Jak zrobić kolumnę destylacyjną - obliczenie parametrów układu. Teoria rektyfikacji alkoholu i zasada działania kolumny destylacyjnej

Miłośnicy przygotowywania domowych napojów alkoholowych w końcu dochodzą do potrzeby poprawy jakości. Najlepszym rozwiązaniem jest uzyskanie czystego alkoholu i rozcieńczenie go według wymaganej receptury.

Kolumna rektyfikacyjna pomoże Ci uzyskać czysty alkohol. Niedawno informacje na temat rektyfikacji domu były niedostępne, dziś wiele specjalistycznych forów i blogów szczegółowo omawia proces rektyfikacji domu i budowę odpowiedniego sprzętu.

Rektyfikacja to proces oczyszczania alkoholu z lekkich eterycznych i ciężkich składników fuzlowych, pozbywając się produktu z glukozy, cukrów i kwasów. Proces rektyfikacji pozwala na otrzymanie czystego alkoholu etylowego do 96°.

Powstałe surowce wykorzystywane są do celów technicznych i medycznych, a także do przygotowania wysokiej jakości alkoholu.

Odniesienie. Aby bez błędów wykonać urządzenie własnymi rękami, musisz zrozumieć fizykę i chemię procesów rektyfikacji.

Surowy alkohol lub zacier podgrzewa się w kostce. Para unosi się wzdłuż szuflady, najcięższe części skraplają się na dnie opakowania i spływają do kostki. Łatwiejsze pary unoszą się ponad opakowanie, kondensują i spływają do kostki. Nowa porcja pary unosi się, podgrzewa już płynącą flegmę, wyparowują z niej lekkie frakcje – zaczyna obowiązywać podstawowa zasada wymiany ciepła i masy.

Najlżejsze cząstki trafiają do lodówki Dimroth, gdzie schładzają się i odprowadzają. Gdy opary w kolumnie destylacyjnej ułożą się na podłogach zgodnie z gęstością, selekcja alkoholu rozpoczyna się na górze kolumny. Początkujący prostownicy właśnie na tym etapie popełniają błąd - albo pozwalają na „dławienie” - nadmierny refluks, albo zabierają dużo produktu, wtedy „piętro” cierpi, a powstały alkohol będzie zawierał zanieczyszczenia.

Wykonanie kolumny destylacyjnej w domu jest dość trudne. Poważni producenci szczegółowo obliczają i testują swoje produkty oraz dołączają szczegółowe instrukcje. Majsterkowicz ma wybór:

1. Powtórz pomysł popularnych producentów, skopiuj istniejące urządzenie. W razie potrzeby można wprowadzić zmiany i modyfikacje w badanych schematach.
2. Zaprojektuj swój własny schemat, inny niż inne.

Z czego składa się kolumna destylacyjna i jej rysunek?

Domowy rzemieślnik może wykonać szufladową kolumnę destylacyjną. Wybacza wiele błędów, a wynik będzie gwarantowany.

Rysunek kolumny destylacyjnej

Alembik

Jest to pojemnik, w którym wbudowane są grzałki i odparowuje zacier lub surowy alkohol.

Dane techniczne pojemności:

1. Wytrzymałość. Ciężar rury destylacyjnej będzie spoczywał na pokrywie, więc kostka musi być sztywna.
2. Chemiczna neutralność wobec alkoholu. Idealnym materiałem jest stal chromowo-niklowa przeznaczona do kontaktu z żywnością (stal nierdzewna).
3. Wygoda. Pojemnik należy podnieść, przenieść i spuścić z niego gorzelnik (destylacja). Objętość zbiornika obliczana jest w zależności od wymaganej wydajności urządzenia i mocy grzejników.
4. Izolacja. Straty ciepła powinny być minimalne. dlatego zarówno ściany, jak i dno powinny być „zapakowane” w izolację bez mostków termicznych.

Szuflada na bimber nadal

Szuflada to rura montowana na sześcianie. W rzeczywistości jest to główna rama kolumny destylacyjnej. Jest szuflada w kształcie talerza, ale w domu jest ona rzadko używana.

Charakterystyka:

1. Wytrzymałość. Grubość ścianki szuflady przyjmuje się zwykle od 1 do 1,5 mm. Zapewnia to wystarczającą wytrzymałość przy niewielkiej wadze.
2. Neutralność chemiczna.
3. Izolacja. Aby ułożyć pary różnych frakcji „podłogowo” w kolumnie, szuflada musi być dobrze izolowana. Idealnie sprawdzają się tuleje wykonane ze spienionego polipropylenu lub styropianu stosowane w instalacjach wodno-kanalizacyjnych.
4. Składany. Dla ułatwienia czyszczenia i przechowywania szufladę można złożyć - od łokci 30-40 cm, co umożliwi regulację wysokości urządzenia, co wpływa na szybkość i jakość produktu.
5. Dostępność obszarów ze szkłem obserwacyjnym.
6. Średnica. Jeżeli jest to cienka rurka (do 2 cali) nie ma potrzeby pakowania – wszystkie procesy zachodzą na ściankach. Taka kolumna nazywana jest kolumną filmową. Większe średnice wymagają zastosowania dyszy – szczeliwa uszczelniającego w celu zwiększenia powierzchni wymiany ciepła i masy.

Opakowanie lub dysza

Pakowanie jest konieczne, aby osadzić flegmę i ponownie ją odparować. Główną cechą wyściółki jest powierzchnia. Jako wypełnienie stosuje się kamienie określonego rodzaju, sito ze stali nierdzewnej i spirale ze stali nierdzewnej.

W sprzedaży dostępnych jest wiele gotowych rozwiązań, rzemieślnicy wymyślili różne niedrogie opcje zastępcze. Najczęściej w miejsce fabrycznych uszczelek stosuje się metalową siatkę do mycia naczyń lub wióry metalowe.

Rozmieszczenie oparów na podłodze zależy od objętości i gęstości dyszy. Jeśli w kolumnie zastosowano dyszę pryzmatyczną o drobnych wiórach, należy wykonać podporę kratową, aby dysza nie wpadła do sześcianu.

Lodówka Dimrotha

Na szczycie kolumny destylacyjnej znajduje się chłodnica – rurka skręcona w spiralę.

Przepływa przez nią zimna woda. Całkowicie chłodzi wszelkie lekkie opary. Charakteryzuje się płaszczyzną nachylenia, mocą, długością.

Jednostka selekcji

Służy do selekcji alkoholu z górnego „piętra”. Selekcja nie jest przeprowadzana w całości, większość flegmy wraca do cara. Stosunek produktu pobranego do refluksu zawróconego do komory nazywa się stosunkiem refluksu.

Im wyższy współczynnik refluksu, tym niższa wydajność aparatu, tym czystszy produkt.

Istnieją trzy rodzaje selekcji:

1. Według zacieru. jednostka selekcyjna znajduje się nad lodówką Dimroth i wychwytuje ulatniające się opary. Są one dalej chłodzone w dodatkowej lodówce przepływowej.
2. Przez płyn. Ochłodzona flegma z „górnych pięter” kapiąca z lodówki jest odprowadzana przez pochyłe płaszczyzny lub studzienkę.
3. Para na raz. Część pary unosi się w górę do Dimrota, a część trafia do dodatkowej lodówki, gdzie się skrapla. Zapewniony jest stabilny współczynnik refluksu, który nie zmienia się przez cały czas destylacji.

Dodatkowa lodówka

Posiada funkcję pomocniczą.

