Punëtori laboratorike për funksionimin e sigurt të kolonave të distilimit. Digest - siguria industriale

Puna laboratorike.

Studimi i procesit të korrigjimit

Qëllimi i punës:

studimi i procesit të korrigjimit të alkoolit etilik në një fabrikë seri,

llogaritja e numrit të pllakave teorike,

përcaktimi i efikasitetit të kolonës së distilimit.

Informata themelore

Korrigjimi është procesi i ndarjes së përzierjeve homogjene të lëngshme përmes shkëmbimit të ndërsjellë të përbërësve ndërmjet lëngut dhe avullit të përftuar nga avullimi i përzierjes që ndahet. Ky proces bazohet në paqëndrueshmërinë e ndryshme të përbërësve që përbëjnë përzierjen, d.m.th. në ndryshimin e pikave të tyre të vlimit në të njëjtën presion.

Procesi i korrigjimit kryhet në kolona, ​​të cilat janë pajisje vertikale cilindrike me pajisje kontakti. Më të përdorurat në industri janë kolonat e distilimit në të cilat kapaku, sita dhe pllakat e prishjes përdoren si pajisje kontakti. Në një kolonë distilimi, rrjedhat e avullit dhe lëngjeve që nuk janë në ekuilibër në përbërje kalojnë drejt njëri-tjetrit. Avulli në kolonë shkon nga poshtë lart, dhe lëngu rrjedh nga lart poshtë. Si rezultat i ndërveprimit të kontaktit, avulli pasurohet me një përbërës më të paqëndrueshëm (me valë të ulët), dhe lëngu pasurohet me një përbërës më pak të paqëndrueshëm (me valë të lartë). Sipërfaqja e zhvilluar e kontaktit të fazës në pllaka formohet nga flluska dhe avionë avulli ndërsa kalon vazhdimisht (flluskues) përmes shtresave të lëngut.

Detyra kryesore e impianteve të korrigjimit në industrinë ushqimore është të marrin alkool të korrigjuar me një përqendrim alkooli prej të paktën 96% me një përmbajtje minimale të papastërtive të huaja nga 40% alkool i papërpunuar. Dihet se alkooli etilik tretet mirë në ujë, duke formuar një përzierje binare ujë-alkool me përmbajtje të ndryshme alkooli. Pika e vlimit të alkoolit etilik 100% (t balon =73,8°C me presion 760 mmHg. Art.) ndryshon ndjeshëm nga vetitë e ujit të distiluar dhe ky ndryshim përdoret kur ndahen përbërësit e materialeve të ndryshme që përmbajnë alkool për të marrë alkool me përqendrim të lartë. Ekzistojnë përqendrime molare, në masë dhe në vëllim të alkoolit. Tradicionalisht në ushqim dhe industria kimike Koncepti i përqendrimit vëllimor përdoret si raport i vëllimit të lëngut të tretur me vëllimin e të gjithë tretësirës. Kjo vlerë shprehet si përqindje dhe përcaktohet si % vol. ose në fraksione të m 3 / m 3 , l/l, ml/ml. Për shkak të ndryshimeve në densitetin e alkoolit (ρ = 0,790 g/ml) dhe ujit (ρ = 1,000 g/ml) dhe karakteristikave të tyre të zgjerimit termik, përqendrimet vëllimore dhe të peshës nuk përkthehen gjithmonë saktë në njëra-tjetrën.

Ndarja e alkoolit nga një përzierje ujë-alkool duhet të kryhet në një pikë vlimi që korrespondon me përqendrimin e përzierjes dhe presionin konstant të avullit mbi përzierjen. Në një presion prej 760 mm Hg. Art. Pika e vlimit të përzierjeve ujë-alkool me përqendrime të ndryshme zvogëlohet pothuajse vazhdimisht nga 100 °C në një përqendrim alkooli prej 0% në 78.3 °C në 100%. Përjashtim bën një zonë e caktuar përqendrimi afër pikës së azeotropit (94,6%), ku pika e vlimit bëhet pak më e ulët se pika e vlimit të alkoolit 100% (Fig. 1). Përzierjet azeotropike ose jo të vluara janë ato në të cilat avulli është në ekuilibër me lëngun dhe ka të njëjtën përbërje si përzierja e vluar.

Figura 1 – Varësia nga temperatura e lëndës ujore-alkoolike të ngopur

avull në një presion prej 760 mm Hg.

Ndarja e përzierjeve të tilla me korrigjim është e pamundur, pasi kondensimi i avujve prodhon një lëng me të njëjtën përbërje si përzierja origjinale, e cila quhet "alkool etilik i korrigjuar". Pika e tij e vlimit është 78,15 ° C, dhe përqendrimi i alkoolit i vendosur nga Standardi Shtetëror i Federatës Ruse është nga 96 në 96,4%. Në këtë rast, dendësia e lëngut të kondensuar në 20 °C është 8.12 g/ml, dendësia e avullit në 760 mm Hg. - 1.601 g/ml, dhe ngrohje specifike avullimi - 925 J/g.

Për të marrë alkool të korrigjuar, përdoren instalime të vazhdueshme (Fig. 2). Në to, alkooli i papërpunuar dhe avujt e ujit të mbinxehur përzihen në fund të kolonës së distilimit dhe avulli i ujit-alkoolit me një temperaturë prej 94 ° C konvertohet.

