Материальный и тепловой балансы бражной колонны
Составим материальный и тепловой балансы бражной колонны брагоперегонного аппарата косвенного действия и определим число необходимых тарелок ректификации. Для составления баланса принимаем следующие условия. Производительность аппарата 3000 дал абсолютного спирта в сутки. Концентрация спирта в бражке Хм = 5,59% вес.; температура бражки, поступающей в колонну, 70 гр. Цельсия. Давление греющего пара 1,3 ата.
Бражка, поступающая в бражную колонну, имеет температуру 70 гр Цельсия. Следовательно, она недогрета до температуры кипения. Нагрев бражки до кипения происходит на питательной тарелке бражной колонны. При этом за счет конденсации водно-спиртовых паров, приходящих с нижележащей тарелки, крепость спирта на верхней питательной тарелке повышается. Крепость спирта на питательной тарелке находят при помощи графика (см. рис. III-49). Температура кипения бражки при содержании спирта 5,59% вес. равна 94,5 гр. Цельсия
Теплоемкость бражки принимаем равной 0,95 ккал/кг гр Цельсия.
Составим материальный баланс, зная, что в аппарат поступает 14500 кг в час.
Теплота недогрева 14 500 кг бражки равна
14 500 * (94,5 - 70) * 0,95 = 337487,5 ккал/час.
По графику (рис III-49) находим крепость спирта на питательной тарелке бражной колонны, она составляет 7% вес.
Количество алкоголя, содержащегося в бражке, равно 24299,1 кг/час (вместе с примесями).
Пренебрегая потерями в бражной колонне, находим весовое количество паров спирта-сырца, поднимающегося из бражной колонны. При крепости бражки на питательной тарелке 7% весовых в парах будет содержаться алкоголя 44,6% весовых (см. табл. V Приложения)
Весовое количество паров спирта-сырца равно
14 500 * 7,2 / 44,6 = 2340,8 кг/час.
Однако в действительности количество пара может быть несколько большим за счет введения избыточного количества греющего пара снизу бражной колонны. Принимаем коэффициент избытка пара равным 1,1. Тогда действительное количество паров составит 2340,8 * 1,1 = 2574,88 кг/час.
Действительная концентрация спирта в парах, уходящих из колонны, будет равна
7,2 * 14 500 / 2574,88 = 40,54 % вес.
Таблица III - 18.
Материальный баланс бражной колонны
|
Приход |
Расход |
||
|
Наименование продуктов |
Количество в кг |
Наименование Продуктов |
Количество в кг |
|
Бражка ……………
Греющий пар …….. |
14 500
Р |
Водно-спиртовые пары
………………
Барда……………… |
2574,88
Б |
Составим уравнение материального баланса:
14 500 + P = 2574,88 + Б,
откуда
Б =
11925,12 + P.
Таблица III - 19
Тепловой баланс бражной колонны
|
Наименование |
Теплоемкость в ккал/кг * гр Цельсия |
Температура в гр Цельсия |
Теплосодержание
в ккал/кг * i |
Расчет |
Итого в ккал |
|
Приход |
|||||
|
Тепло, приносимое бражкой
…………
Тепло приносимое паром
……………… |
0,95
----- |
70
106,6 |
------
641,2 |
14 500 * 70 * 0,95
641,2 * P |
964 250,0
641,2 * P |
|
Расход |
|||||
|
Тепло, уходящее с
водно-спиртовыми парами……………
Тепло, уходящее с бардой
……………
Потери тепла …… |
---
0,97
--- |
----
102
---- |
469,7
------
------ |
469,7 * 2574,88
(11925,12
+ P)* 102* 0,97
------- |
1209421,136
1180586,88 + 99* P 200 |
Составим уравнение теплового баланса:
964 250,0 + 641,2 * P = 1209421,136 + 1180586,88 + 99* P + 200
отсюда Р = 4408,35 кг/час
Количество барды равно 4408,35 + 11925,12 = 16333,47 кг/час
Количество конденсата бражных паров,
поступающих в эпюрационную колонну
2574,88 * 100 / 40,54 =6351,46 кг/час.