Царга пастеризации для отбора «голов» при ректификации

Даже такой мощный инструмент как ректификационная колонна не позволяет выделить отдельную примесь и вывести её из колонны независимо от других. На практике нужно группировать вещества, но границы между этими группами размыты. Решить проблему удаления последних капель головных примесей помогает специальный узел ректификационной колонны – царга пастеризации (ЦП).

Теория

Отбирая головную фракцию, мы даем колонне поработать на себя и скапливаем головные примеси вверху колонны, затем начинаем их отбор в течение некоторого времени со скоростью не большей, чем скорость выведения этих примесей из куба в колонну. Чем выше концентрация этих веществ в кубе, тем больше их за единицу времени попадает в колонну. Это и определяет, что концентрация примесей в головной фракции максимальна в первый час отбора, во второй час она падает примерно вдвое, в третий – еще вдвое.

Если изначально какого-то вещества содержалось примерно 2000 мг/л, то через 10 часов отбора «голов» его станет примерно 2 мг/литр. Если примеси было в 2 раза меньше, то искомые 2 мг/л получим через 9 часов, а если в 2 раза больше – то через 11 часов. Время отбора «голов» мало зависит от исходной их концентрации.

Для качественного выведения головной фракции требуется немало времени. Но и после отбора «головы» в колонне остается немало примесей, размазанных по всей высоте. Поэтому мы отбираем подголовники, промывая насадку от их остатков.

После этого вроде бы можно вздохнуть спокойно и начать отбирать «тело». Но если стремиться к получению действительно чистого спирта, придется обратить внимание, что в кубе присутствует много разных веществ, которые при длительном кипячении образуют новые головные примеси. Кроме того, в дефлегматоре на границе спиртовых паров и воздуха происходит окисление и образуются новые альдегиды. Ну а если еще и терпения не хватило на 7-8 часовый отбор головной фракции, то их остатки продолжат поступать в колонну во время отбора «тела».

Все эти факторы складываются вместе и дают ощутимый негативный результат. Для борьбы с последними каплями головных примесей успешно применяются царги пастеризации.

Понятие царги пастеризации

Царга пастеризации – это наполненная насадкой царга высотой 20-30 см с узлом отбора по жидкости внизу. Устанавливается между колонной и дефлегматором. При отборе «голов» максимальная концентрация головных и верхних промежуточных примесей образуется именно в ЦП.

«Головы» отсекают с помощью узла отбора дефлегматора, а по окончанию отбор не перекрывают полностью, а продолжают, но со скоростью в 2-3 раза меньше. При этом сбор «тела» осуществляется из узла отбора, расположенного внизу царги.

При выборе высоты царги пастеризации не стоит забывать о необходимости обеспечить 35-40 ступеней разделения и в основной царге. Их длины не суммируются. Для получения спирта, как с царгой пастеризации, так и без неё, основная колонна должна иметь высоту от 1 до 1,5 метров. ЦП не участвует в разделении смеси в колонне на фракции, у неё своя специализированная функция – освобождение стекающей с дефлегматора в зону отбора флегмы от остатков головной фракции с легколетучими примесями.

Узел отбора «тела» делит колонну на две части, каждая со своим флегмовым числом.

В царге пастеризации флегмовое число очень велико, т.к. в узле отбора «голов» скорость составляет лишь 15-20 мл/час. При этом в дефлегматор на 2” колонне поступает порядка 10 литров спирта в час. Значит, флегмовое число будет порядка 500-600! В основной колонне флегмовое число составляет обычные для ректификации 4 на старте отбора «тела» и регулируется в процессе работы по обычной схеме.

Такая разница во флегмовых числах приводит к тому, что царга пастеризации как насос выкачивает из основной колонны головные и блокирует верхние промежуточные примеси, не давая им спускаться до уровня узла отбора ЦП.

Особенности эксплуатации ЦП

Царга пастеризации весьма проста, но для успешной работы требует соблюдения определенных условий. Прежде всего, это обычные для ректификации стабильность в подаче мощности нагрева в куб и охлаждения в дефлегматоре.

Второе условие – недопустимость переохлаждения флегмы. Понятно, что переохлажденная флегма может запросто вытеснить зону концентрации примесей ниже узла отбора «тела» и царга пастеризации станет не более чем модным украшением колонны.

Высота ЦП должна быть достаточной для размещения в ней насадки, обеспечивающий с десяток ступеней разделения (теоретических тарелок). Для СПН рекомендовано 20-30 см. Это необходимо для создания зоны концентрации примесей. Недостаточная высота царги пастеризации приведет к смещению примесей в зону отбора «тела».

При отборе спирта не нужно стремиться к максимальной крепости. Зона максимальной концентрации верхних промежуточных примесей всего-то на пару ступеней укрепления ниже точки азеотропа. Поэтому приближение крепости отбора спирта к азеотропу смещает примеси в зону концентрации всё ниже по колонне и повышает риск попадания всего букета опасных веществ в готовый напиток.

Цель применения царги пастеризации – получение более чистого, а не крепкого продукта, так как всё равно спирт нужно будет разбавлять до питьевой крепости.

Чтобы ЦП работала правильно, процесс ректификации нужно вести без остановок. Технология «старт-стоп» здесь противопоказана. Если остановить отбор, спиртовой буфер в колонне начнет расти, увеличится и та его часть, что расположена в царге пастеризации и имеет крепость азеотропа. Зона концентрации примесей вытеснится из ЦП в основную царгу. При возобновлении отбора примеси начнут двигаться вверх и попадут в спирт.

Слишком низкая скорость отбора – еще один враг применения царги пастеризации. Если при обычной ректификации уменьшение скорости отбора повышает флегмовое число и улучшает качество очистки продукта, то в колонне с ЦП всё не так. Излишне большое флегмовое число способствует расширению зоны, занимаемой азеотропом, и сдвигает зону накопления промежуточных примесей ниже по колонне из ЦП в основную царгу – в зону отбора. Работа с запасом здесь неуместна.

При получении ароматных дистиллятов царга пастеризации может привести к неприятным последствиям. Эфиры, попавшие в ЦП вместе с прочими легколетучими примесями, будут выведены через верхний узел отбора.

Итог

Царги пастеризации давно и прочно вошли в состав инструментов ректификаторов. При соблюдении нехитрых принципов, ЦП дают ощутимый результат в повышении качества спирта, но нет возможности контролировать процесс в режиме реального времени.

Если с головными фракциями всё просто – их вывод из колонны обеспечивается просто наличием ЦП, то с верхними промежуточными фракциями сложнее. В зависимости от технологических режимов зона максимальной концентрации может мигрировать вниз-вверх по колонне или попасть в зону отбора.

Поэтому покупать царгу пастеризации рационально у производителя, вызывающего доверие, а дальше использовать ЦП в соответствии с инструкциями, отработанными производителем в ходе испытаний перед серийным выпуском. Иначе можно получить игрушку, которая успешно имитирует бурную деятельность, но не приносит ожидаемой пользы.

Автор статьи – ИгорьГор.

Ваша оценка:

(38)

Загрузка...