Përzierja fillestare ruhet në rezervuarin e magazinimit 3, nga i cili pompa 9 përmes filtrit 11 furnizohet në rezervuarin e presionit 4. Nga rezervuari i presionit 4, përzierja fillestare rrjedh nga graviteti përmes një rotametër në një ngrohës të vendosur në kubin 2, ku nxehet nga mbetjet e poshtme. Temperatura e përzierjes fillestare pas ngrohjes përcaktohet nga leximi i termometrit. Në kolonën 1 të distilimit, përzierja fillestare e nxehtë furnizohet në 7, 9 ose 11 pllaka, duke numëruar nga lart. Kolona ka 12 tabaka sitë me segmente pajisje kullimi. Diametri i brendshëm i kolonës është 200 mm.

Figura 2 - Diagram skematik instalim i vazhdueshëm industrial duke përdorur avull ngrohjeje

1 – Kolona e distilimit; 2 - kub; 3 – rezervuari i magazinimit; 4 – rezervuari i presionit; 5 – kondensator refluks; 6 – grumbullimi i distilave; 7 – frigorifer me fund; 8 – grumbullimi i mbetjeve; 9 – pompë; 10 – rotametër; 11 - filtër

Nga pllaka e poshtme, lëngu derdhet në kubin e avulluesit 2, i cili ka një spirale brenda, të ngrohur nga avulli. Kondensata e avullit të ngrohjes nga spiralja shkarkohet në kanalizim përmes një tenxhere kondensimi. Rrjedha e avullit të ngrohjes rregullohet nga një valvul, dhe presioni përcaktohet nga një matës presioni. Në kubin e avulluesit, një pjesë e lëngut shndërrohet në avull dhe tjetra hiqet si mbetje. Mbetja e poshtme kalon përmes frigoriferit 7, ku ftohet me ujë dhe futet në kolektorin 8. Nga kolektori 8, mbetjet e poshtme kthehen në rezervuarin e magazinimit 3. Kolektorët 6, 8 dhe unaza e kondensatorit refluks 5 lidhen me atmosferën , i cili siguron funksionimin e kolonës nën presionin atmosferik. Nga pllaka e sipërme e kolonës, avulli i pasuruar me përbërësin me valë të ulët hyn në kondensatorin e refluksit 5, i cili gjithashtu ftohet me ujë. Rrjedha e ujit matet me një rrotullues, dhe temperatura e tij në hyrje dhe dalje matet me termometra. Lëngu i formuar në kondensatorin refluks pas kondensimit të plotë të avullit ndahet në dy pjesë. Njëra në formë refluksi furnizohet për ujitjen e kolonës dhe tjetra merret në formën e distilimit, i cili hyn në koleksionin 6 dhe më pas dërgohet në rezervuarin e magazinimit 3. Sasia e refluksit dhe e distilimit matet me rrotullime.

Kolona është e pajisur me kampionues për lëngje nga pllakat, refluks, distilim, lëng në stacion, si dhe kampionë për avullin që hyn në pjatë dhe del nga shtresa e shkumës. Mostrat e avullit janë të pajisur me shkëmbyes nxehtësie tub-në-tub në të cilët kondensohen mostrat e avullit dhe kondensata mblidhet në kontejnerë të veçantë. Sensorët e temperaturës janë instaluar në çdo tabaka të kolonës, duke funksionuar së bashku me një pajisje dytësore. Njohja e temperaturës së lëngut në pllaka ju lejon të përcaktoni profilin e temperaturës përgjatë lartësisë së kolonës.

Përshkrimi i konfigurimit eksperimental

Kjo punë përfshin studimin e procesit të korrigjimit të alkoolit etilik në një instalim laboratorik me Ngrohes elektrik(9) dhe mbushja periodike e lëndëve të para që përmbajnë alkool, diagrami i funksionimit të së cilës është paraqitur në figurën 3. Instalimi përbëhet nga një kub avullimi (1), një kolonë distilimi (2) e instaluar vertikalisht në kapakun e saj dhe një elektrike ngrohës (9).

Figura 3 – Diagrami skematik i një njësie distilimi laboratorik me një ngrohës elektrik dhe mbushje periodike të rezervuarit të avullimit me një përzierje ujë-alkool.

Pjesa kryesore e instalimit është një kolonë e përbërë, e cila ndahet në pjesën e sipërme (3) dhe të poshtme (2) të distilimit. Pjesa e sipërme përfshin një pajisje kondensimi (4), një ftohës (5), një rregullator për zgjedhjen e alkoolit (6) dhe një sistem tubash që i lidhin ato (10). Gjatë korrigjimit, uji ftohës rrjedh vazhdimisht në kundër-rrymë në kondensator (4) dhe shkëmbyes nxehtësie (5), të bërë sipas skemës "tub-në-pipe". Në pjesën e sipërme të rezervuarit të avullimit, tubacionet manometrike janë bërë për të matur presionin e avullit të krijuar dhe rënien e presionit në kolonë.

