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酒精揮發(fā) 酒精蒸餾理論中的揮發(fā)系數(shù)K_能源/化工_工程科技_專業(yè)資料
發(fā)布時間:2021-04-14 22:00瀏覽次數(shù):

維普資訊 Z三墨 L一 ( 山東 輕 工 業(yè) 學(xué) 院 南 200 ) 濟 5 10??揮 發(fā) 系數(shù) K是 酒精 蒸餾動 態(tài)定性 分析 的依據(jù) 。 酒精 蒸餾 揮發(fā) 系數(shù) K 蒸餾動 態(tài) 定性 分析關(guān)鍵詞揮發(fā)系數(shù) K是 由實驗得 出的實測數(shù)據(jù)液化氣檢測儀, 尚不能通過 理論計算 求得。它是酒精 蒸餾 理論中特有 的基 本概念 ,用于 蒸餾動態(tài)分析 由來 已久 。 l 揮發(fā)系數(shù) K及 其衍生的精餾 系數(shù) 。 。 11 酒精 揮發(fā)系數(shù) K 和雜質(zhì)揮發(fā) 系數(shù) k。 . ^ 沸騰的酒精水溶 液處 于相平衡 時酒精揮發(fā), 汽相 中酒精 含 量 A與 液相 中酒精 含量 B之 比為酒 精揮 發(fā) 系數(shù)K郎(音 同 , 中 質(zhì) 量 與 相 該 質(zhì) 量 之 為 質(zhì) 發(fā) 數(shù) ,K 音 ^ l 。 樣汽 雜 含 液 中 雜 含 口比 雜 揮 系 K郎 = t^ = 相表1 酒 精 廈 主要 雜 質(zhì) 的揮 發(fā) 系 數(shù) K 1 1 1 揮發(fā) 系數(shù) K能表 明組分一酒精和雜質(zhì)在相 平衡 時的集 聚方 向和移 動方 向: .. K>1組分 在汽相 集酒精揮發(fā), 聚隨蒸汽 向上移 動 ; K<l 組 分在液相集 聚隨液體 向下移動 ; , K=1組分在液 汽兩相 中的含量相 等。

通 , 觀表 l 據(jù) , 可進(jìn) 一步分析判斷組分的蒸餾 動態(tài)一 移動方 向, 數(shù) 則 富集部位及 其 富集 程度 。如 K ^始終 太 于 1表明酒精在 塔內(nèi)始終 隨上升蒸汽 向上移動 , , 塔頂酒精富集濃度最 高; 而異戊醇揮發(fā)系數(shù) K§隨酒 精 濃度增高 , 由大于 l逐漸變?yōu)樾∮?l且 在酒精濃 度 5 %( / 時 K , 5 v v) 鼻=l表 明異戊 醇在塔下部酒 精濃 度 ,低時隨蒸汽 向上移 動 , 而在塔上部酒精濃度 高時則 隨溢 漉液向下移 動, 最終在 塔 中部酒精濃 度 5 % ( / 5 Vv 的液相和 與之 平衡 的 8 . %( / ) ) 25 V V 的汽相 中富集 , 等等。 112 揮發(fā)系 數(shù) K能間接地反映組分揮發(fā)性 的強 弱 , .. K值 較大者 揮發(fā)性 較強 ; 亦能間接 地反 殃組分 分離的難易 , K值差 越大越易分離 , 越小越難分 離。 12 精 值系數(shù) K’ . 維普資訊 19 . ( 16 9 83 總 2 )釀酒?5 1囂 醇 醇 0O 1:; : 59 6 56 754 332 6 05 8 0 7 92 0 20.O I 0 2 0 0 2 5 O 3 o 04 0 05 o 06 0 0. 0 7 0. 0 80 9 00, 6 91 1 .6J3 .0l∞ 47 7 3 8 6 J00 .0 0. 0 70 043 6 033 4 029 9 J塒 0 90 4 0 4 70 0 68 8 0 70 6 40 52D 05 3 8 5. 6 2 4, 2 9 4. 1 6 8 0 0 7 2 6 2 6 8 3 8 0 3 5 2 I 6 2 l3 2 13 3 13 8 1 9 4 1 2 9 O 8 0 0 61 5 04 4 03 6 0 拍 0. ∞ 32 3 19 633 0 3. 7 013 010 72. 7 72. 7 34.5 24. l 06 6 05 8 6 3 3 43 4 3 8 艘08 92. 9 03 8 7 5 ∞32 912 1 精餾系數(shù) K 只能反映雜質(zhì) 和酒精揮發(fā)性的強弱以及雜質(zhì) 和酒 精分離的難易 : >1 ’ K’ 者揮發(fā)性 比 酒精強 , ’ 者揮發(fā)性 比酒精弱 , =1 K (1 K’ 者揮 發(fā)性與酒 精相 同; 值 明顯 大于 1或小 于 1者和酒精 分 K’ 離較 易 , =1 K’ 或接近 1 者和酒精分 離較 難。