Co on robi:

• dalsze schładzanie powstałego produktu,
• wytrąca przypadkowe opary,
• chłodzi gotowy produkt.

Więcej o tym, czym jest kolumna destylacyjna i jaka jest zasada jej działania, dowiesz się z tego filmu:

Wybór projektu

Rozmiar i konstrukcja urządzenia zależy od wielu czynników:

1. Wymagana wydajność. przy wyższej wydajności wyściełana szuflada będzie wyższa i szersza - para przechodzi więcej. Chłodnica i jednostka ekstrakcyjna muszą również zapewniać wystarczającą wydajność. Minimalna długość szuflady wynosi 1,5 metra, lepiej jest złożyć ją z trzech zakrętów - 1 metr, 0,2 metra, 0,5 metra. umożliwi to wykorzystanie urządzenia zarówno do destylacji, jak i rektyfikacji.
2. Możliwe rozmiary. Często domowe kolumny destylacyjne mają ograniczony rozmiar ze względu na wysokość sufitu. Przesunięcie lodówki Dimrot w górnej części urządzenia lub ustawienie jej prostopadle do szuflady (młot Thora) pomoże zaoszczędzić miejsce.
3. Dostęp do technologii obróbki metali. Urządzenie ze stali nierdzewnej wytrzyma długo i nie utlenia alkoholu, ale do połączenia części potrzebne będzie spawanie argonem lub elektrody ze stali nierdzewnej. Gotowanie stali nierdzewnej jest trudne. Jeśli to możliwe, możesz użyć laboratoryjnego szkła żaroodpornego, ale jest ono zbyt delikatne. Doskonałą opcją dla majsterkowicza jest miedź. Można go łatwo lutować za pomocą palnika gazowego, jest ich duża liczba w sprzedaży.
4. Ilość uzupełnionych surowców. Im większa zastosowana kostka, tym wyższa powinna być wydajność. Odparowanie alkoholu następuje w temperaturze 75 - 80°C, obniżenie temperatury zmniejszy szybkość procesu.
5. Budżet. Przy minimalnym budżecie warto rozważyć prosty, ale skuteczny projekt z regulacją mechaniczną. Jeśli budżet nie jest napięty, urządzenie można uzupełnić o precyzyjne gwintowniki igłowe, dodatkowe komponenty i automatyczne sterowanie.

Do destylacji domowej najprostsza byłaby kolumna z kostką o pojemności do 50 litrów z wbudowanymi elementami grzejnymi o mocy 3 kW. Średnica kolumny 32 mm, moduł selekcji cieczy oparty na projekcie Alexa Bokakoby, nad sekcją selekcji umieszczona jest lodówka Dimroth.

Dodatkowa chłodnica nie jest potrzebna, zamiast tego doskonale sprawdza się plastikowa rurka o długości 1,5 metra, chłodzona powietrzem. Jako dyszę można zastosować dyszę Panchenko, zmywarkę SPN lub metalową stal nierdzewną. Wszystkie połączenia wykonywane są przy użyciu niedrogich połączeń gwintowanych.

Optymalne obliczenia

Obliczenia kolumny rozpoczynamy od określenia następujących parametrów:

1. Możliwa wysokość. Praktyka pokazuje, że dla urządzenia domowego optymalna wysokość wynosi 1,5 - 2 metry. Jeśli jako grzejnik używana jest kuchenka gazowa, wysokość szuflady będzie wynosić 1,2 - 1,5 metra. Średnica zależy od wysokości, średni stosunek wynosi 1/50. Na przykład szuflada o długości 1,5 metra nie powinna mieć więcej niż 32 mm. (w zaokrągleniu do rur standardowych).
2. Moc elementu grzejnego lub grzejnika. Szuflada o długości 1,5 metra będzie miała wydajność około 300 ml/godzinę, co odpowiada 300 watów mocy elementu grzejnego. Moc podgrzewacza musi być wystarczająca do podgrzania zacieru do temperatury 70°C w ciągu 1 godziny, a także musi umożliwiać optymalną regulację.
3. Objętość sześcianu. Jest to izolowany pojemnik o wygodnych rozmiarach i możliwością transportu. Aby zaoszczędzić wysokość pomieszczenia, średnica i wysokość powinny być w przybliżeniu takie same. Ilość ogrzanej pary zależy od objętości sześcianu. Beczki piwa o pojemności 25, 30, 50 litrów są wygodne do użytku domowego. Lepiej nie używać puszek i zbiorników aluminiowych – aluminium szybko koroduje.
4. Moc chłodnic. Chłodnica musi w pełni poradzić sobie z kondensacją oparów przy minimalnym przepływie wody. Nie ma dokładnego wzoru na obliczenie mocy chłodnicy, liczbę zwojów i długość dobiera się eksperymentalnie. Do naszego projektu wystarczy 30 centymetrów ciasno nawiniętej spirali z rurki o średnicy 6 mm. Lepiej jest zrobić lodówkę z rezerwą mocy i regulować natężenie przepływu zimnej wody.

Jak wykonać armaturę wodną w domu?

Kroki są następujące:

• Kupujemy materiały— 2 metry rury miedzianej o średnicy 32 mm; cyna lutownicza; 15 cm rurki miedzianej o średnicy 8 mm, 2 metry rurki 6 mm; kran igłowy, wąż plastikowy o średnicy 8 mm. Kupujemy gotową dyszę lub jej zamiennik – żwir ceramiczny, gąbkę metalową. Najprostsze złącza to zaciski lub gwinty mosiężne.
• Tworzymy króla. Rurę dzielimy na odcinki o długości 1 metra, 0,3 metra, 0,5 metra. Do pokrywy kostki przylutowujemy 10-centymetrowy kawałek, wkładamy siatkę do przytrzymywania dyszy. Na każdym połączeniu lutujemy złącze zaciskowe lub gwint hydrauliczny z miedzi lub mosiądzu.

• Montaż węzła wybór na podstawie Alexa Bokakoba. Na rurze o długości 0,3 metra bliżej dolnej krawędzi wykonujemy dwa nacięcia w narożnikach pod kątem 30 - 40 stopni. W nacięcia wkładamy miedziane płytki, wycinamy je i lutujemy. Wiercimy otwór na rurkę do pobierania próbek cieczy, otwór powinien znajdować się na dnie „kieszeni” płyty dolnej. Na rurce ekstrakcyjnej lutujemy gwint na zawór iglicowy, który będzie regulował ekstrakcję. Wkładamy rurkę „do przodu” z boku i tuż nad otworem ekstrakcyjnym. Konieczne jest kontrolowanie współczynnika refluksu. Bezpośredni przepływ odprowadza refluks z wybranej „kieszeni” poniżej, a refluks kapie do środka dyszy. Środkowa część przepływu do przodu wykonana jest z przezroczystej plastikowej rurki.

• Montaż chłodnicy, dla którego ciasno nawijamy rurkę miedzianą wypełnioną piaskiem na szpilkę o średnicy 12 mm. Kołek jest usuwany, piasek jest wytrząsany i wydmuchiwany. Okazuje się, że jest to spirala, której jeden koniec należy wkręcić do środka. Początek i koniec rurki są wkręcone w mosiężną „kubeczkę” z gwintem i uszczelnione - jest to korek. Powstałą lodówkę umieszcza się nad jednostką ekstrakcyjną, a kapiący refluks zbiera się w pochyłych płaszczyznach.

• Przed użyciem wlej końcówkę do szuflady. Dysza nie powinna szczelnie zatykać rury, para powinna swobodnie przez nią przepływać.

