Применение брагоректификационных установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Бродильная промышленность - одна из старейших отраслей промышленности в России. Анализ современного технического уровня предприятий бродильной промышленности показывает, что его совершенствование осуществляется в направлении повышения единичной мощности, сокращения вспомогательных операций, повышения уровня механизации и автоматизации, снижения материало- и энергоемкости, улучшения санитарной обработки.

Модернизация предприятий бродильной промышленности, строительство крупных заводов требует четкой организации проектировочных работ с учетом достижений мировой практики, внедрения новых технологических процессов и оборудования, ликвидации диспропорций в мощностях цехов, повышения уровня механизации транспортно-складских работ.

На спиртовых и ликеро-водочных заводах внедрена новая современная техника. Многие заводы перешли на непрерывную тепловую обработку сырья с использованием вакуум-охлаждения при осахаривании, широкое распространение получили непрерывно-поточный и циклический методы брожения, а также современные методы и аппаратура для мембранного разделения и фракционирования на основе ультрафильтрации, обратного осмоса и ионного обмена. Разработано новое оборудование для непрерывного приготовления и очистки водки, а также экстракционно-выпарное оборудование.

Перед бродильной промышленностью стоят задачи по внедрению новой, более эффективной техники и технологии, обеспечивающих полное и комплексное использование сырья, высокоэффективных машин и аппаратов непрерывного действия, создающих возможность интенсифицировать и автоматизировать процессы и внедрять АСУТП. Эффективность предприятий бродильной промышленности определяется в основном степенью использования сырья и связанными с ней потерями, а также издержками производства, среди которых главными являются затраты электроэнергии. колонна монтаж конструкция сопротивление

Требования, предъявляемые к качеству продуктов, выпускаемых предприятиями бродильной промышленности, определяют не только тип оборудования, который выполняет ту или иную операцию, но и условия, принципы и методы его работы, а также обуславливают наличие различных типов и марок машин и аппаратов, применяемых в промышленности.

В бродильной промышленности применяются разнообразные виды оборудования, которые классифицируются по следующим признакам: характеру воздействия на обрабатываемый продукт; структуре рабочего цикла; степени механизации и автоматизации; принципу сочетания в производственном потоке; функциональному признаку.

Возрастающая потребность отраслей народного хозяйства в продуктах предприятий бродильной промышленности обуславливает разработку новых принципов подхода к проектированию технологических линий бродильных производств. Очевидно, что разработка технологических линий должна осуществляться с учетом функционально-целевого назначения системы, особенностей продукта производства и совокупности ограничений, налагаемых спецификой объекта на структуру и функции системы.

Этот метод создания новой технологической схемы производства и оптимизации ее структуры заключается в рассмотрении различных аспектов, базирующихся на выделении в исследуемой системе структурных составляющих и определении их роли относительно друг друга.

В настоящее время главным видом оборудования для выделения и очистки спирта в спиртовой промышленности являются брагоректификационные установки. Основные критерии оценки совершенства этих установок - технологические и теплотехнические показатели их работы. Необходимо учитывать также условия эксплуатации установок и их металлоемкость как основной параметр, определяющий стоимость установки. Основываясь на этом можем провести сравнительный анализ наиболее характерных типов брагоректификационных установок.

На протяжении уже многих лет типовыми в спиртовой промышленности были брагоректификационные установки (БРУ) косвенного действия, обеспечивающие выработку спирта высокого качества при высоком его выходе. Обычно в состав БРУ косвенного действия входят бражная, эпюрационная и ректификационная колонны с дефлегматорами, конденсаторами и вспомогательными элементами. Изготавливают установки по чертежам «Гипропищепром II» Тамбовский машиностроительный завод Комсомолец (Россия), Сумской машиностроительный завод (Украина). Все оборудование и продуктовые коммуникации выполнены по традиции из меди.

Единственным, но существенным недостатком таких установок является повышенный удельный расход тепловой энергии и воды. При наличии трех основных колонн они обычно потребляют около 52 кг пара на 1 дал выработанного спирта высшей очистки.