122 精餾系數(shù) l1 能確 切地 表明雜質(zhì)燕餾動態(tài)。在普通蒸 餾 中 K 始 終大于 1酒精濃度低時 又 .. (不 ^ ,遠(yuǎn)大于 1 因此 K’ 并不能保證 相應(yīng)的 必 小于 1 如 在 2 %( / ) , (1 0 v v 酒精 水 溶液 中, 甲醇精 餾 系數(shù)K’ =0 .7, 9 其揮發(fā) 性 比酒精 弱 ; K = .1K 但 s 3 3 、 甲=2 6 , .1甲醇和酒精 均隨蒸汽 沿塔而 上。顯然 , 不能 僅憑 K’ (1 判斷甲醇隨溢 流沿塔而下。此外 , 就 酒精濃度 4 %{ / ) 5 %( / 時 的異戊 醇+O V 5 V V 和 0 V V) 6 %( /V 時 的異戊 酸異 戊酯及 7 %( / ) ) 0 v v 時的乙酸乙酯等 均有類似情況 。這說 明在 K’ 時 , (1 比酒精揮 發(fā)性 弱的雜質(zhì) 完全 可能 在汽相集聚隨蒸汽 向上移動 。這是 因為相對于酒精的雜質(zhì)揮發(fā)性的強弱和雜質(zhì)蒸 餾 動態(tài)是 內(nèi)涵 截然 不同的兩個概念 ,在理論和實踐 上二者 皆不可混淆 。 2 酒精蒸 餾特 性和揮發(fā) 系數(shù) K 2 1 酒精 蒸餾 特性 . 2 11 成 熟醪的主要成分是酒精 和水酒精揮發(fā), .. 其它雜質(zhì)種 類雖 多 , 總量甚微 , 可用頭級 、 但 并 中級 和尾級 三大類雜質(zhì)來概括 , 蒸餾又只有一個純凈 的產(chǎn) 品一酒 精。

因此 , 實質(zhì) 上 酒精蒸 餾可 以在多 側(cè)線 單塔 上完 在 成 即使是生產(chǎn)高純度 酒精所必須 的多塔薷 增 , 只是 在多個塔上 重復(fù) 單塔 操作的重 復(fù)蒸 餾【 也 。在實 踐 中, 可以從蒸餾塔的塔 頂和塔底分別得兩個主要組分酒精和水 ( 即廢液 或酒糟 )其它 雜質(zhì) 都是隨其 含 , 量甚高的特定濃度酒精 水瞎液一起 由側(cè)線 抽出的 , 分離掉的是具有 相同蒸餾 動態(tài)特性 的一類 雜質(zhì) 。最典型的是從塔 中部取出 5 %( v) 5 w 左右的雜醇油箔精 , 分離異戊 醇、 異丁醇等 中級雜質(zhì) 。塔 頂排醛 和取酒頭分離頭級雜質(zhì) , 以及尾 級雜質(zhì)隨廢液 ( 或酒精 ) 從塔排 出 , 均可視 為側(cè)線抽 出的特例 , 體操作 如圖 具所示 。 2 12 在蒸餾塔上 , .. 酒精的提濃和雜質(zhì)的富集都是經(jīng)過多 瑰簡 單蒸餾 , 反復(fù)汽 化和液 化才實 現(xiàn)的漸 進(jìn)過程 在雜質(zhì)富集部位其揮發(fā) 性往往既不是最強 , 也不是最 弱, 它和酒精揮發(fā)性的差異也并非 最大 :例 如 己醛在塔頂 富集時 , 其揮發(fā)系數(shù) K £相對較小 , 揮發(fā)性亦較弱 ; 異戊 醇在塔 中 5 %( / ) 5 v V 酒精 水溶 液 中富集 時 , 其揮發(fā)性與酒精 大體相同 , 等等 。