Ndryshe nga industriale kolonat e distilimit me kapak, sitë dhe pllaka prishjeje në kolonat laboratorike me diametër ultra të vogël (10-30 mm) si elementë kontakti, më të përdorurat janë grykat e tipit “Sulzer” të bëra nga rrjetë të valëzuar inox ose susta prizmatike spirale prej çeliku inox. Procesi i transferimit të nxehtësisë dhe masës në elementë të tillë kontakti ndodh vazhdimisht përgjatë gjithë lartësisë së kolonës dhe një gjendje ekuilibri e barabartë me një pllakë teorike ndodh pasi avulli kapërcen një shtresë të caktuar, lartësia e së cilës shoqërohet me lartësinë e pjatë teorikeVTT ose lartësinë e njësisë së transferimitVEP . Kjo lartësi zakonisht vlerësohet në milimetra, gjë që e bën të lehtë vlerësimin e efektivitetit të një gryke të veçantë ngaVEP . Pra, me një diametër të brendshëm të kolonës prej 30 mm, BEP e grykës spirale-prizmatike është 15-30, dhe për grykën "Sulzer" të përdorur në rastin tonë, është 20-25 mm. Sidoqoftë, edhe me një diametër kolone prej 40 mm, efikasiteti i tyre është praktikisht i njëjtë dheVEP është 25-30 mm. Kështu, për kolonat e mbushura, lartësia e njësisë së transferimit varet fuqishëm nga diametri i kolonës dhe rritet me shpejtësi ndërsa rritet. Prandaj, një nga fushat premtuese për rritjen e efikasitetit energjetik të pajisjeve industriale është miniaturizimi i tij dhe përdorimi i një numri të madh elementësh kontakti.

Kërkesat e sigurisë

Për tu kompletuar punë laboratorike studentët pranohen vetëm pasi t'i nënshtrohen udhëzimeve për mbrojtjen e punës dhe Siguri nga zjarri në laborator dhe në vendin e punës.

Në përputhje me to, përpara se të filloni instalimin, duhet të njiheni me strukturën e tij dhe inspektimin e jashtëm për të kontrolluar shërbimin e kolonës së distilimit, rezervuarit të avullimit, tubacioneve, valvulat mbyllëse, Pajisje elektrike; prania e tokëzimit, shërbimi mbyllje mbrojtëse, izolim elektrik dhe termoizolues.

Instalimi duhet të fillojë në prani të një drejtuesi trajnimi dhe nën mbikëqyrjen e tij të drejtpërdrejtë.

Për të shmangur përmbytjen e kolonës së distilimit dhe lëshimin emergjent të refluksit të nxehtë, ndiqni me përpikëri rekomandimet për procedurën e kryerjes së punës laboratorike.

Kur punoni në instalim, tregoni kujdes dhe saktësi. Mos harroni se gjatë funksionimit disa nga elementët dhe pajisjet e tij kanë një temperaturë prej rreth 100 rreth S.

Rradhe pune

Njihuni me diagramin e konfigurimit të laboratorit dhe vendndodhjen e instrumenteve. Hartoni përshkrimin e tij dhe përgatitni tabela për regjistrimin e rezultateve të testit.

Mbushni rezervuarin e avullimit 3/4 plot me alkool të papërpunuar me një përqendrim jo më shumë se 45%.

Blloko plotësisht përzgjedhjen e distilimit me rregullatorin e tij të përzgjedhjes.

Kontrolloni montimin dhe ngushtësinë e duhur të sistemit të tubave.

Lidhni hyrjen dhe daljen e ujit të ftohjes në rrjetin e furnizimit me ujë dhe sigurohuni që lidhja serike e shkëmbyesit të nxehtësisë së kondensatës së shkarkuar dhe vetë kondensatorit të jenë lidhur saktë në mënyrë që të funksionojnë në modalitetin kundër rrjedhës së ftohësit.

* Koha e plotë për përgatitjen e instalimit për funksionim zgjat nga 5 deri në 20 minuta, në varësi të aftësive të punës, nevojës për rimbushje të rezervuarit të avullimit, pastrimit të tij, kohëzgjatjes së lidhjes me rrjetin e ujësjellësit etj.

Lidheni mbajtësin me një rrjet 220 V dhe ndizni furnizimin me energji elektrike.

Lidhni mbajtësin e automatizuar meUSBlidhni kompjuterin dhe ekzekutoni programin Start → Programs →MeasLAB→ "Rregullimi" (Figura 5). Për një hyrje më të detajuar në punën me softuerin, hapni përshkrimin e "Udhëzuesit të funksionimit të softuerit".

Aktivizoni çelësin e funksionimit të ngrohësit VK 1 në modalitetin e fillimit prej 1 kW.

Pas stabilizimit të leximeve të instrumenteve matëse, hapni sistemin kompjuterik për matjen automatike (Figura 5) të parametrave të procesit dhe ndizni ngrohjen e rezervuarit të avullimit, dhe sipas leximeve të instrumenteve, monitoroni ndryshimet në temperaturën e lëngut. dhe mjedisi avull-gaz.

Figura 5 - Pamja e jashtme Programi "Rigjimi".

Monitoroni rrjedhën e vazhdueshme të avullit të krijuar në rezervuarin e avullimit në kolonën e distilimit dhe kondensatorin; fillimi i kondensimit të avullit dhe formimit të distilimit. Regjistroni pikën e vlimit të tretësirës, ​​temperaturën dhe presionin e mjedisit avull-gaz në rezervuarin e avullimit, sasinë totale të energjisë së shpenzuar për ngrohjen e lëngut, modelin e instalimit dhe humbjet e nxehtësisë në mjedisi dhe futni të dhënat e marra në tabelën 1.

