что такое флегмовое число

15.12.202309.07.2022 admin 0 Comments

Главные режимные параметры ректификационной колонны

Технологическая мощность

Для испарения спирта-сырца в наших установках используются ТЭНы. Увеличивая или уменьшая их электрическую мощность, мы, соответственно, увеличиваем или уменьшаем расход пара через колонну (меняем паровую нагрузку на насадку). Очевидно, существует некоторая максимальная предельная мощность, при превышении которой колонна «захлёбывается». У большинства насадок есть оптимальная паровая нагрузка (несколько меньше предельной), при которой насадка обладает максимальной эффективностью. Именно этой паровой нагрузке соответствует мощность, называемая технологической, при которой вся колонна обладает максимальной разделительной способностью.

Из-за переменности содержания спирта массовый расход пара M по высоте колонны переменен. Но в верхней части колонны, где находится наше «целевое» вещество, массовый расход пара практически постоянен и зависит (при отсутствии тепловых потерь) только от технологической мощности W [кВт]:

Флегмовое число (или производительность колонны).

Если отбора спирта нет ( Е = 0), то весь дистиллят в виде флегмы возвращается обратно в колонну ( R = М ). Флегмовое число колонны в этом случае равно бесконечности ( ƒ = ∞ ), а о колонне говорят, что она работает «сама на себя».

или производительность колонны

Флегмовое число не может быть выбрано любым по вашему желанию, оно зависит от высоты ректификационной части колонны.

Затраты энергии на один литр спирта и удельная производительность

Из двух зависимостей массового расхода [1] и [2] можно вывести формулу для расчета потребной технологической мощности W для ректификации спирта с заданной производительностью:

Удельные затраты электроэнергии на каждый литр спирта Q будут зависеть только от величины флегмового числа:

или, с учётом технологического запаса (

Величина тепловых потерь в кубе и колонне уменьшается при их теплоизолировании. Потери уменьшаются и с ростом производительности из-за уменьшения доли охлаждаемой поверхности по отношению к площади внутреннего сечения колонны.

Величина, обратная удельным затратам 1/Q [(л/ч)/кВт], будет удельной производительностью, означающей, сколько литров спирта в час «даст» 1 кВт мощности.

Обе эти величины с учетом тепловых потерь приведены в таблице:

Например, технологическая мощность для нашей колонны РУМ-2 составляет 2кВт (отсюда и название колонны), проектное (и подтверждённое многолетней практикой) флегмовое число ƒ = 3.

Тогда производительность колонны с учётом тепловых потерь должна быть не менее W·(1/Q) = 2 кВт·1,00(л/ч)/кВт = 2 л/ч, что и заявлено нами в её технических характеристиках.

ВЫВОД

Приобретя любую ректификационную колонну или сделав её самостоятельно, Вы вместе с ней преобретёте и главные режимные параметры, «зашитые» в её конструкцию. Вы уже не вольны менять их в широких пределах, потому что:

Источник

Флегма в ректификации, основные понятия и термины

Флегма и флегмово число часто вызывают ступор у простого самогонщика, поэтому об этих понятиях стоит поговорить подробнее.

Что такое флегма в самогоноварении

Закипающая водно-спиртовая смесь создает пары, которые поднимаются вверх, проходят через сухопарник, поступают в холодильник (дефлегматор). Там пары охлаждаются, конденсируются, превращаясь в дистиллят, а затем уже стекают в приемную посуду. Этот пар, конденсирующийся и превращающийся в дефлегматоре в жидкость, и называют флегмой.

Флегма в ректификации

Это тоже самое, что и в самогоноварении (дистилляции).

Флегма — это конденсат в ректификационной колонне. Только ректификация, в отличие от самогоноварения, предполагает более чистое разделение компонентов водно-спиртовой смеси в результате ее многократного испарения, конденсации и возврата флегмы в куб.