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只 有 甲醇在 塔頂富 集時 , 較 大 , K 其揮發(fā) 性相對 較 強 , 并和酒 精 揮 發(fā) 性 有 較 大 差 異 。 22 揮發(fā) 系數(shù) K是 酒精 蒸餾 動態(tài)定性分析酌依據(jù) . 綜上 所述 , 雜質(zhì)往往不是在 揮發(fā) 性最 強或最 弱 , 即與酒 精揮發(fā)性差 異最大處 實現(xiàn)分 離的 。因此 , 裁分析研究 雜質(zhì)分離 特性 、 件和 方法 而言, 條 相對于酒精的 雜質(zhì)揮發(fā) 性的強弱 程度 即精餾系數(shù) K’ 并非 至關(guān)重要 。真正重要的是根據(jù) 雜質(zhì) 在相平衡 時的集聚趨 向和 在塔上的移 動方向 , 析判斷 雜質(zhì)的 富集 部 分位及其 富集程度 , 進(jìn)而確定其分離條件和 方法 。能夠 勝任 這個 任務(wù)的只能是 能確切 表 明組 分一酒精 和 雜質(zhì)蒸餾 動態(tài) 的揮發(fā) 系數(shù) k維普資訊 ?5 2釀酒1 9 3 總 16) 9 8,( 2 23 酒精 蒸餾動 態(tài)定性 分析 . 23 1 以揮發(fā) 系數(shù) K為依據(jù)的定性分析 . 23 I1 K 始終大于 l在塔內(nèi)酒精始終是隨蒸汽沿塔 而 .. . A , 上, 在塔 頂高度富集 , 塔底濃度最 低。 23 12 甲醇 、 . 乙醛 和 低 沸 點 酯類 等 頭 級 雜 質(zhì) 揮 發(fā) 系 數(shù) 婧 終大于 1始終是隨蒸 汽沿塔而 上 , , 在塔 頂富集 ,排醛和 隨 酒頭分離 需要說 明的是乙醇報警器, 管在塔 頂, 值較 大 . 盡 K 甲醇能夠 富 集 并較 好 地 分 離 但 K 比 乙醛 和低 沸 點 酩 類 的 揮 發(fā) 系 數(shù) 小得 多 ( 表 1 , 以 即 使 在 塔 頂 甲 醇 的 分 離 電 比 見 )所其它頭級雜質(zhì) 田難得多。