Стремясь уменьшить расход пара, ВНИИПБТ разработал БРУ косвенно-прямоточного действия, которая обеспечивает выработку спирта при меньшем удельном расходе пара на 15-25 %.

При оптимизации режима работы установки расход пара может быть снижен до 40 кг/дал. В установке частично предусмотрено двукратное использование тепла греющего пара.

Киевский ТИПП разработал БРУ прямого действия, в которой предусмотрено двукратное использование всего тепла греющего пара. Греющий пар вводится только в бражную колонну, а эпюрационная и спиртовая колонны обогреваются спиртоводным паром из бражной колонны. Установка работает стабильно, обеспечивая высокое качество спирта при удельном расходе пара 33-34 кг на 1 дал спирта,, проста в конструкции и менее металлоёмка. Особенно эффективно применение таких установок на заводах небольшой производительности, где эксплуатируются бражные колонны с тарелками двойного кипячения и межтарелочным расстоянием 280 - 340 мм.

Типовые установки выпускаются для номинальной производительности 1,5; 2,0; 3,0 и 6,0 тыс. дал спирта ректификованного в сутки. В состав установок по желанию заказчика включают колонны окончательной очистки или сивушную (для установок более 3 тыс. дал спирта в сутки).

На предприятиях типовые установки существенных изменений не претерпевают. Однако имеются тенденции применять более мощные установки, чем номинальная (плановая) мощность завода. В ряде случаев колонны наращивают дополнительными тарелками (ректификационную до 70-80, эпюрационную до 50 тарелок), увеличивают поверхность теплообмена дефлегматоров. Проводят также некоторое совершенствование аппаратуры, например, увеличивают число ходов для хладагента в дефлегматорах, улучшают конструкцию узла отделения сивушного масла.

Заводы большой производительности от 7 до 10 тыс. дал в сутки, не имея типовых установок, соответствующих их мощности, используют по две установки производительностью 6 тыс. дал в сутки или комбинации таких установок, что приводит к затруднениям в их эксплуатации.

В России повышение качества ректификованного спирта на типовых установках косвенного действия достигнуто в результате совершенствования технологии и аппаратуры ректификации. Наиболее распространенные мероприятия приведены ниже:

1. Увеличение числа тарелок от 66 до 72 и более в ректификационной колонне, и до 25 - в бражной колонне;

2. Применение окончательной очистки спирта в специальных колоннах окончательной очистки.

3. Дальнейшее увеличение (на 12-15 кг/дал) расхода пара на эпюрацию и увеличение с этой целью дефлегматоров колонны.

4. Оснащение колонн выносными кипятильниками.

5. Внедрение средств автоматизации работы БРУ.

6. Упорядочение отбора и возврата загрязненных спиртовых фракций.

В России и за рубежом разрабатываются новые БРУ. При этом работы ведутся по следующим направлениям:

В основном в России продолжается работа по совершенствованию отдельных узлов и технологических приемов в установках ректификации спирта косвенного действия. К сожалению, экономичность эксплуатации установок ректификации спирта косвенного действия оставляет желать лучшего (от 40 до 60 кг пара на 1 дал произведенного спирта, тогда как зарубежные установки используют лишь до 20 кг пара на 1 дал спирта). Тем не менее, качество спирта признано хорошим.

Из новых контактных устройств, предложенных для колонн браго-ректификационных установок БРУ, необходимо отметить чешуйчатые однонаправленные тарелки для бражных колонн и провальные тарелки для колонн большой мощности. Существенным преимуществом чешуйчатых тарелок является большой диапазон нагрузок по жидкости и по пару (таблица 2) , малый брызгоунос при скорости бара > 1,5 м/сек, высокая удельная производительность (удельная нагрузка на живое сечение тарелки) и скорость перегонки.

