Описание работы с блоком
Описание работы при дистилляции
Что такое процесс получения самогона из браги, знают, наверное, все покупатели данного блока автоматики. И, тем не менее – пару слов про «теорию вопроса» сказать все же следует.
Теория вопроса
Что такое дистилляция
Простая перегонка (дистилляция) — процесс, при котором происходит однократное испарение летучих компонентов из кубовой жидкости, и последующая однократная конденсация этих паров. Говоря иначе, целью первичной дистилляции является разделение кипящих и некипящих фракций браги. Летучие вещества (в основном спирт и его «товарищи», частично вода) испаряются. Вода с дрожжами и другими нелетучими веществами браги – остается в кубе.
Рис. 2. Схема дистиллятора.
Цель простой перегонки
Содержание спирта в бражке очень мало - от 6 до 12%. Однако, для получения высококачественного спирта путем ректификации требуется более концентрированный спиртовой раствор, поэтому для получения спирта производят первоначальное, грубое отделение спирта от воды. В результате получают спирт-сырец (СС), а затем проводят его ректификацию.
Оборудование для простой перегонки
Принципиальная схема простого дистиллятора представлена на рис.2. Дистиллятор состоит из испарительной емкости — куба 1, и конденсатора- охладителя 2. Они соединены между собой патрубком 3. Куб заполнен перерабатываемой жидкостью 4, нагрев и испарение которой осуществляется нагревателем 5. Через конденсатор-охладитель 2 постоянно протекает охлаждающая вода Для удобства работы с дистиллятором в вертикальной части патрубка может быть установлен термометр б, который регистрирует температуру паров направляющихся на конденсацию.
Работа аппарата простой перегонки
Дистиллятор работает следующим образом. С помощью нагревателя кубовая жидкость доводится до кипения. Образовавшийся в кубе пар по патрубку попадает в конденсатор-охладитель, где происходит его конденсация и охлаждение. Полученный дистиллят 7 стекает в приемную емкость 8. В начале дистилляции, когда спирта в кубе еще довольно много, самогон на выходе имеет высокую градусность (в районе 80%), с течением времени кубовый остаток истощается, крепость на выходе тоже падает. Процесс ведут или по крепости выходного дистиллята, или по температуре пара. Эти величины между собой взаимосвязаны, чем крепче самогон, тем ниже температура его кипения.
Обычно процесс начинается при температуре в кубе (температуре пара) в районе 90С, заканчивается при Тпара 98-99С.
Работа блока автоматики БКУ-07 при дистилляции
Автоматизация процесса дистилляции с помощью блока БКУ-07 основана на принципе однозначного определения стадии процесса по температуре спиртосодержащего пара, изложенного выше.
Сборка дистиллятора
Рис. 3. Схема сборки дистиллятора.
3 — куб с тэнами, 4 — датчик температуры в кубе, 5 — приемная емкость с датчиком наполнения, 7 аварийный датчик температуры на выходе дистиллятора
Оборудование для дистилляции собирается в соответствии с инструкцией по его эксплуатации. К кубу присоединяется дистиллятор, подключаются все необходимые шланги воды охлаждения и отвода в емкость спирта-сырца.
Подключение «электроники»
Нагревательные ТЭНы подключаются в розетку, находящуюся на передней панели
блока.
Термометр Блока устанавливается в соответствующий штуцер на кубе или дистилляторе (смотри инструкцию на оборудование – термометр должен быть установлен в том месте, где замеряется температура пара, поступающего в место конденсации).
Фото 20 Датчик в кубе
Клапан старт/стопа по отбору спирта в данном режиме не используется, и может быть отключен за ненадобностью.
Клапан электромагнитный подачи воды (или вилка питания системы автономного охлаждения) включается в розетку подачи напряжения на модуль охлаждения. Розетка установлена на боковой стенке Блока автоматики.
Датчик защитного отключения по температуре подключается через отрезок силиконового шланга к выходу продукта из дистиллятора, а на него, в свою очередь, надевается силиконовый шланг отвода спирта-сырца в приемную емкость.
Фото 21
Датчик наполнения укрепляется на горловине приемной емкости спирта-сырца.
Фото 22
Розетка питания Блока автоматики включается в сеть 220В, при этом начинается индикация модуля РПВ-3
Включения питания, тестирование системы
Модуль РПВ-3 сразу включается в работу, а работа модуля РМЦ-3 начинается только после выбора режима «ПЕР» и нажатия на кнопку «В».
При этом начинается режим тестирования системы. Он длится примерно 40 секунд, за это время оператором проверяется:
Рабочая мощность дистилляции
На модуле РМЦ-3, который первые сорок секунд работает в режими стабилизации, а не разгона, выставляется напряжение стабилизации, соответствующее максимальной рабочей мощности оборудования в режиме дистилляции.