Hapni plotësisht rregullatorin e përzgjedhjes së distilimit dhe numëroni numrin e pikave që hyjnë në marrësin e alkoolit në 20 sekonda.

Vendosni raportin e refluksit në të paktën 4, duke vendosur rregullatorin e përzgjedhjes së distilimit në një numër të reduktuar 5-fish të pikave për të njëjtën kohë.

Kur avulli dhe refluksi i përbërësve me valë të ulët të lëngut të poshtëm grumbullohen në pjesën e sipërme të kolonës, një përzgjedhje e ngadaltë dhe e qëndrueshme e këtyre substancave në rezervuarin pritës organizohet duke përdorur një rregullator të përzgjedhjes së distilimit të kontrolluar manualisht, i ndjekur nga identifikimi i tyre duke përdorur kompjuterin. të dhënat e temperaturës së avullit që hyn në kondensator dhe duke marrë parasysh presionin aktual atmosferik.

Pas lëshimit të përbërësve me valë të ulët, fillon periudha më e gjatë e punës për korrigjimin e vetë alkoolit etilik, i cili kryhet me një raport refluksi të paktën 3 dhe zëvendësimi i enës marrëse me një të re. Në këtë rast, është e rëndësishme të parandaloni përmbytjen e kolonës, fillimi i së cilës mund të përcaktohet nga shfaqja e pulsimeve karakteristike në regjistrimin e rënies së presionit në kolonë dhe shfaqja e tingujve "gurgullimë" gjatë funksionimit të instalimit. . Zgjedhja e distilimit vendoset saktë nëse, 5-15 minuta pas ndërprerjes së përzgjedhjes, temperatura e avullit në pjesën e sipërme të kolonës nuk është ulur.

Në fazën e marrjes së produktit kryesor, matni mënyrat tradicionale duke përdorur një termometër portativ, një enë matës dhe një kronometër kompjuteri dhe futni në tabelë vlerat e parametrave të distilimit që ndryshojnë ngadalë:

shpejtësia e rrjedhjes së ujit që ftoh shkëmbyesin e nxehtësisë dhe kondensatorin e refluksit;

temperatura e ujit që hyn në shkëmbyesin e nxehtësisë;

temperatura e ujit në daljen e shkëmbyesit të nxehtësisë;

temperatura e ujit që hyn në kondensatorin e refluksit;

temperatura e ujit që del nga kondensatori i refluksit.

Plotësoni përzgjedhjen e alkoolit ushqimor kur temperatura e avullit të tij kalon 0,1 mbi 78,3 °C.

Përzgjedhja e fraksioneve të bishtit të papastërtive që përmbahen në lëndën e parë. Kjo nuk nënkupton ndryshimin e cilësimeve të kolonës, por vetëm zëvendësimin e rezervuarit marrës. Përzgjedhja e fraksioneve të bishtit përfundon kur temperatura e avullit në kondensator arrin rreth 82-85 °C.

Pas përfundimit të punës, fikni ngrohësin e rezervuarit të avullimit (butoni BK1). Pasi kolona të jetë ftohur, ndaloni furnizimin me ujë në kondensator dhe shkëmbyes nxehtësie. Fikni sistemin e matjes dhe instrumentet matëse dixhitale Paneli perballe instalimet.

Shkëputni njësinë nga rrjeti elektrik.

Pas kullimit të mbetjeve të poshtme dhe pastrimit të rezervuarit të avullimit, kthejeni instalimin në gjendjen e tij origjinale.

Përpunoni të dhënat e marra dhe vendosni rezultatet e tyre në Tabelën 1.

Përcaktoni numrin e pllakave teorike të kolonës së distilimit dhe krahasoni lartësinë totale të 3 sirtarëve me rezultatin e marrë.

Përgjigjuni pyetjeve të kontrollit dhe nxirrni përfundime të pavarura për punën e kryer.

Ndryshim i ngadalshëm i parametrave të procesit

Shkalla e rrjedhjes së ujit që fton shkëmbyesin e nxehtësisë dhe kondensatorin e refluksit ___ l/s

Temperatura e ujit që hyn në shkëmbyesin e nxehtësisë ___ 0 ME

Temperatura e ujit në daljen e shkëmbyesit të nxehtësisë ___ 0 ME

Temperatura e ujit që hyn në kondensatorin e refluksit ___ 0 ME

Temperatura e ujit në daljen e kondensatorit të refluksit ___ 0 ME

Tabela 1. Rezultatet e matjeve dhe llogaritjeve.