Исследования и опытная эксплуатация показали, что для эпюрационных и ректификационных колонн перспективными являются клапанные ректификационные тарелки, обеспечивающие необходимую устойчивость в условиях меняющихся нагрузок по жидкости в первую очередь, и по пару. Клапанные ректификационные тарелки обеспечивают эффективную работу при значительно больших скоростях пара (0,8 - 1,5 м/с). При этом съем спирта с 1 м3 колонны достигает 9-10 дал/час, что в 1,5 раза превышает показатель для многоколпачковой тарелки типовой ректификационной тарелки.

Следует отметить значение качества греющего пара и очистки котловой воды для технологии ректификации и обеспечения высокого ректификованного спирта. Обычно в косвенных установках одна или несколько колонн обогреваются открытым паром. При этом, если конденсат пара имеет щелочную реакцию, проба на окисляемость спирта и особенно его дегустационные показатели будут низкими.

На заводах, где нет системы автоматизации БРУ, отсутствуют и другие средства редуцирования, в частности редукционные пружинные вентили, что усложняет работу и нарушает технологию.

Охлаждающая вода поступает на БРУ преимущественно из открытых водоемов (рек, озёр, прудов) и артезианских скважин. Нередко повышенная жесткость воды вызывает инкрустацию накипью поверхностей теплообмена.

Для предотвращения накипи применяют методы фосфатирования воды с замещением солей жесткости растворимыми солями, насыщение воды углекислотой с целью ограничить декарбонизацию солей временной жесткости. Большой интерес представляет магнитный и ультразвуковой способы обработки воды.

Наиболее полно решается проблема водоснабжения установок с внедрением системы оборотного водоснабжения, когда горячая вода из дефлегматоров направляется на градирни и повторно направляется в дефлегматоры. Основная проблема при этом - это потери воды на испарение, которые могут составить до 10 %. Например, расход охлаждающей воды на дефлегматоры составляет от 100 до 200 м3/час, это значит, что подпитка градирни должна быть организована химически чистой водой в объеме от 10 до 20 м3/час. К тому же градирня снижает температуру оборотной воды лишь на 5 градусов ниже температуры атмосферного воздуха, а этого иногда не достаточно. Решить эту проблему можно применив абсорбционную установку, использующую вторичное (бросовое) тепло.

Для размещение БРУ строятся здания высотой 25-30 метров и площадью в плане не менее 70 м 2. Здания преимущественно капитальные с несущими стенами и перекрытиями на 2/3 площади по высотным отметкам +6, +12, +18, +24 м.

В целом брагоректификационное отделение вместе со зданием и установкой является дорогостоящим и составляет около 20% основных фондов предприятия.

Зарубежный опыт показывает, что достаточным будет размещение в здании операторской станции, а для насосов и дефлегматоров сооружать облегченную, закрытую козырьком и остекленную площадку.

1.1 Описание брагоректификационных установок непрерывного действия

В спиртовой колонне спирт-эпюрат разделяется на практически чистый этиловый спирт (спирт-ректификат) и лютерную воду, т.е. освобождается от промежуточных примесей.

Последовательность включения основных колонн в установку может быть различной, однако, следует учитывать ряд основных закономерностей, определяющих наилучшие условия отделения примесей спирта:

· известно, что коэффициент ректификации почти всех головных примесей меньше при низкой концентрации спирта, поэтому их выделение из слабоградусных растворов идет в колоннах с меньшим числом тарелок, при меньшем расходе пара, поэтому эпюрационная колонна включается в установку сразу за бражной и питается бражным дистиллятом;

· освобождение спирта от промежуточных примесей лучше всего проводить из зоны максимального их концентрирования; это возможно в средней части колонны, в которой по высоте концентрация спирта изменяется от 0 до азеотропной точки, то есть в спиртовой колонне;

· извлечение концевых примесей лучше проводить в верхней части колонны, в которой концентрация спирта максимальна, тогда концевая примесь имеет характер головной и отделяется в зоне, выше зоны концентрирования этанола; на практике фракцию спирта, обогащенного метанолом (концевой примесью), отделяют в самой верхней зоне спиртовой колонны в виде, так называемого непастеризованного спирта. Для получения спирта, полностью освобожденного от метанола, необходима установка еще одной колонны, называемой колонной окончательной очистки. Для выделения и концентрирования промежуточных примесей устанавливают сивушную колону.