欲更有效地分離 甲醇 . 就必 須增 加巴斯德凈化 區(qū)的塔板 , 要徹底分離 甲醇則需要增設(shè) 醇 p 塔。還要強調(diào)的是 , 在酒精旅 度很低時 , 比其 芒雜質(zhì) 的 ‰ 揮發(fā)系數(shù). 甚至比 K ^都小得多(E表 1 . r )所 在提 餾 段醇的耗竭就更困難 + 很可能滯 留在塔底廢 液中。但只 要設(shè) 備、 操作諸 方面條件 十分理 想 , 甲醇在廢 液 中 的含 量也 幾 乎 為 ” 0。 2 3 I3 以異 戊 醇 為 代 表 的 雜 醇 油 和 高 沸 點 醇 類 等 中 級 .. .雜質(zhì)舶揮發(fā)系數(shù) 隨酒精濃度增 高. 由大于 1 逐漸變 為小 于l前者在 5  ̄( V 后者在 9 %( / ) , 0 W ) o v v 左右其值 為 l 見表 ( 1 表明它們在j精 濃度低 時隨蒸汽措塔 而上 , ) 酉 酒精 濃度晡 高時又隨溢流液沿塔而下 , 最終雜醇油 在塔 中部酒精 濃度 5%( / ) 5 V V 左右處 富集 , 沸點醑類 則在塔 中上部酒精 濃 高 度 9 %( / ) 0 V V 左右處富集 . 由此分別側(cè) 線抽 出雜醇油酒精圈 在精懵塔上各莢雜質(zhì)分離示意圖和重醇酒精分離 之上述分 析基本符合酒精蒸餾生產(chǎn) 實踐 , 普通級食用酒精 生產(chǎn)剮證實 了甲醇蒸 餾動態(tài)分析 它 電赦 前蘇聯(lián) 中央藹精科學(xué)研究所等對犧 精蒸餾動態(tài)的實驗 結(jié)論所印證。

23 2 以精憎系數(shù) K’ .. 為依據(jù)的悖謬 2 32 1 不言而喻 , .. . 不能用 分?jǐn)鼐?精的蒸餾動態(tài)。 2 32 2 用 K’ ... 分析頭級雜質(zhì) 中的乙醛和低沸點 醇類 的動態(tài). 以得到和 2 3 12大體類似 的結(jié) 論 . 可 ... 因 為它們未涉及 K’ <1的誤區(qū) 但對甲醇的動態(tài)分析 。 則認(rèn)為在塔下部酒精 旅度低于 3 %( V) K 0 W 時 ’(1甲醇應(yīng)隨溢藏液沿塔而下 , , 在塔底衛(wèi) 出現(xiàn) 一十 甲醇富集區(qū)。此乃誤導(dǎo)出甲醇是端級雜質(zhì)之 濫筋 , 也 有悖于普通級食用酒 精生產(chǎn) 實踐和前蘇聯(lián)的有 關(guān)科學(xué)實驗 的結(jié)論 。 2 32 3 用 K’ .. 分析中級雜質(zhì) 的蒸值動態(tài), 雖能得出與 23 13大體類似 的動態(tài) 趨勢 . 其富集部位有 . .. 但較大偏差。 以 醇油的代表異戊醇而言 , 雜 酒精濃 度 4%( 、時 K鼻圭l它將于此 富集. 0 ,) ’ f , 這和雜醇油酒精 的實際濃度相差較大。 3 結(jié) 論3 1 揮發(fā)系數(shù) K是酒精蒸餾理論中特有 的基本概 念. , 能確切地表明組分—l 精 和雜質(zhì)的蒸餾 動態(tài) . 犧 電能間接地反映組分揮發(fā) 性的強 弱和彼此分 離的難 易 揮發(fā)系 數(shù) K是酒精 蒸餾動態(tài)定性分析的依據(jù) . 它具有簡明直觀易于理解 的特 點. 既可用于指導(dǎo){ 酉精蒸餾生產(chǎn) , 也可用于酒精蒸餾流程的選擇和設(shè)計 。

四 此, 在酒精蒸餾 范疇內(nèi) , 揮發(fā)系數(shù) K是對相 平衡理論的程有實 用價值 的補充, 其作用 和意義是不可替代的。 3 2 精餾系數(shù) K 是揮發(fā) 系數(shù) K的衍生 概念 . . ’ 只脆反 映雜質(zhì)和酒精揮發(fā)性的強弱及其分離 的難 易, 不能 確 切地表 明組分—酒精和雜質(zhì)的蒸餾動態(tài), 也就 不是酒精蒸餾動態(tài)分析的依據(jù)( 奉文承鄒海晏 教授 審閱 . 謹(jǐn)致謝 意)

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標(biāo)簽: 酒精揮發(fā)
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