Emri i parametrave dhe njësive matëse

Vlerat aktuale të parametrave të monitoruar

Vlera mesatare

1. Ngrohja e lëndës së parë deri në pikën e vlimit

Koha e ngrohjes derisa lëngu të fillojë të vlojë, min

Temperatura e përzierjes fillestare pas ngrohjes, 0 C,

Temperatura e avullit dhe e refluksit në kondensator, kPa

2. Periudha fillestare e korrigjimit. Përzgjedhja e fraksioneve të kokës

Presioni i përzierjes avull-gaz në hyrje të kolonës, kPa

Energjia Elektrike, i lëshuar nga ngrohësi, numri i pulseve kundër

3. Periudha kryesore e korrigjimit të alkoolit etilik

Koha e avullimit të fraksioneve me valë të ulët, min

Pika e lëngshme e vlimit, °C

Temperatura e avullit dhe e refluksit në kolonë, kPa

Temperatura e avullit në kondensator, kPa

Presioni i përzierjes avull-gaz në hyrje të kolonës, kPa

Presioni i kolonës së distilimit në një matës të densitetit hidrostatik, kPa

Konsumi i distilimit të kampionuar, numri i pikave për 20 sekonda

Energjia elektrike e lëshuar nga ngrohësi, numri i pulseve kundër

4. Periudha e fundit e korrigjimit. Përzgjedhja e fraksioneve të bishtit

Koha e avullimit të fraksioneve me valë të ulët, min

Pika e lëngshme e vlimit, °C

Temperatura e avullit dhe e refluksit në kolonë, kPa

Temperatura e avullit në kondensator, kPa

Presioni i përzierjes avull-gaz në hyrje të kolonës, kPa

Presioni i kolonës së distilimit në një matës të densitetit hidrostatik, kPa

Konsumi i distilimit të kampionuar, numri i pikave për 20 sekonda

Energjia elektrike e lëshuar nga ngrohësi, numri i pulseve kundër

Përqendrimi i fundeve X w , %

Përqendrimi i distilimit X w, %

Përpunimi i të dhënave eksperimentale

Për vlerat mesatare të parametrave të fazës kryesore të korrigjimit, përqendrimet molare të alkoolit në përzierjen fillestare X llogariten me vëllim. F dhe distilimi X fq . Rillogaritni konsumin e përzierjes origjinaleFdhe distiloni R në mol. Nga ekuacionet e bilancit material të kolonës, shpejtësia e rrjedhës dhe përqendrimi i mbetjes së poshtme gjenden duke përdorur ekuacionet

W= F – P, X w =(FX F – PX fq )/ W,

Ku F, P, W-konsumimi i përzierjes fillestare, distilatit, fundeve, kmol/s;

X f . X fq . X w -përbërjet e përzierjes fillestare, distilat, fundet, mol. aksionet.

Përcaktoni raportin e refluksitR– raporti i rrjedhjes së refluksit ndaj rrjedhës së distilimit dhe llogaritja e sasisë së avullitG, duke u ngjitur në kolonë. Duke ditur madhësinëGdhe diametri i kolonës (D në = 20 mm), përcaktoni shpejtësinë e avullit në pjesën e lirë të kolonës w. Shpejtësia e avullit në kolonë mund të llogaritet gjithashtu duke përcaktuar sasinë e avullit nga ekuacioni i bilancit të nxehtësisë së kondensatorit të refluksit (kjo llogaritje mund të përdoret si kontroll).

Bazuar në të dhënat e referencës, një kurbë ekuilibri vizatohet në letër grafike.y= f(x) në diagramin y-x (Figura 5) dhe shënoni vlerat e përqendrimit të përzierjes fillestare X në boshtin e abshisës

f– raporti i konsumit të përzierjes fillestare me konsumin e distilimit.

Llogaritni segmentin , e cila ndërpret linja e punës maja e kolonës në boshtin e ordinatave (Figura 6). Përmes pikës A (x p = y p ) dhe segmenti që rezulton vizatoni vijën e punës të pjesës së sipërme të kolonës. Përmes pikës D (x w= y w ) dhe pika C vizatoni vijën e punës të pjesës së poshtme të kolonës. Ndërmjet linjave të ekuilibrit dhe operimit, ndërtohen hapat e ndryshimeve të përqendrimit (Figura 6). Çdo fazë korrespondon me një pllakë teorike. Duke përcaktuar numrin e hapave teorikn T , dhe, duke ditur numrin e pllakave reale në kolonën, gjeni rendimentin mesatar të pllakës duke përdorur ekuacionin

Efikasiteti i tabakasë varet nga kushtet hidrodinamike dhe vetitë fiziko-kimike të avullit dhe lëngut.

Kur kolona funksionon më vete, distilati nuk zgjidhet, d.m.th. raporti i refluksit është pafundësi . Në këtë rast, linja e punës e kolonës përkon me diagonalen.

Pyetje kontrolli

Cili proces i ndarjes së substancave quhet korrigjim? Cilat dallime përdoren? vetitë fizike substanca të ndara?

Cilat përzierje quhen përzierje azeotropike ose me valë të vazhdueshme? Pse nuk mund të ndahen duke përdorur korrigjimin?

Pse standardi vendos përqendrimin e alkoolit të korrigjuar të barabartë me %. Çfarë kërkesash shtesë zbatohen për këtë produkt?

Si ndërtohet një kolonë distilimi? Cilat pajisje përdoren në të si elementë për të rritur ndërveprimin e kontaktit të fazave që lëvizin në kolonë?

Çfarë e shkakton përmbytjen e kolonës së distilimit? Si mund të zbulohet dhe parandalohet?

Si funksionon një kolonë distilimi kur raporti i refluksit është zero? Si ndryshon shkalla e pastrimit dhe përqendrimi i alkoolit etilik që rezulton?

Cilat nga substancat që përmbahen në lëndët e para që përmbajnë alkool konsiderohen me zierje të ulët ose të ulët: aldehidet, acetonet, alkoolet e rënda, alkooli metil, vajrat e fuselit? Cilat prej tyre distilohen menjëherë pas lëshimit të alkoolit të korrigjuar?