Возврат флегмы

Поток флегмы, поступающей из дефлегматора колонны делится. Часть уходит в узел отбора, а часть — стекает вниз, орошая насадки (тарелки) и разделяясь снова на фракции. В результате многократного разделения получается чистый спирт-ректификат.

Флегма нужна, чтобы…

Смачивать насадки (тарелки), отделять сивушные масла, получать спирт.

Флегма колонны

Мы уже выяснили, что флегма орошает насадки и по ним стекает вниз. Часть ее выводится из куба колонны, как кубовый остаток.

Число флегмы

Флегмово число (R) — это отношение количества флегмы к количеству дистиллята. Величина R и количество потребленного в процессе получения флегмы тепла и холода прямо связаны.

Если Е — отобранный дистиллят, R — флегма, вернувшаяся в куб, то весь полученный дистиллят — М= R + Е, а V= R : Е — как раз флегмово число.

Если спирт не отбирают, то Е=0, а R=М и он возвращается вниз. В этом случае V бесконечно.

Если полностью открыть отбор Е=М, без возврата флегмы, то R будет нулевым. Тогда флегмовое число равно нулю, а колонна будет работать, как обычный самогонный аппарат, с сухими насадками и сивушными маслами в продукте.

Чистый спирт (тело) можно получить, если флегмовое число больше или равно трем. То есть, ¾ дистиллята возвращается, а ¼ отбирают. Следует помнить, что чем меньше отбор, тем качественнее спирт.

R для отбора голов может равняться 20, хвостов — 10-20.

Отбор флегмы

Расход флегмы

Количество флегмы, общее, отобранное или вернувшееся в куб.

Узел отбора флегмы

Узел отбора с термометром позволяет проще контролировать температуру отбора той или иной фракции и поддерживать ее, добавляя нагрев или охлаждение. Фракции смешиваются, если температура бесконтрольно меняется из-за снижения/увеличения:

Распределитель флегмы

Это как раз узел отбора.

Распределение флегмы

В колоннах с насыпными контактными элементами флегма распределяется у стенок, не орошая центр. Для равномерного распределения применяют

Концентратор флегмы

Это устройство, которое устанавливают внутри колонны, вверх насадочного слоя, чтобы флегма равномерно распределялась по ее сечению. Большинство концентраторов напоминает чайное ситечко.

Возврат флегмы с прямотока

Не бывает возврата, если вся флегма идет в отбор (он полностью открыт) или перегонка выполняется на прямоточном дистилляторе.

Температура флегмы

Влияет на количество и качество получаемых фракций и должна измеряться в узле отбора. Температура флегмы там равна температуре отбора той или иной фракции.

Переохлаждение флегмы

Когда на дефлегматор подается избыточное охлаждение, флегма конденсирует пары, которые не успели достигнуть дефлегматора. Между узлом отбора и насадкой появляется жидкая пробка, колонна захлебывается, флегма выливается через трубку связи с атмосферой. Нужно следить, чтобы вода из теплообменника выходила температурой не ниже 50-60 о С.

Коэффициент флегмы

Чаще его называют коэффициентом избытка флегмы. Он не превышает 1,05-1,5 и участвует в расчетах рабочего флегмового числа.

где K = R раб : R мин, К — коэффициент избытка флегмы.

Если данных о K нет, можно принять, что R = 1,3 * R мин + 0,3.

Избыток флегмы

Возникает, когда колонна испаряет слишком интенсивно, флегма не успевает стекать вниз и скапливается в верхней части. Если колонна стучит, трясется, нужно немедленно убавить или выключить подогрев.

Флегма — это слизь?

Флегма — это жидкость?

Если вы еще не нашли агрегат себе по душе и по карману, посмотрите реальные отзывы о самогонных аппаратах. Выберите свою модель и делайте алкоголь легко и с удовольствием.