ЗАМЕЧАНИЕ. Если дистилляция предполагается при максимальной мощности Тэнов, то напряжение нужно выставить 220В.
Температура отключения работы
Выставляется на модуле РПВ-3 в соответствии с вышеописанной методикой, кнопками «◄» и «►». Обычно выставляется температура 98 – 99С, при этой температуре спиртуозность в кубе уже очень мала, и потери спирта при сливе барды из куба не происходит. Точное значение температуры окончания процесса оператор подбирает на практике, исходя из собственного опыта и собственной методики получения СС.
Температура перевода РМЦ-3 из режима «разгон» в режим «работа» (определяется параметром РАБ в модуле РПВ-3).
Контроль срабатывания датчика наполнения приемной емкости
При механическом замыкании оператором контактов датчика, на экране модуля РПВ-3 высвечивается «НАП», продолжение работы – нажатие кнопки «В».
Контроль включения воды охлаждения
В первые сорок секунд напряжение сети подается на розетку питания клапана воды (автономного охлаждения). Оператор визуально проверяет подачу воды охлаждения в дистиллятор, надежность крепления всех шлангов и правильный слив нагретой воды из дистиллятора
Процесс дистилляции
После того, как режим тестирования закончен, начинается этап работы блока.
На модуль РМЦ-3 автоматически подается сигнал «разгон». При работе в режиме «разгон» индикатор модуля РМЦ-3 мигает, на нем индицируется «РАЗ», на ТЭНы подается полное напряжение питания, происходит быстрый разогрев куба.
Работа в режиме разгон будет продолжаться до достижения температуры РАБ. первичной дистилляции обычно это 80-85С.
При достижении температуры РАБ включается канал подачи охлаждающей воды, на ТЭНы подается напряжение соответствующее режиму «Работа».
Происходит дальнейший разогрев куба на технологической рабочей мощности, заранее заданной оператором (обычно это номинальная рабочая мощность дистиллятора), и собственно, сам процесс дистилляции.
По достижению в кубе температуры, заранее заданной как максимальная величина, процесс заканчивается – с ТЭНов снимается питающее напряжение, и через 2 минуты выключается подача воды. Обычно максимальная температура куба – 98С, величина эта варьируется оператором и подбирается экспериментально.
На табло модуля РПВ-3 при окончании работы отображается надпись «ЗАВ».
Процесс может быть повторен только по повторному включению в сеть блока автоматики после полного ее предварительного обесточивания.
Замечание. При замыкании СС контактов датчика наполнения приемной емкости на индикаторе высвечивается «НАП», при этом происходит останов процесса.
При срабатывании температурного датчика на выходе дистиллятора на экране высвечивается «АВР», процесс также прекращается.
Описание работы блока автоматики при ректификации
При ректификации возможно выполнение двух алгоритмов работы
- полный стоп процесса по температуре куба (например при паровом отборе при ректификации);
- режим отбора способом старт/стопа, для полного исчерпания спирта из куба, в режиме отбора спирта по жидкостному способу.
Рассмотрим подробно оба варианта.
Метод работы по пару
Метод работы по пару (нужно отметить, что с данной автоматикой это метод неактуальный, неоптимальный) – эта схема завершения процесса работы, которая применяется и при дистилляции.
Когда колонна правильно спроектирована и изготовлена, хорошо изучена оператором, и отбор спирта выставлен не выше номинала – товарный спирт можно отбирать практически до полного осушения куба (Ткуба 96-98С), если в процессе ректификации оператор пару раз уменьшает отбор.
При этом разделительной способности оборудования вполне хватает, чтобы хвостовые фракции надежно удерживались в нижней части колонны, не достигая точки отбора продукта.
Технология ректификации, и ее подробное изложение, не является предметами данной инструкции. Отметим лишь (для примера), что при мощности нагрева порядка 1кВт, на нормальной колонне можно свободно отбирать около 1 л/час до Ткуба 90-91С, далее 0,7л/час при Ткуба 91-94С и в последней стадии 0,3-0,4л/час при Ткуба 95-97С.
Поэтому, если оператор своевременно уменьшает величину отбора спирта, то хвостовые фракции гарантированно в отбор не проникают.
На этом принципе и основан метод контроля окончания ректификации – по температуре в кубе.
Очевидно, что предустановки параметров блока автоматики и методика работы в этом случае полностью аналогичны методе работы при дистилляции.
Работа блока автоматики БКУ-07 при ректификации с остановкой по температуре куба.
После включения питания на модуле РПВ-3 выбирается режим работы ПЕР.
Выставляется значение мощности на модуле РМЦ-3 (величина стабилизированного напряжения), соответствующее технологической номинальной мощности работы колонны
Выставляется величина Ткуба, при которой происходит останов работы, на модуле РПВ-3 (обычно это 96С)
Разгон происходит на полной мощности, при достижении температуры значения, установленного в параметре РАБ – переходим на режим стабилизации, также включается вода охлаждения.
