Узел отбора с контролем возврата флегмы
Принцип контроля возврата флегмы пояснен на рисунке:
Поток флегмы от дефлегматора поступает в делитель флегмы в виде емкости с калиброванным отверстием в трубке возврата. Трубка отбора размещается выше трубки возврата и определяет уровень H флегмы в делителе. Величина потока возвращаемой флегмы определяется высотой столба флегмы над калиброванным отверстием и, поскольку эта высота постоянна, поток возвращаемой флегмы при изменениях потока флегмы от дефлегматора также не меняется. В качестве калиброванного отверстия может служить штуцер или игольчатый кран. В втором случае поток возвращаемой флегмы можно регулировать.
Величина потока отбора составляет разницу между потоком флегмы от дефлегматора и потоком возвращаемой флегмы. Поскольку в процессе перегонки поток флегмы от дефлегматора уменьшается, а поток возвращаемой флегмы стабилен, значение величины потока флегмы, попадаемой в отбор, также уменьшается. Это позволяет проводить перегонку без дополнительных регулировок в течении всего процесса.
Следует отметить, что контроль возврата флегмы при перегонке приводит к необходимости стабилизации подводимой к котлу мощности нагрева. Это обусловлено тем, что все изменения потока флегмы в колонне попадают непосредственно в отбор. Поскольку абсолютная величина отбора много меньше суммарного потока флегмы эти изменения могут существенно менять отбор.
Рассмотрим два примера узлов отбора с контролем возврата флегмы
Узел отбора на основе стандартных элементов
Для его построения использованы два узла промежуточного отбора от фирмы Самогон и Водка. Узлы соединены между собой с помощью стандартного клампа и прокладки 2″. В разобранном виде узел показан на следующем рисунке ( нижний узел промежуточного отбора перевернут):
Поток флегмы от дефлегматора поступает в верхний узел промежуточного отбора, откуда часть флегмы по предназначенному для этого отводу поступает на возврат. К трубке возврата через силиконовые трубки добавлен медный уголок и штуцер с калиброванным отверстием. Величина этого отверстия выбирается таким образом, что оставшаяся часть флегмы наполняет приемную емкость до уровня переливного отверстия и через него попадает в нижний узел промежуточного отбора. Из штуцера с калиброванным отверстием флегма поступает в трубку для контроля температуры нижнего промежуточного узла отбора, которая расположена под перегородкой приемной емкости этого узла, и тем самым возвращается в колонну. Над перегородкой приемной емкости нижнего узла промежуточного отбора собирается флегма, предназначенная для отбора. Эта флегма выводится через трубку отбора нижнего узла. Чтобы исключить возможность случайного попадания отбираемой флегмы обратно в колонну через переливное отверстие нижнего узла трубка перелива в нем заглушена кусочком силиконовой трубки. В качестве медного уголка и штуцера использованы стандартные медные элементы от систем кондиционирования: заглушка 1/4″ и угол 1/4″. В заглушке просверлено отверстие заданного диаметра. Соединение уголка и заглушки показано на фото:
Узел отбора на основе стандартных элементов проверен при второй ректификации спирта, в таблице приведены результаты перегонки:
Перегонка осуществлялась на ректификационной колонне ХД2 длиной 1.5 м. Мощность, подводимая к кубу, равнялась 2.225 кВт. Диаметр отверстия в штуцере составлял 2 мм. Следует отметить, что высокая чувствительность отбора к изменениям мощности нагрева позволяет в небольших пределах регулировать отбор с помощью стабилизатора — регулятора мощности. В таблице приведены экспериментальные значения зависимости отбора от мощности нагрева в рассматриваемой установке:
Узел отбора с возможностью регулировки величины возврата флегмы
Состоит из стандартных изделий: узла промежуточного отбора, узла возврата флегмы в виде переходника для измерения температуры между царгами, диоптра, игольчатого крана и силиконовых трубок. Трубки и кран соединены с помощью медного тройника и уголка. Диоптр служит для визуального контроля отсутствия нерегулируемого потока флегмы.
Узел работает следующим образом. Пусть кран регулировки открыт полностью. Флегма от холодильника с помощью узла промежуточного отбора возвращается в колонну через кран регулировки. Величина потока флегмы определяется площадью сечения крана и высотой столба флегмы над ним в трубке возврата. Высота столба флегмы в трубке отбора примерно будет соответствовать высоте в трубке возврата. При закрывании крана регулировки эта высота будет увеличиваться и при достижении высоты перелива флегма начнет поступать в отбор. Значение потока отбора будет равно разнице потоков флегмы, поступающей от дефлегматора, и флегмы, возвращаемой в колонну. При этом изменения потока флегмы от дефлегматора не влияют на поток возвращаемой флегмы, поскольку высота столба флегмы над регулировочным краном равна высоте перелива и практически не меняется. Уменьшение потока флегмы от дефлегматора в процессе перегонки приводят к уменьшению отбора, то есть к увеличению флегмового числа. Это позволяет в ряде случаев отказаться от необходимости использования автоматики при ректификации спирта с помощью рассматриваемого узла отбора.
Перегонка спирта сырца с помощью узла отбора с регулировкой величины возврата флегмы иллюстрируется следующей таблицей:
Перегонка осуществлялась на ректификационной колонне ХД2 длиной 1.5 м. Мощность, подводимая к кубу, равнялась 2 кВт. До 98 С в кубе температура в нижней трети ректификационной колонны не изменялась, что позволило завершить процесс ректификации при этой температуре без дополнительных регулировок.