• W razie potrzeby można wykonać przepływową chłodnicę końcową. Składa się z dwóch rurek o średnicy 10 i 12 mm. Długość cienkiej rurki jest o 3 cm krótsza niż grubej. Rury są wsuwane jedna w drugą i końce są uszczelniane. Wlot i wylot zimnej wody są przylutowane do grubej rurki.

Kolumna jest zmontowana i gotowa do użycia. Przed użyciem lepiej umyć części słabym roztworem kwasu octowego za pomocą pędzla.

Obejrzyj film pokazujący, jak złożyć kolumnę destylacyjną własnymi rękami:

Tryby pracy

Tryby są następujące:

1. Podgrzewanie zacieru do temperatury 72 -75°C. Chłodnica Dimroth działa przy minimalnej mocy.
2. Rozgrzewanie kolumny i budowanie „podłóg” kondensacji refluksowej. W całej kolumnie następuje aktywne bulgotanie oraz wymiana pary i masy. Ważne jest, aby zapobiec przesyceniu kolumny, w przeciwnym razie nastąpi „dławienie” - flegma zatka całą średnicę szuflady. Moc grzałek dobieramy tak, aby temperatura w pobliżu jednostki próbkującej wynosiła 71 - 75°C.
3. Początek selekcji. Podczas pobierania próbek cieczy smukła piramida w szufladzie nieuchronnie ulega zakłóceniu, dlatego konieczne będzie dostosowanie współczynnika refluksu. Gęstość pary stopniowo maleje, a intensywność selekcji również maleje. Pierwsza wybrana ciecz – „głowy” – zawiera lotne składniki eteryczne. Objętość głów sięga 20% planowanej zawartości alkoholu.
4. Wybór głównego alkoholu handlowego trwa, aż pojawi się zapach olejów fuzlowych.
5. Jeśli chcesz wydobyć z surowców wszystko, co możliwe, wyciągamy „ogony” - ostatnią część oparów zawierających alkohol. Zawierają dużą ilość olejów fuzlowych, ogony miesza się w „głowy” i wykorzystuje do dalszych rektyfikacji.
6. Zakończenie sprostowania— wyłączenie grzejnika, ochłodzenie rur.

Cały cykl, w zależności od pożądanej jakości produktu, może trwać stosunkowo długo – od 8 godzin do 2 dni.

Średnia wydajność montowanej przez nas kolumny to 250-300 ml. 96° alkoholu na godzinę.

Czy konieczne jest projektowanie sprzętu?

Proces obliczania, składania i testowania domowego sprzętu sprawia ogromną przyjemność. Wynik po zmianach i ulepszeniach będzie gwarantowany. Jednak pierwsze trudności czy awarie potrafią ostudzić zapał początkujących prostowników.

Dzięki niezależnemu projektowi na wynik mają wpływ nawet drobne niuanse - gęstość upakowania, kąt nachylenia, średnica rurek Dimroth... Jeśli zależy Ci na szybkim i gwarantowanym efekcie, lepiej kupić gotowe urządzenie od producenta . Przy zakupie ważne jest, aby znać urządzenie, wydajność i przeznaczenie urządzenia, aby nie kupić podróbki lub nieskutecznego urządzenia.

Coraz więcej modeli destylatorów do bimberu na współczesnym rynku jest pozycjonowanych jako kolumny destylacyjne. Część konsumentów odważnie podąża za technologią, inni zaś niezmiennie pozostają wierni starej, dobrej „klasyce”. Jednak (zalecamy wybór urządzenia tej marki) dziś jest to możliwe u wielu producentów. Czy są tak skuteczne jak mówią i do czego służy kolumna destylacyjna w przydomowym destylatorze? Porozmawiamy o tym poniżej.

Do czego służy kolumna destylacyjna?

Aby uzyskać czysty alkohol za pomocą konwencjonalnej klasycznej destylatorki, teoretycznie potrzeba od ośmiu do dziesięciu cykli destylacji. Każda destylacja powoduje stopniowy wzrost siły. Tak naprawdę destylacja cieczy zawierających alkohol o stężeniu etanolu przekraczającym 30% objętości w normalnych warunkach jest niebezpieczna i bardzo energochłonna. Nie bez powodu doświadczeni rzemieślnicy nie zalecają gotowania w domu, na przykład absyntu. - proszę, ale nie jest bezpiecznie destylować je w stanie nierozcieńczonym po zaparze.

W kolumnie rektyfikacyjnej, na specjalnych elementach kontaktowych umieszczonych wewnątrz, wszystkie te 8-10 destylacji odbywa się jednocześnie na całej wysokości kolumny. Następuje tu wielokrotna kondensacja i odparowanie substancji, dzięki czemu opary alkoholu zostają oczyszczone i wzmocnione, a niepotrzebne zanieczyszczenia wraz z refluksem spływają z powrotem do kostki destylacyjnej. Inaczej mówiąc kolumna destylacyjna to element gorzelni, w którym zachodzi proces destylacji, oczyszczania i wzmacniania.

Jednocześnie w Twojej mocy jest zdobycie napoju, którego potrzebujesz. Wystarczy odpowiednio ustawić temperaturę destylacji, a niezależnie od temperatury można otrzymać zarówno czysty alkohol, jak i destylat, który zachowuje właściwości smakowe i aromatyczne oryginalnego surowca. Każda kolumna destylacyjna wymaga starannego przygotowania i pewnych umiejętności pracy z nią. Aby pomóc początkującym gorzelnikom, możesz przeczytać o drobnych niuansach technologicznych, które zostały odkryte eksperymentalnie.

W ten sposób staje się jasne, dlaczego w destylatorze bimbrowym potrzebna jest kolumna destylacyjna. Tylko za jego pomocą możliwe jest uzyskanie czystego alkoholu rektyfikowanego. Ani klasyczny aparat z komorą parową, ani kolumna zacierowa (filmowa) nie da alkoholu o mocy 96 stopni (maksymalna możliwa moc w normalnych warunkach). Możesz przeczytać bardziej szczegółowo, jakie procesy zachodzą w kolumnie destylacyjnej.

Celem artykułu jest analiza teoretycznych i niektórych praktycznych aspektów działania domowej kolumny destylacyjnej mającej na celu produkcję alkoholu etylowego, a także rozwianie najpopularniejszych mitów w Internecie i wyjaśnienie kwestii, o których sprzedawcy sprzętu „milczą” o.

Rektyfikacja alkoholu– rozdzielenie wieloskładnikowej mieszaniny zawierającej alkohol na czyste frakcje (alkohole etylowe i metylowe, woda, oleje fuzlowe, aldehydy i inne) o różnych temperaturach wrzenia, poprzez wielokrotne odparowanie cieczy i skraplanie pary na urządzeniach kontaktowych (płytach lub dyszach) w specjalnych urządzeniach wieżowych z przeciwprądem.

Z fizycznego punktu widzenia rektyfikacja jest możliwa, ponieważ początkowo stężenia poszczególnych składników mieszaniny w fazie gazowej i ciekłej są różne, ale układ dąży do równowagi - to samo ciśnienie, temperatura i stężenie wszystkich substancji w każdej faza. W kontakcie z cieczą para wzbogacona jest w składniki wysoce lotne (niskowrzące), a ciecz z kolei w składniki nielotne (wysokowrzące). Równolegle ze wzbogacaniem następuje wymiana ciepła.