Pse zgjedhja e alkoolit ushqimor përfundon kur temperatura e avullit të tij arrin 0.1 më e lartë dhe jo më e ulët se 78.3 ° C?

Letërsia

Bogdanov Yu.P., Zotov V.N., Koloskov S.P. etj. Manual për prodhimin e alkoolit. Pajisjet, mjetet e mekanizimit dhe automatizimit. - M: Industria e lehtë dhe ushqimore, 1983, 343 f.

Devyatykh G.G., Elliev Yu.E. Hyrje në teorinë e pastrimit të thellë të substancave. – M. Nauka, 1981. – 320 f.

Kushti kryesor funksionimin e sigurt kolonat e distilimit është për të siguruar ngushtësinë e tyre. Arsyeja për shkeljen e ngushtësisë së kolonave mund të jetë një rritje e presionit në aparatin e mësipërm standarde të pranueshme, gërryerje dhe gërryerje të trupit, dëmtime të ndryshme mekanike. Një rritje e presionit mund të ndodhë kur kolona është e mbingarkuar me përzierjen që ndahet, temperatura në fund të kolonës rritet ose vrimat në pajisjet e shpërndarjes janë të bllokuara.[...]

Për të parandaluar një rritje të presionit në kolonë, kontrolloni me kujdes sasinë dhe përbërjen e përzierjes që ndahet dhe temperaturën përgjatë lartësisë së aparatit. Në këtë rast, temperatura e majës së kolonës mbahet nga një rregullator që ndryshon furnizimin e ujitjes. Për të shmangur "përmbytjen" e kolonës kur rritet shkalla e rrjedhës së produktit, është e nevojshme të sigurohet që pllakat e kapakut të instalohen rreptësisht horizontalisht, dhe numri dhe diametri i pajisjeve të tejmbushjes në pllaka korrespondojnë me performancën e aparatit. Për të eliminuar mundësinë e depërtimit të gazit në kolonë, tubi i pllakës së poshtme ulet nën nivelin e lëngut në kubin e kolonës.[...]

Funksionimi i tabakave sitë kërkon vëmendje të veçantë, pasi ato bllokohen lehtësisht me sedimente, si rrëshirat, të formuara gjatë procesit të përpunimit. [...]

Në rast të rritjes së tepërt të presionit, kolonat janë të pajisura me një sistem bllokimi automatik mbrojtës, valvulat e kontrollit në linjën e furnizimit të lëndëve të para dhe reagentëve dhe valvulave të sigurisë që lëshojnë avujt e tepërt në flakërim. Në këtë rast, në linjat e daljes që vijnë nga valvulat e sigurisë, vendosen shkarkues zjarri.[...]

Një rritje e mprehtë e presionit në kolonë kur uji futet në të është shumë e rrezikshme. Zierja e ujit në kolonë shkakton një rritje kaq të shpejtë të presionit saqë valvulat e sigurisë nuk kanë kohë për të punuar dhe aparati mund të çahet. Për të parandaluar hyrjen e ujit në kolonën e distilimit, është e nevojshme: të sigurohet që lëndët e para dhe ujitja të mos përmbajnë ujë; përpara se të furnizoni me avull me ujë të nxehtë në kubin e kolonës, është e nevojshme të hiqni plotësisht kondensimin nga linja e furnizimit me avull; kontrolloni periodikisht për çarje dhe dëmtime në tubat e ngrohësit të kubit të kolonës dhe në frigoriferët e ujitjes.[...]

Një rrezik i madh është rrjedhja e kolonave që funksionojnë në vakum. Në këtë rast, ajri thithet në kolonë dhe një përzierje shpërthyese formohet drejtpërdrejt në vetë aparatin. Kërkesa të shtuara vendosen për ngushtësinë e shtyllave të vakumit, në veçanti përdoren lidhjet me fllanxha me gjuhë dhe kanal, analizohet avulli i thithjes për përmbajtjen e oksigjenit dhe shuarja me vakum sigurohet me ndihmën e gazeve inerte (azoti).[. ..]

Siguria e funksionimit të kolonave të vakumit përcaktohet kryesisht nga plotësia e kondensimit të avujve të produkteve të naftës të thithura me ajër. Kondensimi i avujve të naftës zakonisht ndodh në një kondensator barometrik. Kur kondensimi nuk është i plotë, disa nga produktet hyjnë në sistemin e kanalizimeve përmes pajisjeve të nxjerrjes dhe kur përdoren pompat e vakumit mekanik të thatë, ato lëshohen në atmosferë, duke e ndotur atë. Prandaj, shkarkimet nga pompat vakum, si dhe uji i derdhur në sistemin e kanalizimit nga kondensatorët barometrikë, i nënshtrohen pastrimit paraprak.[...]

Për rrjedhjen e lirë të ujit përmes tubit barometrik të një kondensuesi barometrik, lartësia e tij duhet të jetë së paku 10.5-11 m, atëherë pesha e ujit në tub balancon plotësisht forcën e presionit atmosferik dhe uji derdhet lirshëm në një pus. e pajisur me vulë hidraulike. Grumbullimi hidraulik, i cili zakonisht ka një lartësi prej 0,6-0,8 m, eliminon rrezikun e thithjes së ajrit në kolonë përmes tubit barometrik. Rrjedha e ujit në kondensatorin barometrik rregullohet në mënyrë që uji i kulluar përmes tubit të kullimit në pus të ketë një temperaturë jo më shumë se 30-35 ° C dhe nuk përmban produkte të naftës. Kur rritet konsumi i ujit, nuk ka kohë të futet në pus, niveli i tij rritet dhe uji mbushet pjesa e poshtme kondensator, duke ndërprerë funksionimin e tij. Përveç kësaj, përmes tubit të helmetës, uji mund të futet në pllakat e sipërme të kolonës së distilimit dhe të prishë mënyrën e saj.[...]