Что такое флегмовое число

Термин флегмовое число изначально употреблялся лишь в химической промышленности. Чуть позже, ректификационные колонны начали применяться в бытовом самогоноварении и как следствие все его принципы стали актуальными уже здесь. Сегодня мы разберемся, что такое флегмовое число и как оно используется при изготовлении домашнего алкоголя.

В первую очередь следует сказать, что флегмовое число эта характеристики исключительно ректификационных колонн. Она касается дистилляции лишь косвенно и посему для владельцев бытовых дистилляторов будет не особо важна. В то же время, если у вас самогонный аппарат типа ректификационной колонны, то понимание флегмового числа очень важно. Если сформулировать краткое определение, то флегмовое число представляет собой коэффициент орошения который отражает эффективность процесса разделения фракций циркулирующих внутри колонны.

В ходе нагрева брага начинает постепенно испаряться. Соответственно спиртовые пары начинают уходить в верхнюю часть колонны. Там они достигают дефлегматора внутри, которого охлаждаются до состояния конденсата. Конденсат начинает стекать по стенкам образуя некую пленку. Собственно именно за это многие самогонные аппараты, имеющие в своем составе ректификационную колонну зовут пленочными. Если абстрагироваться от типа браги и конструкции колонны то, по сути, мы увидим 2 массы которые взаимодействуют друг с другом внутри контура. Главная цель ректификации заключается том, чтобы максимально эффективно разделить фракции получив на выходе высококачественные спирты. Для решения этого вопроса используется сразу несколько подходов:

Наибольшей универсальностью обладает схема жидкостного отбора. Она является простой и наглядной при этом, позволяя при желании автоматизировать процесс и уменьшить роль человека в нем.

Жидкостный отбор возможен при наличии в схеме специального узла отбора. Он устанавливается между царгой и дефлегматором. Суть работы данного устройства заключается в сборе части жидкой фракции в специальный желоб, откуда флегма может выводиться наружу.

Наиболее наглядно картину жидкостного отбора отображает схема приведенная ниже:

Как говорилось выше пар M поднимается в верхние части колонны. Потом в виде дистиллята он начинает опускаться. На свое пути он минует узел отбора, через который часть жидкой фракции выводится наружу E. Остальная флегма опускается прямиком в куб при этом орошая контактные элементы колонны. Теперь, когда мы обозначили все элементы процесса вполне просто выразить их в виде формулы: M = E+R. Самый главный вопрос заключается в том, сколько флегмы мы можем отобрать не нарушив при этом процессы происходящие внутри колонны. Здесь опять же уместно привести формулу: V=R/E.

Собственно именно эта формула и определяет наше флегмовое число. Его можно сформулировать как отношение количества флегмы, которая возвращается в колонну к количеству флегмы попавшей в отбор.

Для большей наглядности взглянем на узел отбора. На нем имеется кран. Собственно благодаря этому крану осуществляется регулировка объема отбора. Важно понимать, что регулируя данный кран мы изменяем эффективность работы колонны, т.е. ее флегмовое число. Если, например, полностью открыть кран то вся флегма будет выходить наружу. В таком режиме колонна будет выдавать самый обыкновенный дистиллят. Именно для него на узле отбора установлен доохладитель. При открытом кране укрепление внутри колонны отсутствует, поскольку флегма выводится из системы слишком рано. В результате флегмовое число равно нулю. Напротив если полностью перекрыть узел отбора, то все фракции будут возвращаться в колонну. В данном случае флегмовое число будет максимально большим. В подобном режиме колонна работает как бы на себя.

Следует сказать, что флегмовое число это вполне конкретная характеристика, которая привязана к объему жидкости циркулирующей внутри системы. В идеале флегмовое число должно составлять одну четверть от всех фракций. Иными словами если в баке имеется 4 литра фракций из них в отбор можно отправить 1 литр.

Источник

Что такое флегмовое число

Наиболее наглядно картину жидкостного отбора отображает схема приведенная ниже:

Источник