Schemat

Moment kontaktu (interakcji przepływów) pary i cieczy nazywany jest procesem wymiany ciepła i masy.

Ze względu na różne kierunki ruchu (para unosi się, a ciecz spływa w dół), po osiągnięciu przez układ równowagi w górnej części kolumny destylacyjnej, istnieje możliwość osobnego wyselekcjonowania praktycznie czystych składników wchodzących w skład mieszaniny. Najpierw wychodzą substancje o niższej temperaturze wrzenia (aldehydy, etery i alkohole), a następnie te o wysokiej temperaturze wrzenia (oleje fuzlowe).

Stan równowagi. Pojawia się na samej granicy rozdziału faz. Można to osiągnąć tylko wówczas, gdy spełnione zostaną jednocześnie dwa warunki:

1. Równe ciśnienie każdego pojedynczego składnika mieszaniny.
2. Temperatura i stężenie substancji w obu fazach (pary i cieczy) są takie same.

Im częściej układ dochodzi do stanu równowagi, tym efektywniejsze jest przekazywanie ciepła i masy oraz rozdzielanie mieszaniny na poszczególne składniki.

Różnica między destylacją a rektyfikację

Jak widać na wykresie z 10% roztworu alkoholu (zacieru) można uzyskać 40% bimbru, przy czym w drugiej destylacji tej mieszaniny otrzyma się destylat o temperaturze 60 stopni, a w trzeciej – 70%. Możliwe są następujące przedziały: 10-40; 40-60; 60-70; 70-75 i tak dalej, aż do maksymalnie 96%.

Teoretycznie, aby otrzymać czysty alkohol, potrzeba 9-10 kolejnych destylacji na destylatorze bimbru. W praktyce destylacja cieczy zawierających alkohol o stężeniu powyżej 20-30% jest wybuchowa, a ze względu na duże nakłady energii i czasu jest nieopłacalna ekonomicznie.

Z tego punktu widzenia rektyfikacja alkoholu to minimum 9-10 jednoczesnych, stopniowych destylacji, które zachodzą na różnych elementach kontaktowych kolumny (dysze lub płytki) na całej wysokości.

Różnica	Destylacja	Sprostowanie
Organoleptyka napoju	Zachowuje aromat i smak oryginalnych surowców.	Rezultatem jest czysty alkohol, bezwonny i pozbawiony smaku (problem ma rozwiązanie).
Siła wyjściowa	Zależy od liczby destylacji i konstrukcji aparatu (zwykle 40-65%).	Do 96%.
Stopień frakcjonowania	Niski poziom, mieszają się substancje nawet o różnych temperaturach wrzenia, tego nie można skorygować.	Można wyodrębnić substancje o wysokiej czystości (tylko o różnych temperaturach wrzenia).
Zdolność do usuwania szkodliwych substancji	Niski lub średni. Aby poprawić jakość, wymagane są minimum dwie destylacje, przy czym przynajmniej jedna z nich jest dzielona na frakcje.	Wysoki, przy odpowiednim podejściu, wszystkie szkodliwe substancje są odcięte.
Straty alkoholu	Wysoki. Nawet przy właściwym podejściu można wydobyć do 80% całkowitej ilości przy zachowaniu akceptowalnej jakości.	Niski. Teoretycznie możliwa jest ekstrakcja całego alkoholu etylowego bez utraty jakości. W praktyce co najmniej 1-3% strat.
Złożoność technologii do wdrożenia w domu	Niskie i średnie. Odpowiedni jest nawet najbardziej prymitywny aparat z cewką. Możliwe są ulepszenia sprzętu. Technologia destylacji jest prosta i nieskomplikowana. Bimber nadal zwykle nie zajmuje dużo miejsca, gdy jest sprawny.	Wysoki. Wymagany jest specjalistyczny sprzęt, którego nie da się wyprodukować bez wiedzy i doświadczenia. Proces jest trudniejszy do zrozumienia, wymagane jest wstępne, przynajmniej teoretyczne przygotowanie. Kolumna zajmuje więcej miejsca (szczególnie na wysokości).
Niebezpieczeństwo (w porównaniu do siebie), oba procesy stwarzają zagrożenie pożarem i wybuchem.	Destylacja bimbru dzięki prostocie jest nieco bezpieczniejsza (subiektywna opinia autora artykułu).	Ze względu na skomplikowany sprzęt, przy pracy z którym istnieje ryzyko popełnienia większej liczby błędów, poprawianie jest bardziej niebezpieczne.

Działanie kolumny destylacyjnej

Kolumna destylacyjna– urządzenie przeznaczone do rozdzielania wieloskładnikowej mieszaniny ciekłej na odrębne frakcje w oparciu o temperaturę wrzenia. Jest to cylinder o stałym lub zmiennym przekroju, wewnątrz którego znajdują się elementy stykowe - płytki lub dysze.

Ponadto prawie każda kolumna posiada zespoły pomocnicze do podawania mieszaniny początkowej (spirytusu surowego), monitorowania procesu rektyfikacji (termometry, automatyka) i selekcji destylatu - moduł, w którym para określonej substancji wydobytej z układu jest skraplana, a następnie pobierana na zewnątrz.

Jeden z najpopularniejszych projektów domów

Surowy alkohol– produkt destylacji zacieru klasyczną metodą destylacji, który można „wlać” do kolumny destylacyjnej. W rzeczywistości jest to bimber o sile 35-45 stopni.

Odpływ– para skroplona w deflegmatorze, spływająca po ściankach kolumny.

Współczynnik refluksu– stosunek ilości flegmy do masy pobranego destylatu. W kolumnie destylacyjnej alkoholu występują trzy strumienie: para, refluks i destylat (ostateczny cel). Na początku procesu destylat nie jest odprowadzany, aby w kolumnie pojawiła się wystarczająca ilość refluksu do wymiany ciepła i masy. Następnie część par alkoholu jest skraplana i pobierana z kolumny, a pozostałe pary alkoholu nadal tworzą strumień zwrotny, zapewniając normalną pracę.

Aby większość instalacji działała, współczynnik refluksu musi wynosić co najmniej 3, czyli pobierane jest 25% destylatu, reszta jest potrzebna w kolumnie do płukania elementów kontaktowych. Ogólna zasada jest następująca: im wolniej pobierana jest próbka alkoholu, tym wyższa jest jej jakość.

Urządzenia kontaktowe kolumny destylacyjnej (płyty i dysze)

Odpowiadają za wielokrotny i jednoczesny rozdział mieszaniny na ciecz i parę, a następnie kondensację pary do cieczy – osiągnięcie stanu równowagi w kolumnie. Przy pozostałych czynnikach im więcej urządzeń kontaktowych w projekcie, tym skuteczniejsza jest rektyfikacja w zakresie oczyszczania alkoholu, ponieważ zwiększa się powierzchnia oddziaływania fazowego, co intensyfikuje cały proces wymiany ciepła i masy.

Płyta teoretyczna– jeden cykl wyjścia ze stanu równowagi i ponownego jego osiągnięcia. Aby otrzymać alkohol wysokiej jakości wymagane jest minimum 25-30 płytek teoretycznych.

Płyta fizyczna- naprawdę działające urządzenie. Para przechodzi przez warstwę cieczy w płycie w postaci wielu pęcherzyków, tworząc dużą powierzchnię styku. W konstrukcji klasycznej płyta fizyczna zapewnia w przybliżeniu połowę warunków do osiągnięcia jednego stanu równowagi. W związku z tym do normalnej pracy kolumny destylacyjnej potrzeba dwa razy więcej płytek fizycznych niż teoretyczne (obliczone) minimum - 50-60 sztuk.