В установках прямого действия (рис 1.1.1.) эпюрации (выделению головных примесей) подвергается бражка. Бражка представляет собой слабоконцентрированный раствор спирта и примесей. При низких концентрациях спирта коэффициенты ректификации примесей имеют большие

Значения; следовательно, их удаление будет более интенсивным. После выделения основной массы головных примесей и значительной части промежуточных примесей в эпюрационной колонне бражка поступает в

бражную колонну 1. Здесь из бражки выделяются этиловый спирт, хвостовые примеси и остатки головных и промежуточных примесей. Основную массу паров из бражной колонны 1 направляют в ректификационную колонну 9. Некоторая часть паров из бражной колонны 1 поступает в эпюрационную колонну 3 для ее обогревания; для этой цели служит труба 2, снабженная дроссельным клапаном. Количество пара, поступающего в эпюрационную колонну, регулируется дроссельным клапаном.

Хвостовые и промежуточные продукты, а также остатки головных продуктов отбирают в ректификационной колонне. Ректификат отводя в жидком виде с одной из верхних тарелок ректификационной колонны.

Очищенный от головных примесей спирт,содержащий хвостовые и прможуточные примеси (эпюрат), в жидком виде поступает в ректификационную колонну 9. Отбор спирта-ректификата, сивушного масла и промежуточных продуктов производится так же, как и в аппаратах прямого действия.

1.2 Описание машинно-аппаратурной схемы 3-х колонной брагоректификационной установки косвенного действия

На спиртовых заводах СНГ в качестве типовых приняты установки косвенного действия. Они стабильны в работе, легки управлении, эксплуатации управлении, обеспечивают высокое качество спирта; примеси,

выделенные при ректификации, выводятся в концентрированном виде.

Промышленностью выпускаются БРУ производительностью 1000, 1500, 2000 дал спирта в сутки с 3 или 4 колоннами (с колонной окончательной очистки) и 3000 и 6000 дал спирта в сутки (с двумя дополнительными колоннами: окончательной очистки и сивушной). На ряде крупных заводов устанавливается также разгонная колонна для выделения спирта из головной фракции.

Бражка, поступающая в установку, проходит подогреватель бражки (8), где нагревается до температуры 70-85 0С, в сепараторе (5) освобождается от СО2 и других неконденсирующихся газов, затем вводится в бражную колонну (1).

Вместе с неконденсирующимися газами уносится некоторое количество паров спирта. Для улавливания спирта из СО2 установлен конденсатор (4), конденсат из которого направляется в верхнюю часть эпюрационной колонны. В нижней части к бражной колонне подключен гидравлический затвор (13) с пробным холодильником (12).

Спиртоводный пар из бражной колонны проходит пеноловушку (иногда ее встраивают внутрь колонны) частично (приблизительно на 50 %) конденсируется в подогревателе бражки и возвращается в колонну в виде флегмы (сконденсированная жидкость в дефлегматоре).

Остальная часть пара конденсируется в основном (6) и дополнительном конденсаторе (7), отдавая теплоту конденсации охлаждающей воде.

Полученный бражной дистиллят крепостью 40-50 % направляется для питания эпюрационной колонны (2) на 20-ую, 27-ую или 36-ую тарелку снизу. Пар, выходящий из эпюрационной колонны, конденсируется, в основном, в дефлегматоре (15) и небольшая часть в конденсаторе (16) в результате отвода теплоты охлаждающей водой. Часть пара, которая конденсируется в конденсаторе, имеет максимальную концентрацию головных и концевых примесей и называется головной фракцией (ГФ).

Учитывая, что коэффициенты испарения большинства головных примесей увеличиваются с понижением концентрации спирта, для более полного их выделения в эпюрационную колонну предусматривается подача воды. Этот прием получил название гидроселекции. Предельное количество воды, которое может быть подано в колонну - 0,9 кг на 1 кг вводимого спирта. В этих условиях улучшается отделение уксусно-этилового и уксусно-изоамилового эфиров, но несколько ухудшается извлечение уксусного альдегида. Чтобы улучшить процесс отделения уксусного альдегида, следует увеличить подачу пара в колонну.