Механический регулятор на паропроводе дефлегматор/холодильник должен быть полностью закрыт на этапе разгона, и работы на себя. Время работы выбирается оператором самостоятельно, и обычно составляет 2-3 часа
После этого оператор вручную открывает регулятор паропровода в режим отбора голов, и отбирает необходимое их количество (смотри инструкцию к колонне)
Далее оператор переводит отбор в товарную емкость, и регулирует величину отбора на уровень отбора тела.
В процессе работы оператор периодически уменьшает величину отбора товарного спирта, в соответствии с рекомендациями, приведенными в инструкции к оборудованию
При достижении в кубе заданной максимальной температуры происходит останов процесса. Выключается нагрев, затем охлаждение.
Аварийные датчики (наполнение на горловине приемной емкости, температурный датчик надетый на ТСА) работают точно также, как и при дистилляции – их срабатывание останавливает процесс полностью.
ОСНОВНОЙ РЕЖИМ БЛОКА БКУ-07 В РЕЖИМЕ РЕКТИФИКАЦИИ
Ректификация, с использованием метода старт/стопа.
Теория режима старт/стопного отбора спирта
Этот режим нуждается в некотором пояснении, с точки зрения режимов работы колонны.
Как известно (подробно описано в инструкции по эксплуатации колонны), при правильно выставленном отборе колонна работает в квазистационарном режиме.
Это означает, что по высоте колонны стабильно распределяется концентрация примесей веществ, испаряющихся из куба в процессе работы. И, поскольку температура кипения смеси веществ, непосредственно связана и определяется составом смеси – по колонне в процессе работы устанавливается определенный градиент температур, который почти не меняется всю ректификацию.
Грубо говоря, в кубе меняется состав смеси, по мере испарения из него спирта меняется температура кипения этой смеси в кубе. А в дефлегматоре (да и в большей части колонны) температура практически постоянна и близка к температуре кипения чистого спирта.
Повторяю еще раз – это справедливо в том случае, если отбор выбран правильно. Тогда возвращаемой флегмы хватает для поддержания орошения насадки и нормального разделения фракций в колонне.
По мере осушения куба (спиртового истощения, говоря точнее) из куба испаряется все меньше и меньше спирта, и, одновременно, все больше и больше воды (в единицу времени). А отбираться продолжает, при фиксированном отборе, прежде выставленное (номинальное) количество спирта, которое оператор выбрал в начале отбора тела. Внимание – еще раз: испаряется все меньше, а отбирается тоже самое количество. Очевидно, что все меньшее количество флегмы возвращается в колонну обратно – рано или поздно начинает уменьшаться, таким образом, наполнение колонны спиртом.
В конце концов, наступает тот момент, когда температура внизу колонны начинает расти (на смену недостающему спирту приходят хвостовые фракции). И, если не менять отбор в сторону уменьшения (не возвращать больше в колонну, обогащая ее спиртом), то в конце концов хвостовые, сивушные фракции попадут в отбор!
Существует автоматика, которая плавно уменьшает отбор спирта в процессе работы, в соответствии с уменьшением его испарения из куба. Однако такая автоматика довольно дорога, и в быту применение ее оправданно.
Более бюджетный метод, дающий, тем не менее, прекрасные результаты – это метод «старт/стопа», с поэтапным уменьшением отбора (или без такового, в зависимости от параметра АУО).
Суть метода
Заключается он в том, что, при осушении колонны, и росте в ее теле температуры, (до определенного оператором заранее предела) отбор ПОЛНОСТЬЮ прекращается, наступает режим «стопа». После стопа отбора вся флегма возвращается в колонну, обогащая ее спиртом.
Обогащение колонны продолжается до тех пор, пока спирт не вытеснит хвостовые фракции ниже точки установки термометра. Показания термометра уменьшаются ниже максимального предела, и начинается отбор спирта заново – режим «старта»
Эти циклы, сменяющие друг друга, повторяются раз за разом – это и называется работой в режиме «старт/стопа». В силу инерционности колонны такой режим практически не отличается от варианта плавного уменьшения отбора, что дает возможность легко применять его на практике, получая гарантированно чистый спирт.
Что касается конкретного места установки термометра, по которому определяется «подход хвостов», то это определяется конструктивом оборудования. Это может быть и место в дефлегматоре (что допустимо, но не оптимально, поскольку рост температуры в дефлегматоре означает попадание части хвостовых фракций в место отбора продукта). И место в стыке царг колонны, и место в нижней части колонны – не ниже 20-25 см от ее низа – главное, чтобы температура измерялась в месте протекания паров разделяемой жидкости. Чем ниже установлен термометр, тем больший рост температуры допустим до принятия решения о прекращении отбора. Конкретные рекомендации по выбору значения Тстоп необходимо получить из инструкции на конкретное оборудование.
|