Dysze Często płyty instaluje się tylko na instalacjach przemysłowych. W laboratoryjnych i domowych kolumnach destylacyjnych jako elementy kontaktowe stosuje się dysze - specjalnie skręcony drut miedziany (lub stalowy) lub siatkę do mycia naczyń. W tym przypadku refluks przepływa cienkim strumieniem po całej powierzchni dyszy, zapewniając maksymalną powierzchnię kontaktu z parą.

Najbardziej praktyczne są dysze wykonane z myjek

Istnieje wiele projektów. Wadą domowych osprzętu drutowego jest możliwe uszkodzenie materiału (czernienie, rdza), analogi fabryczne są wolne od takich problemów.

Właściwości kolumny destylacyjnej

Materiał i rozmiary. Cylinder kolumny, dysze, kostka i destylatory muszą być wykonane ze stopu przeznaczonego do kontaktu z żywnością, stali nierdzewnej, bezpiecznego po podgrzaniu (równomiernie rozszerzającego się). W domowych projektach puszki i szybkowary są najczęściej używane jako kostka.

Minimalna długość rury domowej kolumny destylacyjnej wynosi 120-150 cm, średnica 30-40 mm.

System grzewczy. Podczas procesu rektyfikacji bardzo ważna jest kontrola i szybka regulacja mocy grzewczej. Dlatego najskuteczniejszym rozwiązaniem jest ogrzewanie za pomocą elementów grzejnych zamontowanych w dolnej części kostki. Nie zaleca się dostarczania ciepła przez kuchenkę gazową, ponieważ nie pozwala to na szybką zmianę zakresu temperatur (duża bezwładność układu).

Kontrola procesu. Podczas rektyfikacji ważne jest przestrzeganie instrukcji producenta kolumny, która musi wskazywać cechy operacyjne, moc grzewczą, współczynnik refluksu i wydajność modelu.

Termometr pozwala na dokładną kontrolę procesu doboru frakcji

Bardzo trudno jest kontrolować proces rektyfikacji bez dwóch prostych urządzeń - termometru (pomaga określić prawidłowy stopień podgrzania) i alkoholomierza (mierzy moc powstałego alkoholu).

Wydajność. Nie zależy to od wielkości kolumny, ponieważ im wyższa szuflada (rura), tym więcej fizycznych płytek znajduje się w środku, a zatem tym lepsze czyszczenie. Na produktywność wpływa moc grzewcza, która określa prędkość przepływu pary i refluksu. Jeśli jednak wystąpi nadmiar dostarczanej mocy, dławik kolumny (przestaje działać).

Średnia wydajność domowych kolumn destylacyjnych wynosi 1 litr na godzinę przy mocy grzewczej 1 kW.

Wpływ ciśnienia. Temperatura wrzenia cieczy zależy od ciśnienia. Aby rektyfikować alkohol pomyślnie, ciśnienie na górze kolumny musi być zbliżone do atmosferycznego - 720-780 mmHg. W przeciwnym razie wraz ze spadkiem ciśnienia gęstość pary będzie się zmniejszać, a szybkość parowania wzrośnie, co może spowodować zalanie kolumny. Jeżeli ciśnienie jest zbyt wysokie, szybkość parowania spada, co powoduje nieskuteczność urządzenia (nie następuje rozdział mieszaniny na frakcje). Aby utrzymać prawidłowe ciśnienie, każda kolumna destylacyjna alkoholu wyposażona jest w rurkę komunikacyjną z atmosferą.

O możliwości samodzielnego montażu. Teoretycznie kolumna destylacyjna nie jest urządzeniem bardzo skomplikowanym. Projekty są z powodzeniem wdrażane przez rzemieślników w domu.

Jednak w praktyce bez zrozumienia fizycznych podstaw procesu rektyfikacji, prawidłowego obliczenia parametrów sprzętu, doboru materiałów i wysokiej jakości montażu podzespołów, stosowanie domowej kolumny destylacyjnej staje się czynnością niebezpieczną. Nawet jeden błąd może doprowadzić do pożaru, eksplozji lub oparzeń.

Pod względem bezpieczeństwa kolumny wykonane fabrycznie, które przeszły testy (posiadają dokumentację towarzyszącą) są bardziej niezawodne, a także dostarczane z instrukcją (która musi być szczegółowa). Ryzyko wystąpienia sytuacji krytycznej sprowadza się tylko do dwóch czynników – prawidłowego montażu i obsługi zgodnie z instrukcją, ale to problem niemal każdego sprzętu AGD, a nie tylko kolumn czy bimberów.

Zasada działania kolumny destylacyjnej

Kostka jest wypełniona maksymalnie do 2/3 jej objętości. Przed włączeniem instalacji należy sprawdzić szczelność połączeń i montażu, wyłączyć instalację doboru destylatu i doprowadzić wodę chłodzącą. Dopiero po tym możesz zacząć podgrzewać kostkę.

Optymalna moc mieszaniny zawierającej alkohol wprowadzanej do kolumny wynosi 35-45%. Oznacza to, że w każdym przypadku przed rektyfikacją wymagana jest destylacja zacieru. Powstały produkt (surowy alkohol) jest następnie przetwarzany w kolumnie, otrzymując prawie czysty alkohol.

Oznacza to, że domowa kolumna destylacyjna nie jest całkowitym zamiennikiem klasycznego destylatora do bimbru (destylatorem) i może być traktowana jedynie jako dodatkowy etap oczyszczania, który lepiej zastępuje ponowną destylację (druga destylacja), ale neutralizuje właściwości organoleptyczne napoju.

Aby być uczciwym, zauważam, że większość nowoczesnych modeli kolumn destylacyjnych wymaga pracy w trybie bimberu. Aby przejść na destylację wystarczy zamknąć połączenie z atmosferą i otworzyć moduł selekcji destylatu.

Jeśli oba złącza zostaną zamknięte jednocześnie, podgrzewana kolumna może eksplodować z powodu nadmiernego ciśnienia! Nie popełniaj takich błędów!

W ciągłych instalacjach przemysłowych zacier jest często destylowany natychmiast, ale jest to możliwe ze względu na jego gigantyczne rozmiary i cechy konstrukcyjne. Przykładowo standardem jest rura o wysokości 80 metrów i średnicy 6 metrów, w której instaluje się wielokrotnie więcej elementów kontaktowych niż na kolumnach destylacyjnych do użytku domowego.

Rozmiar ma znaczenie. Możliwości gorzelni w zakresie oczyszczania nadal są większe niż w przypadku rektyfikacji domowej

Po włączeniu ciecz w kostce doprowadzana jest do wrzenia przez grzałkę. Powstała para unosi się w górę kolumny, następnie trafia do chłodnicy zwrotnej, gdzie ulega skropleniu (pojawia się refluks) i powraca w postaci płynnej wzdłuż ścianek rury do dolnej części kolumny, w drodze powrotnej stykając się z unoszącą się parą na płytach lub dysze. Pod działaniem grzejnika refluks ponownie zamienia się w parę, a para u góry jest ponownie skraplana w chłodnicy zwrotnej. Proces staje się cykliczny, przy czym oba strumienie pozostają w ciągłym kontakcie ze sobą.