Освобожденный от головных и частично от концевых примесей бражной дистиллят - спирт-эпюрат крепостью 30-35 % поступает на питание спиртовой колонны (3) на 16-ую тарелку снизу. Спиртовая колонна оснащена дефлегматором (17) и конденсатором (18). Часть водно-спиртовых паров конденсируется в дефлегматоре и возвращается для питания колонны.

Лютерная вода (флегма, освобожденная от спирта) отбирается снизу колонны через гидравлический затвор (13) и используется частично для промывки сивушной фракции, частично сбрасывается в канализацию. Возможно использование ее для приготовления замеса. Для улавливания спирта из несконденсировавшихся газов служат спиртоловушки (14). Все колонны снабжены вакуум-прерывателями, регуляторами подачи воды, пара, термометрами.

Для непрерывного контроля работы установок на линии подачи бражки, отбора головной фракции, непастеризованного, сивушного и ректификованного спирта, а также сивушной фракции устанавливают ротаметры.

БРУ монтируют в отдельном изолированном помещении на 4-х этажах.

Широкое распространение приобретают установки полупрямого или косвенно-прямоточного действия, разработанные ВНИИПБТ. Они выпускаются производительностью 100, 500, 1000, 1500, 2000, 3000, 6000 дал в сутки. Отличительной особенностью этих БРУ является предварительная эпюрация бражки в бражной колонне и использование части спиртоводного пара, выходящего из бражной колонны на обогрев эпюрационной колонны.

Бражная колонна в верхней части имеет 6-11 тарелок, на которых осуществляется эпюрация бражки (освобождение от головных примесей). Нижняя отгонная часть имеет 17-23 тарелки. Бражка, нагретая до 70-75 єС, пройдя сепаратор СО2, поступает на верхнюю тарелку эпюрирующей часть бражной колонны и освобождается от головных примесей за счет спиртоводного пара из отгонной части колонны. Спиртоводный пар с головными примесями из верхней части брагоэпюрационной колонны конденсируется в подогревателе бражки и конденсаторах и в виде бражного дистиллята подается на питание эпюрационной колонны. Бражка, освобожденная от основной части примесей, стекает в отгонную часть бражной колонны и из нее испаряется оставшийся спирт. Спиртоводный пар из отгонной части делится примерно на 2 равных потока: один идет на эпюрацию бражки, а другой - через пеноловушку на обогрев эпюрационной колонны. При этих условиях 60-80 % спирта, содержащегося в бражке, идет на питание эпюрационной колонны, оставшаяся часть - на ее обогрев в виде спиртоводного пара. Остальные режимы работы установки косвенно-прямоточного действия аналогичны работе БРУ косвенного действия.

Выход спирта определяется как его объем в декалитрах, полученный из 1-й т сбраживаемых углеводов (крахмала, сахаров) в пересчете на крахмал.

Теоретический выход, вычисленный по уравнению спиртового брожения, составляет 71,98 дал из 1-й т условного крахмала.

Практический выход колеблется от 81,5 до 93 % от теоретического и нормируется для различных видов сырья. Его значение меньше теоретического на величину потерь. В производстве спирта учитывают механические и технологические потери.

Рис. 1.2.1. Аппаратно-технологическая схема трехколонной брагоректификационной установки косвенного действия.

В трехколонной брагоректификационной установке (граф. часть-1 лист) бражка насосом 37 подается в подогреватель (конденсатор) 4.

Подогревание бражки происходит за счет конденсации паров, поступающих

Бражка поступает в бражную колонну 35 с регулятором 36 для выпуска барды. Из конденсаторов 1, 5, 7 подогревателя бражки 4 и спиртоловушки 8 конденсат водно-спиртовых паров направляется в эпюрационную колонну 10, которая имеет дефлегматор 11 и конденсатор 12. Головные продукты из конденсатора 12 поступают в холодильник 26, а далее через ротаметр 28 в фонарь 27. Освобожденный от основной части головных примесей водно-спиртовой раствор (эпюрат) направляется в ректификационную колонну 20.

