Jaka temperatura na kolumnie rektyfikacyjnej? Ciśnienie, „temperatura dnia” i co znaczy jej wzrost

Temperatura na kolumnie rektyfikacyjnej podczas stabilnej pracy trzyma się blisko temperatury wrzenia etanolu, czyli około 78,3 °C przy ciśnieniu 1013 hPa. Ta liczba nie jest jednak stała: gdy ciśnienie atmosferyczne spada, temperatura wrzenia też spada, a gdy rośnie, rośnie. Dlatego zamiast pilnować sztywnej wartości, lepiej patrzeć na to, czy temperatura jest stabilna, i reagować na jej wzrost.

W skrócie

• Etanol wrze w około 78,3 °C przy 1013 hPa (dokładnie 78,37 °C wg NIST).
• Zmiana ciśnienia przesuwa temperaturę wrzenia: termometr EQUINOX T-4 liczy korektę współczynnikiem 0,026 °C na 1 hPa.
• Sterownik EQUINOX-RK.10 ustala własną „temperaturę dnia” dla każdego procesu, zamiast trzymać się jednej liczby.
• Wzrost temperatury u góry kolumny podczas odbioru oznacza koniec serca i początek pogonów.
• Stabilne 78 °C nie oznacza 100 % alkoholu: granicą przy ciśnieniu atmosferycznym jest azeotrop, około 96 % obj.

Jaka temperatura na kolumnie rektyfikacyjnej jest „prawidłowa”

Nie ma jednej prawidłowej liczby. Jest punkt odniesienia i jest zachowanie kolumny. Punktem odniesienia jest temperatura wrzenia czystego etanolu: 78,37 °C przy 1013,25 hPa według danych NIST Chemistry WebBook. W praktyce zaokrąglamy ją do około 78,3 °C.

Podczas stabilnego odbioru serca temperatura w głowicy trzyma się w okolicy 78,3-78,5 °C przy normalnym ciśnieniu. To wskaźnik, że kolumna pracuje równo. Nie jest to jednak dowód czystości: mieszanina etanolu z wodą ma azeotrop, który wrze w około 78,15 °C i odpowiada około 96 % obj. Przy ciśnieniu atmosferycznym ani destylacja, ani rektyfikacja nie przekroczy tej granicy, więc stabilne 78 °C nie oznacza 100 % alkoholu.

Więcej o samych temperaturach wrzenia różnych składników opisaliśmy w tekście temperatura wrzenia alkoholu.

Temperatura na kolumnie destylacyjnej a ciśnienie atmosferyczne

Ciśnienie atmosferyczne zmienia się z pogodą, a razem z nim temperatura wrzenia. Przyjmuje się zależność około 0,3 °C na każde 10 hPa. Termometr Wi-Fi EQUINOX T-4 używa współczynnika 0,026 °C na 1 hPa, czyli około 0,26 °C na 10 hPa.

Poniższa tabela pokazuje, jak mniej więcej przesuwa się temperatura wrzenia etanolu przy różnych ciśnieniach. Wartości są orientacyjne, wyliczone od 78,3 °C przy 1013 hPa współczynnikiem 0,026 °C/hPa.

Różnica między głębokim niżem a wyżem to ponad 1 °C. Przy kolumnie, gdzie liczy się zmiana o setne części stopnia, to bardzo dużo. Jeśli wczoraj kolumna stała na 78,3 °C, a dziś stoi na 77,9 °C, nie musi to oznaczać, że coś jest nie tak. Może po prostu spadło ciśnienie.

Jak termometr z czujnikiem ciśnienia pomaga czytać temperaturę

EQUINOX T-4 ma wbudowany czujnik ciśnienia. Pokazuje ciśnienie w hPa na wyświetlaczu i w aplikacji, a do tego przelicza, o ile zmieniła się temperatura wrzenia alkoholu od chwili włączenia termometru. Dzięki temu łatwiej odróżnisz zmianę pogody od zmiany w kolumnie.

Termometr ma cztery odłączane sondy (2 × 2 m i 2 × 1 m), zakres pomiaru od -50 do 125 °C i rozdzielczość 0,01 °C. Dla każdej sondy ustawisz alarm przekroczenia temperatury, nazwiesz ją po swojemu i skalibrujesz. Pasuje do kolumn UFO, NIXON i Abratek, a montaż ułatwia śruba M8 i uchwyt do rur. Aplikacja i aktualizacje są w cenie termometru.

Gdzie zamontować cztery sondy, żeby widzieć cały proces? Najczęściej w tych samych punktach co w sterowniku: zbiornik, bufor, półka i skraplacz. Wybór termometrów znajdziesz w kategorii termometry do destylacji.

Chcesz widzieć ciśnienie i korektę temperatury wrzenia obok temperatur? Zobacz termometr Wi-Fi EQUINOX T-4 z czterema sondami i czujnikiem ciśnienia.