Kur produkti hyn në kolonë, ndodh gërryerja e mureve të saj. Prandaj, në pikën ku futet produkti, vendoset një “kërmilli” mbrojtës, i zëvendësueshëm pasi shkatërrohet, duke e drejtuar rrjedhën në qendër të kolonës në një spirale. [...]

Kolonat e distilimit kanë një peshë të konsiderueshme në një sipërfaqe mbajtëse relativisht të vogël, kështu që ato instalohen në mbështetëse unazore masive të pajisura me brinjë ngurtësuese dhe të lidhura me themelin. bulonat e ankorimit. Për punë riparimi ne brendesi te kolones eshte e pajisur me kapancat e pusetave me diametër të paktën 0,45 m Për lehtësinë e punës vendoset një kapak për çdo 4-5 tabaka. Për të lehtësuar hapjen e mbulesave të kapakut dhe për të parandaluar mundësinë e rënies së tyre nga lartësia, kapakët e kapakut vendosen në mentesha (mentesha).[...]

Kapituj të ngjashëm në dokumente të tjera:

Qëllimi i punës:

Studimi i funksionimit të një kolone të mbushur me laborator të veprimit periodik në ujitje maksimale (të plotë) dhe në punë.

Përcaktimi i numrit të fazave të ndryshimit të përqendrimit (pllakat teorike) në kolonë në mënyra të ndryshme funksionimi.

Përcaktimi i lartësisë së grykës ekuivalente me një pllakë teorike (HETP).

Përcaktimi i koeficientit të ujitjes.

Përcaktimi i temperaturës së pjesës së sipërme dhe të poshtme të kolonës.

1. Përshkrimi i konfigurimit të laboratorit

Instalimi laboratorik (Figura 1) përfshin një kolonë të paketuar 1, një mantel ngrohës 2, një kondensator kthimi - frigorifer 3 dhe një frigorifer me distilim 4. Spiralet metalike përdoren si paketim në kolonë. Për të siguruar procesin adiabatik të procesit të korrigjimit, kolona ka ngrohje elektrike anësore 5. Inlatrom 6. Kubi i kolonës 1, i vendosur në një mantel ngrohës, ka një kampionues të poshtëm 7. Një kondensator përdoret për kondensimin e fazës së avullit - një frigorifer 3. Përzgjedhja e distilimit rregullohet nga një rubinet 8. Distilati i kampionuar ftohet në frigoriferin 4 dhe vjen marrësi 9. Për të ruajtur presionin atmosferik në kolonë, është projektuar ndenja e ajrit 10.

1- kolona distilimi; 2 – mantel ngrohës; 3 – kondensator kthimi – frigorifer; 4 – frigorifer me distilim; 5 – ngrohje anësore elektrike; 6 – LATR; 7 – kampionues; 8 - trokitje e lehtë; 9 - marrës

Figura 3 – Diagrami i konfigurimit të laboratorit

2. Procedura eksperimentale.

Përgatitet një përzierje fillestare që përmban NCC dhe VCC, 50 ml të përzierjes futen në kubin e kolonës.

Fillimi i instalimit fillon me furnizimin me ujë në kondensator - frigorifer. Pastaj manteli i ngrohjes ndizet. Pasi përzierja vlon dhe ujitja shfaqet në pjesën e poshtme të grykës, ngrohja anësore ndizet. Intensiteti i ngrohjes anësore mbahet i tillë që në krye të grykës të shfaqet një shtresë lëngu. Ky fenomen quhet "përmbytje" e kolonës. "Ngulfatja" është e nevojshme për të lagur hundën dhe, në përputhje me rrethanat, për të intensifikuar procesin e transferimit të masës. Ngrohja anësore më pas zvogëlohet derisa të arrihet shpejtësia e caktuar e rrjedhës (numri i pikave në minutë mbi dhe poshtë grykës). Në këtë rast, shtresa e lëngut e vendosur mbi hundë derdhet në kubin e kolonës. Ngrohja anësore duhet të reduktohet gradualisht në mënyrë që ujitja të mos ndalet. Nëse ujitja ndalon, atëherë është e nevojshme të "përmbytet" përsëri kolona. Kjo cakton modalitetin e kolonës që korrespondon me mënyrën e ujitjes së plotë. Distilimi nuk është zgjedhur.

Pas mbajtjes së regjimit të plotë të ujitjes për 30-40 minuta, merren për analizë 3-4 pika distilimi dhe mbetja. Më pas, mënyra e funksionimit vendoset me zgjedhjen e distilimit me një shpejtësi prej 6-10 pika në minutë. Pas marrjes së 2,5 - 4 ml distilim, merren për analizë 3-4 pika distilimi dhe po aq mbetje, dhe përfundon kolona. Manteli i ngrohjes dhe ngrohja anësore ndalojnë. Furnizimi me ujë në kondensatorin e frigoriferit ndalon 15-20 minuta pasi ngrohësit janë fikur.