Эта колонна снабжена дефлегматором 13 и конденсатором 15. Из последнего часть конденсата (нестандартный или непастеризованный спирт) отводится в эпюрационную колонну 20.

Спирт-ректификат в жидком виде с 3, 4, 5, 6 и 7-й тарелок (считая сверху) ректификационной колонны поступает в холодильник 23, откуда через ротаметр 25 направляется в фонарь 24. Сивушное масло поступает в виде паров через сепаратор 18 в конденсатор 16. Конденсат направляется в маслоотделитель 17. Выделенное в нем сивушное масло направляется в хранилище; водно-спиртовой раствор из этого маслоотделителя возвращается в ректификационную колонну через подогреватель 22. Греющей средой в этом подогревателе служит лютерная вода, отводимая из ректификационной колонны в сборник 31 насосом 32. В ректификационной колонне также отбираются промежуточные продукты (сивушный спирт) и направляются в холодильник 21.

Для предохранения от смятия колонны снабжены вакуум-прерывателями 6, 9, 14, 29, 33. Пробный холодильник 30 предназначен для конденсации паров, выделяемых бардой и лютерной водой. В конденсате этих паров также содержится спирт. Подача греющего пара в бражную и ректификационную колонну регулируется паровыми регуляторами 19 и 34. В эпюрационную колонну пар поступает из выварной части ректификационной колонны.

Техническая характеристика брагоректификационных установок косвенного действия

обладая более высокой упругостью паров, переходит более интенсивно в паровую фазу, которая при этом обогащается им. Одновременно жидкая фаза обогащается высококипящим компонентом (ВКК). При конденсации паров фазы образуется раствор нового состава с более высоким содержанием низкокипящего компо-нента по сравнению с исходным раствором. Если процесс испарения жидкости и конденсации паров производится однократно, то реализуется процесс перегонки - дистилляции исходной смеси, если процессы испарения и конденсации повторяются в одном аппарате многократно, то такой процесс многоступенчатой перегонки называют ректификацией.

Процесс ректификации осуществляется в колонных аппаратах тарельчатого или насадочного типа. На каждой ступени контакта (на тарел-ке или в слое насадки определенной высоты) происходит конденсация паров, поступающих с нижележащей тарелки. За счет тепла конденсации находящаяся на тарелке жидкость закипает и выделяет пары, обогащенные низкокипящим компонентом и поднимающиеся на вышележащую тарелку. Обогащенная высококипящим компонентом жидкость по переливному устройству перетекает на нижележащую тарелку.

Осуществляя на тарелках многоступенчатый тепло- и массообменный противоточный контакт между парами, поднимающимися снизу вверх по колон-не, и стекающей сверху вниз жидкостью, реализуют процесс разделения исход-ной смеси на отдельные, практически чистые, компоненты или фракции с близ-кими температурами кипения компонентов [1].

В результате разделения исходного раствора из верхней части колонны отводят пары, после конденсации которых получают дистиллят, состоящий из НКК с небольшой примесью другого компонента. Из нижней части колонны от-водят кубовый остаток, состоящий из ВКК с примесью НКК.

Способ контактирования потоков может быть ступенчатым (в тарель-чатых колоннах) или непрерывный (в насадочных колоннах).

Назначение контактных устройств (тарелок, насадки) состоит в созда-нии условий, способствующих максимальному приближению парового и жидкостного потоков. Чтобы эти потоки могли обмениваться веществом и энергией, они должны быть неравновесны друг другу. При контактировании парового и жидкостного потоков в результате массо- и теплообмена величина неравно-весности уменьшается, затем потоки отделяются один от другого, и процесс продолжается путем нового контактирования этих фаз уже на другой смежной ступени, с другими жидкими и паровыми потоками. В результате многократно повторяющегося на последовательных тарелках (ступенях) кон-тактирования движущихся в противотоке по высоте колонны жидкости и пара состав взаимодействующих фаз существенно изменяется: паровой поток при движении вверх обогащается НКК, а жидкостный, стекая вниз, обедняется им, т.е. обогащается ВКК. При достаточно большом пути контактирования противоположно движущихся потоков, можно получить пар, выходящий из верхней части колонны - сравнительно чистый ВКК, так называемый кубовый остаток.

