного разделения спирта используются дополнительные элементы, такие как рефлюксные конденсаторы, пластины-редукторы и т.д.
В таблице ниже представлены основные элементы и их функции в колонне ректификационной:
| Элемент | Функция |
|---|---|
| Распределительная пластина | Равномерное распределение смеси |
| Выкипающая гидрораспределительная пластина | Улучшение равномерности процесса |
| Демистер | Снижение содержания жидкости в паре |
| Конденсатор | Конденсация паров спирта |
| Дефлегматор | Охлаждение газов и частичная конденсация |
| Тарельчатый дистиллятор | Предотвращение обратного тока паров |
| Рефлюксвода | Отвод части конденсата обратно в колонну |
| Загрузочная пластина | Подача смеси спиртового сырья |
| Рефлюксный конденсатор | Окончательная конденсация паров спирта |
Принцип работы колонны ректификационной
В колонне ректификационной смесь жидкостей, содержащая спирт, подается сверху и смачивает внутреннюю поверхность колонны. Подача смеси осуществляется отдельными секциями, называемыми подающими сетками или пластинами. Снизу колонны подается пар, который поднимается вверх и контактирует со смачивающей жидкостью.
Процесс ректификации в колонне реализуется благодаря различию температур кипения компонентов смеси. Во время нагревания смеси снизу колонны, компоненты с более низкой температурой кипения испаряются, образуя пар. Пары поднимаются вверх колонны и натекают на более холодную поверхность. Здесь происходит конденсация пара, и жидкость стекает обратно вниз по колонне.
Таким образом, более легкие компоненты смеси испаряются и поднимаются вверх колонны быстрее, чем более тяжелые компоненты. Более тяжелые компоненты скапливаются в нижней части колонны и собираются в единую фракцию. Таким образом, происходит разделение компонентов смеси по их кипящим точкам.
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Высокая эффективность разделения компонентов смеси | Высокая энергозатратность процесса ректификации |
| Высокое качество получаемого спирта | Необходимость поддержания стабильности параметров процесса |
| Возможность работы в режиме continue | Необходимость утилизации процессов конденсации и испарения |