Po ustabilizowaniu się (do stanu równowagi wystarczą para i refluks) w górnej części kolumny gromadzą się frakcje czyste (wydzielone) o najniższej temperaturze wrzenia (alkohol metylowy, aldehyd octowy, etery, alkohol etylowy) oraz te o najwyższej ( oleje fuzlowe) gromadzą się na dnie. W miarę postępu selekcji niższe frakcje stopniowo unoszą się w górę kolumny.

W większości przypadków kolumnę, w której temperatura nie zmienia się przez 10 minut, uważa się za stabilną (można rozpocząć selekcję) (całkowity czas nagrzewania wynosi 20-60 minut). Do tego momentu urządzenie działa „na siebie”, tworząc przepływy pary i refluksu, które dążą do równowagi. Po stabilizacji rozpoczyna się selekcja frakcji górnej, zawierającej szkodliwe substancje: etery, aldehydy i alkohol metylowy.

Kolumna destylacyjna nie eliminuje konieczności rozdzielania produktu na frakcje. Podobnie jak w przypadku konwencjonalnego bimberu, należy złożyć „głowę”, „korpus” i „ogon”. Jedyną różnicą jest czystość sygnału wyjściowego. Podczas rektyfikacji frakcje nie są „smarowane” - substancje o temperaturach wrzenia zbliżonych, ale różniących się co najmniej o jedną dziesiątą stopnia, nie przecinają się, dlatego po wybraniu „ciała” otrzymuje się prawie czysty alkohol. Podczas konwencjonalnej destylacji fizycznie niemożliwe jest rozdzielenie otrzymanej frakcji na frakcje składające się tylko z jednej substancji, niezależnie od zastosowanego projektu.

Jeśli kolumna jest ustawiona na optymalny tryb pracy, nie ma trudności z wyborem „korpusu”, ponieważ temperatura jest przez cały czas stabilna.

Podczas rektyfikacji dolne frakcje („ogony”) wybierane są na podstawie temperatury lub zapachu, jednak w odróżnieniu od destylacji substancje te nie zawierają alkoholu.

Powrót właściwości organoleptycznych alkoholu. Często „ogony” są potrzebne, aby przywrócić „duszę” rektyfikowanemu alkoholowi - aromat i smak oryginalnego surowca, na przykład jabłka lub winogron. Po zakończeniu procesu pewną ilość zebranych odpadów dodaje się do czystego alkoholu. Stężenie oblicza się empirycznie, eksperymentując z małą ilością produktu.

Zaletą rektyfikacji jest możliwość wydobycia prawie całego alkoholu zawartego w cieczy bez utraty jej jakości. Oznacza to, że otrzymane w bimbrze „głowy” i „ogony” nadal można przetworzyć w kolumnie destylacyjnej i wyprodukować bezpieczny dla zdrowia alkohol etylowy.

Zalanie kolumny destylacyjnej

Każda konstrukcja ma maksymalną prędkość ruchu pary, po czym przepływ refluksu w kostce najpierw zwalnia, a następnie całkowicie się zatrzymuje. Ciecz gromadzi się w części destylacyjnej kolumny i następuje „zalanie” – ustanie procesu wymiany ciepła i masy. Wewnątrz następuje gwałtowny spadek ciśnienia i pojawia się obcy hałas lub bulgotanie.

Przyczyny zalania kolumny destylacyjnej:

• przekroczenie dopuszczalnej mocy grzewczej (najczęściej);
• zatkanie dna urządzenia i przepełnienie kostki;
• bardzo niskie ciśnienie atmosferyczne (typowe dla wysokich gór);
• napięcie sieciowe przekracza 220 V - w rezultacie wzrasta moc elementów grzejnych;
• błędy i awarie projektowe.

Prędzej czy później niemal każdy miłośnik domowego alkoholu myśli o zakupie lub wykonaniu kolumny destylacyjnej (RC) – urządzenia do produkcji czystego alkoholu. Należy zacząć od kompleksowego obliczenia podstawowych parametrów: mocy, wysokości, średnicy szuflady, objętości kostki itp. Informacje te będą przydatne zarówno dla tych, którzy chcą wykonać wszystkie elementy własnoręcznie, jak i dla tych, którzy planują zakup gotowej kolumny destylacyjnej (pomogą w dokonaniu wyboru i sprawdzeniu sprzedawcy). Nie dotykając cech konstrukcyjnych poszczególnych jednostek, rozważymy ogólne zasady budowania zrównoważonego systemu do rektyfikacji w domu.

Schemat działania kolumny

Charakterystyka rury (cara) i dyszy

Materiał. Rura w dużej mierze determinuje parametry kolumny destylacyjnej i wymagania stawiane wszystkim elementom aparatu. Materiałem do produkcji szuflady jest stal nierdzewna chromowo-niklowa - stal nierdzewna „food grade”.

Dzięki swojej neutralności chemicznej stal nierdzewna przeznaczona do kontaktu z żywnością nie wpływa na skład produktu, a to jest wymagane. Surowy zacier cukrowy lub odpady destylacyjne („głowy” i „ogony”) są destylowane do alkoholu, dlatego głównym celem rektyfikacji jest maksymalizacja oczyszczenia produktu z zanieczyszczeń, a nie zmiana właściwości organoleptycznych alkoholu w jednym kierunku lub inny. Niewłaściwe jest stosowanie miedzi w klasycznych kolumnach destylacyjnych, gdyż materiał ten nieznacznie zmienia skład chemiczny napoju i nadaje się do produkcji destylatora (zwykły destylator bimberu) lub kolumny zaciernej (szczególny przypadek rektyfikacji).

Zdemontowana rura kolumny z dyszą zamontowaną w jednej z szuflad

Grubość. Szuflada wykonana jest z rury nierdzewnej o grubości ścianki 1-1,5 mm. Grubsza ściana nie jest potrzebna, ponieważ spowoduje to, że konstrukcja będzie droższa i cięższa, nie zapewniając żadnych korzyści.

Parametry dyszy. Niewłaściwe jest mówienie o charakterystyce kolumny bez odniesienia do dyszy. Podczas prostowania w domu stosuje się dysze o powierzchni styku od 1,5 do 4 metrów kwadratowych. m/litr Wraz ze wzrostem powierzchni styku wzrasta również zdolność oddzielania, ale wydajność maleje. Zmniejszenie powierzchni prowadzi do zmniejszenia zdolności oddzielania i wzmacniania.

Wydajność kolumny początkowo wzrasta, ale później, aby utrzymać moc wyjściową, operator jest zmuszony zmniejszyć wydajność ekstrakcji. Oznacza to, że istnieje pewien optymalny rozmiar dyszy, który zależy od średnicy kolumny i pozwoli uzyskać najlepszą kombinację parametrów.

Wymiary wypełnienia spiralno-pryzmatycznego (SPN) powinny być około 12-15 razy mniejsze niż średnica wewnętrzna kolumny. Dla rur o średnicy 50 mm - 3,5x3,5x0,25 mm, dla 40 - 3x3x0,25 mm, a dla 32 i 28 - 2x2x0,25 mm.

W zależności od wykonywanych zadań zaleca się stosowanie różnych osprzętów. Na przykład przy przygotowywaniu wzmocnionych destylatów często stosuje się miedziane pierścienie o średnicy i wysokości 10 mm. Oczywiste jest, że w tym przypadku celem nie jest zdolność układu do oddzielania i wzmacniania, ale zupełnie inne kryterium - katalityczna zdolność miedzi do usuwania związków siarki z alkoholu.

Opcje dyszy spiralnej pryzmatycznej

Nie powinieneś ograniczać swojego arsenału do jednego, nawet najlepszego przywiązania, po prostu ich nie ma. Są takie, które są najbardziej odpowiednie do rozwiązania każdego konkretnego problemu.

