Ректификация существенно более сложный процесс нежели дистилляция. Он требует осуществления ряда предварительных расчетов. Сегодня мы разберем что такое флегмовое число а также покажем какую роль играют расчеты в ректификации.
План
- Флегмовое число
- Скорость отбора
- Работа с узлом отбора
Флегмовое число
В прошлый раз мы произвели ряд расчетов, которые однозначно говорят сколько необходимо отбирать фракций. Самое время воспользоваться этой информацией. Колонну мы уже запустили, и она работает на себя. Время работы в таком режиме составляет около 15 минут. Этого времени более чем достаточно чтобы все фракции выстроились и пришли в состояние равновесия. В ходе такой стабилизации флегма непрерывно циркулирует внутри колонны орошая находящиеся внутри насадки. Количество флегмы в данном случае определяет эффективность колонны в целом. Так в случае работы колонны на себя эффективность колонны (эффективность разделения) абсолютна. Если же открыть узел отбора и вывести часть флегмы наружу эффективность разделения снизится. В обоих случаях мы воздействуем на т. н. флегмовое число. При работе колонны на себя флегмовое число равно бесконечности. Если же полностью слить всю флегму флегмовое число будет равно нулю.
Флегмовое число — это отношение дистиллята, возвращаемого в куб к дистилляту отбираемому. Запишем это правило в виде формулы:
V=R/E
Где:
R — флегма возвращаемая в куб
E — флегма уходящая в отбор
При работе с колонной важно учитывать правило, согласно которому флегмовое число должно быть больше или равно 3. Это говорит нам о том, что из 4х частей дистиллята, циркулирующего в колонне, мы можем отобрать всего одну. Вся остальная флегма должна находиться внутри колонны.
Скорость отбора
Еще одной важнейшей характеристикой ректификации выступает скорость отбора. Для того чтобы ее правильно посчитать важно помнить несколько важных особенностей.
В первую очередь следует помнить, что 1 кВт мощности на плите — это испарение 3,9 кг. Спиртовых паров. Согласовывая это число с правилом флегмового числа (¼ поступающая в отбор) можно легко определить скорость отбора для подобной мощности плиты: 1л/час.
Если мощность плиты установить на более высокий уровень скажем на 1,3 кВт следует отбирать продукт со скоростью 1,3 л/час.
Может показаться что данные расчеты являются пустой тратой времени, однако это не так. Зная скорость отбора и зная объем продукта, который планируется отобрать можно вычислить количество времени, которое понадобится для перегонки.
В прошлой части обзора мы вычислили объем спирта, который можно собрать с одной перегонки. В нашем случае получилась величина 5687 мл. Отталкиваясь от нее, а также от скорости отбора продукта 1,3 л/час (1300 мл/час) мы можем определить количество времени для перегонки: 5687/1300=4,3 часа.
Работа с узлом отбора
Как только колонна поработала на себя можно приступать к отбору. Мы рассмотрим вариант отбора по жидкости, ибо данный вариант более распространен. Вначале слегка приоткрываем кран. Все что собралось в узле начинает выходить наружу.
Согласно нашим более ранним расчетам (см предыдущую часть обзора) нам нужно отобрать 262 мл. Это наша головная фракция.
Кран нужно отрегулировать так чтобы выход продукта осуществлялся со скоростью 1 капля в секунду. В таком режиме мы отбираем 1/3 нашего объема голов. Для простоты можно округлить значение 262 до 300. Так будет проще.
Отобрав первые 100 мл. Кран следует подрегулировать до скорости 2 капли в секунду. Отобрав их, следует еще больше открыть кран до 3 капель в секунду.
Теперь, когда все головы отобраны шланг следует отправить в другую емкость. На данном этапе скорость может составлять 4-5 капель в секунду. В таком режиме мы отбираем промежуточную фракцию (подголовники). Если вернуться к нашим цифрам из предыдущей части обзора объем подголовников составляет 437,5 мл. Их мы и будем отбирать подобным образом.
На данном этапе мы закончили отбирать головы и начинаем отбирать основное тело. Вновь нужно приоткрыть узел отбора. Таким образом мы еще больше ускоряем процесс отбора. Теперь это уже небольшая струйка. В таком режиме будет осуществляться дальнейший отбор. Важно здесь следить за показаниями термометра. Их следует держать в уме. На протяжении отбора показания не должны колебаться более 0,1. Зная эту особенность можно еще больше открыть кран на узле. Смысл такой регулировки — получить наиболее высокую скорость отбора, но при этом не нарушив процесс в колонне.
Вывод
Мы рассмотрели процесс отбора головных фракций, а также основного тела. В обоих случаях это делалось при помощи узла отбора. Также мы рассказали о скорости отбора и о роли флегмового числа. В следующем обзоре мы расскажем о хвостовых фракциях и о том, как их правильно отбирать.