Czym jest „temperatura dnia” w sterowniku kolumny

Skoro temperatura stabilnej pracy zależy od ciśnienia danego dnia, sterownik nie może trzymać się jednej liczby wpisanej na sztywno. Dlatego sterownik kolumny EQUINOX-RK.10 w cyklu automatycznym ustala własną „temperaturę dnia”.

Dzieje się to po stabilizacji kolumny. Sterownik rozgrzewa wsad, płucze jeziorka, otwiera wodę, redukuje moc, czeka, aż kolumna się ustabilizuje, i dopiero wtedy zapamiętuje, jaka temperatura jest dziś „normalna”. Od tego punktu odniesienia liczy dalej: prowadzi odbiór serca z korektą prędkości i pilnuje, czy temperatura nie zaczyna uciekać w górę.

To podejście ma prostą zaletę: ten sam sterownik pracuje tak samo w wyżu i w niżu, bez ręcznego przestawiania progów. Cały cykl opisaliśmy w artykule sterownik kolumny rektyfikacyjnej, pełna automatyzacja procesu.

Wzrost temperatury u góry kolumny: co oznacza

Gdy temperatura u góry kolumny podczas odbioru zaczyna rosnąć, kończy się serce i zaczynają się pogony. Pogony to alkohole wyższe o wyższej temperaturze wrzenia, na przykład propanol (około 97 °C). W zbiorniku temperatura rośnie, a w głowicy zaczyna pełznąć powyżej około 78,5 °C.

Sterownik EQUINOX-RK.10 wykrywa ten moment i sygnalizuje pojawienie się pogonów. W wersjach z przełączaniem toru odbioru może też przełączyć odbiór. Na termometrze T-4 ten sam moment zauważysz dzięki alarmowi ustawionemu dla sondy u góry kolumny: telefon da znać, gdy próg zostanie przekroczony.

Osobna sprawa to skraplacz. Wzrost temperatury w skraplaczu ponad bezpieczny próg to sygnał, że chłodzenie nie nadąża. Sterownik zatrzymuje wtedy pracę i włącza alarm.

Czego temperatura na kolumnie nie powie

Termometr pokazuje temperaturę całej mieszaniny w danym punkcie, a nie skład. Dwie rzeczy warto zapamiętać:

• Metanolu nie wytniesz na termometrze. Czysty metanol wrze w 64,7 °C, ale w roztworze wodno-etanolowym nie oddziela się na początku procesu. Rozkłada się na cały przebieg i gromadzi w ogonach. Metanol jest silnie toksyczny, a żaden odczyt temperatury nie jest dowodem, że go nie ma.
• Temperatura nie mierzy mocy alkoholu. Do tego służy alkoholomierz, kalibrowany na 20 °C.

Ten tekst dotyczy pomiaru i automatyki, nie wyrobu alkoholu. Przed uruchomieniem aparatu sprawdź przepisy obowiązujące w Twoim kraju.

Najczęstsze pytania

Jaka temperatura powinna być na górze kolumny rektyfikacyjnej?

Podczas stabilnej pracy blisko temperatury wrzenia etanolu, czyli około 78,3 °C przy 1013 hPa. Przy innym ciśnieniu ta wartość się przesuwa, dlatego ważniejsza od samej liczby jest jej stabilność.

O ile zmienia się temperatura wrzenia przy zmianie ciśnienia?

Około 0,3 °C na 10 hPa. Termometr EQUINOX T-4 liczy korektę współczynnikiem 0,026 °C na 1 hPa i pokazuje, o ile zmieniła się temperatura wrzenia od chwili włączenia.

Co to jest „temperatura dnia”?

To punkt odniesienia, który sterownik EQUINOX-RK.10 ustala po stabilizacji kolumny, osobno dla każdego procesu. Dzięki temu sterownik pracuje tak samo przy wysokim i niskim ciśnieniu, bez ręcznej zmiany progów.

Co oznacza wzrost temperatury u góry kolumny?

Koniec serca i początek pogonów. Sterownik EQUINOX-RK.10 wykrywa to i sygnalizuje, a na termometrze T-4 zauważysz to dzięki alarmowi ustawionemu dla sondy.

Czy stabilne 78 °C oznacza czysty spirytus?

Nie. Przy ciśnieniu atmosferycznym granicą jest azeotrop, około 96 % obj. Stabilna temperatura mówi, że kolumna pracuje równo, a nie że produkt jest stuprocentowy.

Podsumowanie

Temperatura na kolumnie rektyfikacyjnej to około 78,3 °C przy 1013 hPa, ale ciśnienie potrafi przesunąć ją o ponad stopień. Dlatego liczy się stabilność i moment wzrostu, a nie jedna sztywna liczba. Termometr EQUINOX T-4 mierzy z rozdzielczością 0,01 °C i sam liczy korektę na ciśnienie, a sterownik EQUINOX-RK.10 ustala „temperaturę dnia” i wykrywa pogony. Oba urządzenia robi producent z Polski.

Chcesz widzieć ciśnienie i temperatury w jednej aplikacji? Zobacz termometr Wi-Fi EQUINOX T-4, a jeśli wolisz pełny automat, sterownik kolumny EQUINOX-RK.10.