Nawet niewielka zmiana średnicy kolumny poważnie wpływa na parametry. Aby ocenić, wystarczy pamiętać, że moc nominalna (W) i wydajność (ml/godz.) są liczbowo równe polu przekroju kolumny (mm2), a zatem są proporcjonalne do kwadratu średnica. Zwróć na to uwagę przy wyborze szuflady, zawsze bierz pod uwagę średnicę wewnętrzną i porównaj opcje według niej.

Zależność mocy od średnicy rury

Wysokość rury. Aby zapewnić dobrą zdolność retencji i separacji, niezależnie od średnicy, wysokość kolumny destylacyjnej powinna wynosić od 1 do 1,5 m. Jeżeli jest mniejsza, nie będzie wystarczającej przestrzeni dla gromadzących się podczas pracy olejów fuzlowych, w efekcie olej fuzlowy zacznie przedostawać się do selekcji. Kolejnym minusem jest to, że głowy nie będą wyraźnie podzielone na frakcje. Jeżeli wysokość rury będzie większa, nie doprowadzi to do znaczącej poprawy wydajności oddzielania i zatrzymywania systemu, ale zwiększy czas destylacji, a także liczbę „głowic” i „zagłówków”.Innymi słowy, wraz ze wzrostem wysokości rury wydajność oddzielania kolumny destylacyjnej wzrasta z każdym dodatkowym centymetrem spadku. Efekt zwiększenia rury z 50 cm do 60 cm jest o rząd wielkości większy niż ze 140 cm do 150 cm.

Objętość sześcianu dla kolumny destylacyjnej

Aby zwiększyć uzysk wysokiej jakości alkoholu, ale aby zapobiec przepełnieniu kolumny fuzlowej, objętość (wypełnienie) surowego alkoholu w kostce ogranicza się do zakresu 10-20 objętości upakowania. Dla kolumn o wysokości 1,5 m i średnicy 50 mm - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.

Biorąc pod uwagę, że kostka jest wypełniona w 2/3 objętości, pojemnik 40-80 litrów nadaje się na kolumnę o wewnętrznej średnicy szuflady 50 mm, pojemnik 30-50 litrów na 40 mm, pojemnik 20 -30-litrowa kostka na 32 mm i szybkowar na 28 mm.

Stosując kostkę o objętości bliższej dolnej granicy zalecanego zakresu, można bezpiecznie wyjąć jedną szufladę i zmniejszyć wysokość do 1-1,2 metra. W rezultacie pąkli będzie stosunkowo niewiele do przebicia się do selekcji, ale objętość „zagłówków” zauważalnie się zmniejszy.

Źródło i moc ogrzewania kolumny

Typ płyty. Przeszłość bimbru prześladuje wielu początkujących, którzy wierzą, że jeśli wcześniej do podgrzewania bimberu używali kuchenki gazowej, indukcyjnej lub konwencjonalnej, to mogą zostawić to źródło dla kolumny.

Proces rektyfikacji znacznie różni się od destylacji, wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane i ogień nie zadziała. Należy zapewnić płynną regulację i stabilność dostarczanej mocy grzewczej.

Nie stosuje się pieców elektrycznych działających na termostat w trybie start-stop, ponieważ w przypadku krótkotrwałej przerwy w dostawie prądu para przestanie napływać do kolumny, a flegma zapadnie się w kostkę. W takim przypadku będziesz musiał ponownie rozpocząć prostowanie - z kolumną pracującą nad sobą i wybierając „głowice”.

Kuchenka indukcyjna to wyjątkowo prymitywne urządzenie, w którym moc zmienia się stopniowo o 100-200 W, a przy prostowaniu trzeba zmieniać moc płynnie, dosłownie o 5-10 W. I jest mało prawdopodobne, że uda się ustabilizować ogrzewanie niezależnie od wahań napięcia wejściowego.

Kuchenka gazowa z 40-procentowym surowym alkoholem wlanym do kostki i 96-stopniowym produktem na wylocie stwarza śmiertelne zagrożenie, nie mówiąc już o wahaniach temperatury ogrzewania.

Optymalnym rozwiązaniem jest wbudowanie w kostkę kolumny elementu grzejnego o wymaganej mocy, a do regulacji zastosowanie przekaźnika ze stabilizacją napięcia wyjściowego, np. RM-2 16A. Możesz także wziąć analogi. Najważniejsze jest uzyskanie ustabilizowanego napięcia na wyjściu i możliwość płynnej zmiany temperatury grzania o 5-10 W.

Zasilanie dostarczone. Aby ogrzać kostkę w akceptowalnym czasie, należy przejść od mocy 1 kW na 10 litrów surowego alkoholu. Oznacza to, że na kostkę 50-litrową napełnioną 40 litrami potrzeba minimum 4 kW, 40 litrów - 3 kW, 30 litrów - 2-2,5 kW, 20 litrów - 1,5 kW.

Przy tej samej objętości kostki mogą być niskie i szerokie, wąskie i wysokie. Wybierając odpowiedni pojemnik należy wziąć pod uwagę, że kostka często wykorzystywana jest nie tylko do rektyfikacji, ale także do destylacji, dlatego też stosowane są najbardziej rygorystyczne warunki, aby dostarczana moc nie doprowadziła do gwałtownego spieniania się z emisją rozprysków z kostki do przewodu pary.

Ustalono eksperymentalnie, że przy głębokości umieszczenia elementu grzejnego wynoszącej około 40-50 cm normalne wrzenie występuje, jeśli na 1 m2. cm lustra masowego odpowiada za nie więcej niż 4-5 W mocy. Wraz ze spadkiem głębokości dopuszczalna moc wzrasta, a wraz ze wzrostem głębokości maleje.

Istnieją inne czynniki, które wpływają na zachowanie wrzenia: gęstość, lepkość i napięcie powierzchniowe cieczy. Zdarza się, że emisja następuje pod koniec destylacji zacieru, kiedy gęstość wzrasta. Dlatego przeprowadzenie procesu rektyfikacji na granicy dozwolonego zakresu jest zawsze obarczone problemami.

Zwykłe kostki cylindryczne mają średnicę 26, 32, 40 cm, w oparciu o dopuszczalną moc na powierzchnię lustra sześcianu o średnicy 26 cm, będzie ona normalnie pracować z mocą grzewczą do 2,5 kW na 30 cm - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW .

Trzecim czynnikiem decydującym o mocy grzewczej jest wykorzystanie jednego ze boków kolumny bez dyszy jako zbiornika pary suchej w celu zwalczania porywania mgły. Aby to zrobić, konieczne jest, aby prędkość pary w rurze nie przekraczała 1 m/s, przy 2-3 m/s działanie ochronne słabnie, a przy wyższych wartościach para będzie napędzać refluks w górę rury i wrzuć to do selekcji.

Wzór do obliczania prędkości pary:

V = N * 750 / S (m/s),

• N – moc, kW;
• 750 – wytwarzanie pary (cm sześciennych/s kW);
• S – powierzchnia przekroju kolumny (mm2).

Rura o średnicy 50 mm poradzi sobie z porywaniem rozprysków po podgrzaniu do 4 kW, 40-42 mm - do 3 kW, 38 - do 2 kW, 32 - do 1,5 kW.

Na podstawie powyższych rozważań dobieramy objętość, wymiary kostki, moc grzania i destylacji. Wszystkie te parametry są zgodne ze średnicą i wysokością kolumny.