Katër mostrat e marra gjatë eksperimentit (distilati dhe mbetjet me ujitje të plotë dhe mënyrën e funksionimit të kolonës) analizohen në një refraktometër në 20 o C. Duke përdorur marrëdhënien grafike “indeks thyes – përbërje”, përmbajtja e NCC në të gjitha mostrat përcaktohet në fraksionet vëllimore.

Rezultatet e eksperimentit regjistrohen në një ditar. Duhet të kihet parasysh se numri i pikave në minutë sipër dhe poshtë grykës nuk është domosdoshmërisht i barabartë me njëri-tjetrin. Megjithatë, ato duhet të jenë të afërta dhe konstante në kohë në kushtet e funksionimit të kolonës në gjendje të qëndrueshme.

Të dhënat eksperimentale:

Mënyra e ujitjes së plotë:

n dist = 1,392

n kub = 1,433

Fraksionet e vëllimit:

distilim - 0,95

kub - 0,56

Mënyra e punës:

Pjesa e sipërme e kolonës - 135

Në përzgjedhje - 18

n dist = 1,3925

n kub = 1,44

Fraksionet e vëllimit:

distilim - 0,92

kub - 0,51

3. Përpunimi i rezultateve eksperimentale

Përbërjet vëllimore të distilimit dhe mbetjes shndërrohen në përbërje molare.

Me ujitje të plotë:

Gjatë ujitjes së punës:

Le të përcaktojmë raportin e refluksit:

Raporti i ujitjes së tepërt:

Sipas orarit ne përcaktojmë:

ku

Numri i fazave me ujitje të plotë - 15

Gjatë modalitetit të funksionimit - 23

Lartësia e paketimit ekuivalente me një pjatë teorike:

Me ujitje të plotë:

Gjatë modalitetit të funksionimit:

Gjeni temperaturën e pjesës së sipërme dhe të poshtme të kolonës:

Me ujitje të plotë: t 1 = 98,8 0 C dhe t 2 = 102,0 0 C

Gjatë modalitetit të funksionimit: t 1 = 99,0 0 C dhe t 2 = 102,5 0 C

Në mënyrën e funksionimit, numri i pllakave teorike është më i madh se në ujitje të plotë, kështu që lartësia e hundës është përkatësisht më e vogël.

Punë laboratori nr.5

"Studimi i funksionimit të pllakave të grilave të tipit të dështimit"

Qëllimi i punës:

Studimi i ndikimit të karakteristikave hidrodinamike në pozicionin e pikës së shpërndarjes dhe pikës së "përmbytjes" në një model kolone duke përdorur një sistem ajër-ujë.

1,2 - rotametër; 3 - kompresor; 4 - rrjeti i shpërndarjes; 5 - matës presioni;

6 - pjatë; 7 - kolona; 8 - valvula e kontrollit.

Figura 4 - Diagrami i konfigurimit të laboratorit

1 Metodologjia e punës

Ndizni kompresorin, duke krijuar një rrjedhë të vogël ajri përmes modelit. Rënia e presionit matet duke përdorur matësin e presionit 5 në pllakë pa ujitje për të përcaktuar koeficientin e rezistencës së pllakës së thatë. Pastaj zvogëloni rrjedhën e ajrit në).

Vendosni shpejtësinë e specifikuar të rrjedhës së ujit duke përdorur rrotulluesin dhe krijoni një rrjedhë të vogël ajri përmes modelit. Kur pllaka funksionon në një gjendje të qëndrueshme, matet rezistenca e pllakës dhe matet vlera maksimale e diferencës, e cila vërehet në normat e dhëna të rrjedhjes së lëngut dhe gazit, dhe lartësia e shkumës në pllakë. Pastaj shkalla e rrjedhës së ajrit rritet pak duke përdorur valvulën në rrotullues. Me një shpejtësi të re të rrjedhës së ajrit, pas 3-5 minutash funksionimi, pllakat matin përsëri diferencën dhe lartësinë e shkumës. Regjistroni rrjedhën e ujit dhe ajrit kur tabaka të hyjë fillimisht në punë. Rritja e rrjedhës së ajrit. Të dhënat futen në tabelën 1.1

Tabela 1.1- Rezultatet e eksperimentit

2 Përpunimi i rezultateve të eksperimentit

Përcaktoni seksionin kryq të lirë relativ të pllakës duke përdorur formulën:

Duke përdorur shpejtësinë e rrjedhës së ajrit, përcaktoni shpejtësinë e ajrit në seksionin kryq të plotë të kolonës

Le të llogarisim koeficientët e rezistencës së një pllake "të thatë", duke marrë parasysh se në rrjedhën e ajrit Q 2 = 0,007 m 3 / s rezistenca e pllakës
= 80 Pa

Duke përdorur rënien e presionit në pllakën "e thatë", përcaktoni koeficientin e rezistencës së "pllakës së thatë":

Tabela 2.2 - Rezultatet e llogaritjes

Ne studiuam ndikimin e karakteristikave hidrodinamike në pozicionin e pikës së shpërndarjes dhe pikës së "përmbytjes" në një model kolone duke përdorur një sistem ajër-ujë. Llogaritëm rënien e presionit në pllakë dhe e krahasuam atë me vlerën eksperimentale.