Моделювання ректифікаційної колони з циклічним режимом роботи при виробництві етанолу

Abstract

У технологічній схемі очистки етанолу ректифікаційна колона концентрує етиловий спирт, вилучає проміжні, кінцеві домішки та залишок головних. При цьому концентрація етанолу піднімається до значень, близьких до азеотропної точки. При виробництві етанолу на роботу колони затрачається до 40% витрати пари. Враховуючи особливості роботи таких колон, як епюраційна та колона концентрації домішок, слід зазначити, що використання ректифікаційної колони у циклічному режимі також забезпечить належний економічний ефект. Моделювання колони проводилося для таких продуктів, як біоетанол і харчовий спирт. Результати моделювання представлені у вигляді таблиць і графіків, де в таблицях N визначає кількість теоретичних тарілок циклічної дистиляції, причому дріб показує співвідношення вичерпної в знаменнику та концентраційної в чисельнику тарілок. Незмінність мінімального флегмового числа для всіх варіантів розрахунків при отриманні спирту харчової якості пов ’язана з формою кривої рівноваги етанол-вода. Зі збільшенням флегмового числа відбувається перерозподіл співвідношення кількості тарілок у вичерпній і концентраційній частинах колони. Суттєвою відмінністю стаціонарного та циклічного процесів є кількісні показники розрахунку, такі як кількість теоретичних тарілок і флегмові числа. Моделювання ректифікаційної колони при отриманні харчового спирту 96,4% об. показало, що найбільший вплив зміни концентрації епюрату спостерігається у відгін ній частині колони. Із зменшенням концентрації епюрату з 50 до 10% об. кількість тарілок у відгінній частині колони збільшується втричі. In the ethanol purification scheme, the distillation column concentrates the ethyl alcohol, eliminates the intermediate, terminal impurities ami the residue of the major ones. The concentration of ethanol rises to values close to the azeotropic point. When producing ethanol, up to 40% of the steam consumption is spent for the work of the column. Considering the peculiarities of the operation of columns such as the ejection column and the impurity concentration column, it should be noted that the use of a distillation column in a cyclic mode will also provide a proper economic effect. Column modeling was performed for products such as bioethanol and food alcohol. The simulation results are presented in the form of tables and graphs, where in tables N determines the number of theoretical cyclical distillation plates, and the fraction shows the ratio of the plates: exhaustive in the denominator and the concentration in the numerator. The constant of the minimum reflux number for all variants of calculations on receipt of food quality alcohol is related to the shape of the ethanol-water equilibrium curve. With the increase of the reflux number, the ratio of the number of plates in the exhaustive and concentration parts of the column is redistributed. A significant difference between stationary and cyclic processes is the quantitative metrics such as the number of theoretical plates and reflux numbers. Modeling of the distillation column upon receipt of food alcohol of 96.4% vol. showed that the greatest influence of the change in the concentration of the epirate is observed in the distal part of the colunm. With a decrease in the concentration of the epirate from 50 to 10% vol. the number of plates in the top of the colunm is tripled.