Флегма образуется в результате частичной конденсации паров, выходящих из верхней части колонны, в специальных теплообменных аппаратах -- дефлегматорах, или вводится в колонну в виде питания.

1.3 Описание конструкции бражной колонны

Объект проектирования, бражная колонна брагоректификационной установки для производства этилового спирта, представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат (рис.1.3.1), состоящий из отдельных царг 1, которые соединены между собой болтовыми фланцевыми соединениями. Колонна в вертикальное положение устанавливается на опору 3 цилиндрического типа.

Внутри царг горизонтально установлены колпачковые тарелки. Бражка подается на питательную тарелку колонны через штуцер Н. Перетекая с тарелки на тарелку и находясь в непрерывном контакте с поднимающимся по колонне паром, бражка освобождается от этилового спирта и других летучих компонентов (примесей). Пар, насыщенный легколетучими компонентами, укрепляется в верхней части колонны и выводится через штуцер, расположенный в крышке 2 колонны.

Из бражки, стекающей сверху вниз по колонне выделяются осадки, которые засоряют тарелки, поэтому над каждой тарелкой встроен люк А для осмотра и чистки.

Над верхней тарелкой расположен штуцер для ввода флегмы - конденсата бражного дистиллята. Для контроля и управления процессом ректификации в колонне предусмотрены штуцера для подключения вакуум-прерывателей, и установки гильз термометров М1, 2

В днище колонны предусмотрен штуцер Т для полного слива жидкости в кубовой части колонны. Для технологических целей в кубовой части колонны предусмотрен лаз Щ.

Жидкость, обедненную спиртом, выводят из кубовой части аппарата через штуцер Р. Обогрев колонны осуществляется острым паром, поступающим в кубовую часть колонны через барботер С. В кубовой части колонны имеются патрубки Н для подключения устройства регулирования уровня жидкости.

Таким образом, выбор конструкционного материала производится, в зависимости от его коррозионной стойкости в заданной среде при рабочих условиях - давлении и температуре.

Кроме названных выше критериев относящихся к химической промышленности, существует специфический критерий, присущий пищевой промышленности. Таким критерием является влияние материала на вкусовые качества продукта и его товарный вид.

В проектируемом аппарате - бражной колонне - рабочей средой является водно-спиртовой раствор, а также его пары. Данная среда не является коррозионной. Аппарат работает при незначительном избыточном давлении, необходимом для поддержания требуемого гидродинамического режима, поэтому основным фактором, влияющим на выбор конструкционного материала, является влияние материала на органолептические свойства этилового спирта. Исходя из этого условия, согласно рекомендациям [3,4] для смеси «этиловый спирт-вода» с заданными концентрационными и температурными характеристиками предложены следующие марки сталей, в качестве конструкционного материала для корпуса и внутренних устройств бражной колонны выбираем легированную сталь марки 12Х18Н10Т. Для изготовления частей колонного аппарата, не контактирующих с рабочей средой, выбираем углеродистую сталь марки Вст3, 20К и сталь 35[3,4], материал прокладок - фторопласт-4 [4].

Сталь 12Х18Н10Т не подвергается коррозии при взаимодействии с водно-спиртовым и его парами при температурах и концентрациях, необходимых для нормального протекания технологического процесса. Прибавка на компенсацию коррозии зависит от проницаемости материала. Для стали 12Х18Н10Т проницаемость П=0,1 мм/год. Выбранный материал удовлетворяет требованиям к чистоте получаемого продукта. Немаловажным показателем при выборе конструкционного материала является его экономическая характеристика. Сталь 12Х18Н10Т является менее дорогостоящей, кроме того, она менее дефицитна.

Вид поставки (сортамент): сортовой (Шестигранник калиброванный ГОСТ 8560-78, Квадрат г/катаный ГОСТ 2591-88, Круг г/катаный ГОСТ 2590-88, Круг калиброванный, х/катаный ГОСТ 7417-75), листы (Лист толстый г/катаный ГОСТ 19903-74, Лист тонкий х/катаный ГОСТ 19904-90), лента (Лента х/катаная, коррозионностойкая ГОСТ 4986-79), проволока (Проволока коррозионностойкая ГОСТ 18143-72), трубы (Труба бесшовная холоднодеформи-рованная коррозионностойкая ГОСТ 9941-81, Трубка капиллярная ГОСТ 14162-79, Труба бесшовная особотонкостенная ГОСТ 10498-82, Труба электросварная коррозионностойкая ГОСТ 11068-81, Труба электросварная квадратная ТУ 14-105-566-93, Труба электросварная прямоугольная ТУ 14-105-566-93, Труба ГОСТ 19277), сетка (Сетка тканая ГОСТ 3826-82).

Основные физико-механические свойства:

Вид поставки (сортамент): сортовой (Квадрат г/катаный ГОСТ 2591-88, Круг г/катаный ГОСТ 2590-88, Полоса ГОСТ 103-76, Катанка ГОСТ 30136-95), листы (Лист толстый г/катаный ГОСТ 19903-74, Лист тонкий х/катаный ГОСТ 19904-90, Лист тонкий г/катаный из стали обыкновенного качества ГОСТ 19903-74), проволока (Проволока общего назначения ГОСТ

3282-74), фа-сонный (Швеллер г/катаный ГОСТ 8240-89, Уголок г/катаный равнополочный ГОСТ 8509-93, Уголок г/катаный неравнополочный ГОСТ 8510-86, Уголок х/гнутый равнополочный ГОСТ 19771-93, Балка двутавровая г/катаная ГОСТ 8239-89, Швеллер х/гнутый равнополочный ГОСТ 8278-83), трубы (Труба водогазопроводная ГОСТ 3262-75, Труба электросварная ГОСТ 10704-91, Труба электросварная квадратная ТУ 14-105-566-93, Труба электросварная прямоугольная ТУ 14-105-566-93), сетки (Сетка тканая ГОСТ 3826-82).

Основные физико-механические свойства:

- модуль упругости E, МПа…………………....................200000

- модуль сдвигаG,МПа…………………..........................74000

- плотность ?, кг/м………………………......................7850

- предел прочности ?В, МПа, не менее ……………..420

- предел текучести ?Т, МПа, не менее ………………..230

Свариваемость: хорошо сваривается всеми видами сварки.

Фторопласт-4 ГОСТ 10007-80 Е.

Назначение: каркасы, катушки, панели, основания изоляционные, покрытия антифрикционные.

Вид поставки (сортамент): пленки (Пленка фторопластовая ГОСТ 24222-80), трубы (Труба фторопластовая ТУ-6-05-1876), ленты (Лента фторопластовая ГОСТ 24222-80), листы (Пластина прессованная ТУ 6-05-810-88, Лист строганный ТУ 044-24), трубки (Трубка фторопластовая ГОСТ 22056-76), прутки (Втулка фторопластовая ТУ 6-05-810-88, Стержень фторопластовый вертикального прессования ТУ 6-05-810-88, Стержень фторопластовый экструзионный ТУ 6-05-041-535, Стержень фторопластовый горизонтального прессования ТУ 6-05-810-88, Втулка фторопластовая прессованная ТУ 6-05-810-88).

Основные физико-механические свойства:

- модуль упругости при растяжении E, МПа …………………..650

- плотность ?, кг/м3 ………………..........................2200

- прочность при изгибе ?, МПа ……………………………….......16

- прочность при разрыве ?, МПа ………………………….….......25

- удлинение при разрыве ?, % ……………………………….250-500

- температура плавления tmax раб, 0С …………....…260

Рис. 2.1.1 - Схема к материальному балансу бражной колонны ректификационной установки с основными материальными потоками