Obliczanie parametrów chłodnicy zwrotnej kolumny destylacyjnej

Moc chłodnicy zwrotnej dobiera się w zależności od rodzaju kolumny destylacyjnej. Jeśli budujemy kolumnę z odciągiem cieczy lub pary poniżej deflegmatora, to wymagana moc nie może być mniejsza niż moc znamionowa kolumny. Zazwyczaj w takich przypadkach jako kondensator stosuje się lodówkę Dimroth o mocy użytkowej 4-5 watów na 1 m2. cm powierzchni.

Jeżeli kolumna z ekstrakcją pary jest wyższa niż deflegmator, wówczas obliczona moc wynosi 2/3 mocy nominalnej. W takim przypadku możesz użyć Dimrot lub „twórcy koszul”. Moc użytkowa krawca jest niższa niż w przypadku dimrota i wynosi około 2 watów na centymetr kwadratowy.

Przykład lodówki Dimroth dla kolumny

Wtedy wszystko jest proste: podziel moc znamionową przez moc użytkową. Na przykład dla kolumny o średnicy wewnętrznej 50 mm: 1950/5 = 390 m2. cm powierzchni Dimrot lub 975 mkw. patrz „producent koszul”. Oznacza to, że lodówkę Dimrot można wykonać z rury 6x1 mm o długości 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 cm dla pierwszej opcji, biorąc pod uwagę współczynnik bezpieczeństwa 3 metry. W przypadku drugiej opcji pomnóż przez dwie trzecie: 258 * 2 / 3 = 172 cm, biorąc pod uwagę współczynnik bezpieczeństwa wynoszący 2 metry.

Koszula do kolumny 52 x 1 – 975 / 5,2 / 3,14 = 59 cm * 2/3 = 39 cm, ale to dotyczy pomieszczeń z wysokimi sufitami.

„Wytwórca koszul”

Obliczanie lodówki jednorazowej

Jeśli jednostka o przepływie bezpośrednim jest używana jako chłodnica końcowa w kolumnie destylacyjnej z ekstrakcją cieczy, wówczas wybierana jest najmniejsza i najbardziej kompaktowa opcja. Wystarczająca jest moc 30-40% mocy znamionowej kolumny.

W szczelinie między płaszczem a rurą wewnętrzną wykonuje się lodówkę z przepływem bezpośrednim bez spirali, następnie do płaszcza wprowadza się selekcję, a rurą środkową doprowadza się wodę chłodzącą. W tym przypadku koszulka jest przyspawana do rury doprowadzającej wodę do chłodnicy zwrotnej. Jest to mały „ołówek” o długości około 30 cm.

Jeśli jednak do destylacji i rektyfikacji używana jest ta sama jednostka o przepływie bezpośrednim, będąc jednostką uniwersalną, wynikają one nie z potrzeby dozownika, ale z maksymalnej mocy grzewczej podczas destylacji.

Aby wytworzyć turbulentny przepływ pary w lodówce, umożliwiający intensywność wymiany ciepła co najmniej 10 W/m2. cm, należy zapewnić prędkość pary około 10-20 m/s.

Zakres możliwych średnic jest dość szeroki. Minimalną średnicę określa się na podstawie warunków, w których nie wytwarza się dużego nadciśnienia w sześcianie (nie więcej niż 50 mm słupa wody), a maksymalną poprzez obliczenie liczby Reynoldsa na podstawie minimalnej prędkości i maksymalnego współczynnika lepkości kinematycznej oparów.

Możliwy projekt lodówki jednorazowej

Aby nie wdawać się w niepotrzebne szczegóły, podamy najczęstszą definicję: „Aby utrzymać turbulentny reżim ruchu pary w rurze, wystarczy, aby średnica wewnętrzna (w milimetrach) była nie większa niż 6 razy moc grzewcza (w kilowatach).”

Aby zapobiec przewietrzeniu płaszcza wodnego, należy utrzymywać prędkość liniową wody na poziomie co najmniej 11 cm/s, jednak nadmierne zwiększenie prędkości będzie wymagało wysokiego ciśnienia w sieci wodociągowej. Dlatego uważa się, że optymalny zakres wynosi od 12 do 20 cm/s.

Aby skroplić parę i schłodzić kondensat do akceptowalnej temperatury, należy dostarczyć wodę o temperaturze 20 ° C w objętości około 4,8 cm3 / s (17 litrów na godzinę) na każdy kilowat dostarczonej energii. W takim przypadku woda nagrzeje się o 50 stopni – aż do 70°C. Naturalnie zimą będziesz potrzebować mniej wody, a przy korzystaniu z autonomicznych systemów chłodzenia około półtora razy więcej.

Na podstawie poprzednich danych można obliczyć pole przekroju szczeliny pierścieniowej i średnicę wewnętrzną płaszcza. Należy również wziąć pod uwagę dostępny asortyment rur. Obliczenia i praktyka wykazały, że szczelina 1-1,5 mm jest wystarczająca, aby spełnić wszystkie niezbędne warunki. Odpowiada to parom rur: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 i 20x1 - 25x1,5, które pokrywają cały zakres wydajności stosowanych w domu.

Jest jeszcze jeden ważny szczegół jednostki przepływu bezpośredniego - spirala nawinięta na rurę parową. Taka spirala jest wykonana z drutu o średnicy zapewniającej odstęp 0,2-0,3 mm od wewnętrznej powierzchni koszuli. Jest nawijany w odstępach równych 2-3 średnicom rury parowej. Głównym celem jest centrowanie rury parowej, w której podczas pracy panuje wyższa temperatura niż w rurze płaszczowej. Oznacza to, że na skutek rozszerzalności cieplnej rura parowa wydłuża się i wygina, opierając się o płaszcz, powodując martwe strefy, które nie są myte przez wodę chłodzącą, w wyniku czego wydajność lodówki gwałtownie spada. Dodatkowymi zaletami uzwojenia spiralnego jest wydłużenie drogi i powstawanie turbulencji w przepływie wody chłodzącej.

Prawidłowo zaprojektowana jednostka z przepływem bezpośrednim może zużywać do 15 watów/m2. cm powierzchni wymiany ciepła, co zostało potwierdzone doświadczalnie. Aby określić długość chłodzonej części jednostki bezpośredniego przepływu, użyjemy mocy nominalnej 10 W / m2. cm (100 cm2/kW).

Wymagana powierzchnia wymiany ciepła jest równa mocy grzewczej w kilowatach pomnożonej przez 100:

S = P * 100 (cm2).

Obwód zewnętrzny rury parowej:

Lokr = 3,14 * D.

Wysokość płaszcza chłodzącego:

H = S / Jagnięcina.

Ogólny wzór obliczeniowy:

H = 3183 * P/D (moc w kW, wysokość i średnica zewnętrzna rury parowej w milimetrach).

Przykład obliczenia przepływu bezpośredniego

Moc grzewcza – 2 kW.

Istnieje możliwość zastosowania rur 12x1 i 14x1.

Powierzchnie przekrojowe - 78,5 i 113 metrów kwadratowych. mm.

Objętość pary – 750 * 2 = 1500 metrów sześciennych. cm/s.

Prędkości pary w rurach: 19,1 i 13,2 m/s.

Rura 14x1 wygląda lepiej, ponieważ pozwala zachować rezerwę mocy, pozostając w zalecanym zakresie prędkości pary.

Sparowana rura do koszuli ma wymiary 18x1, szczelina pierścieniowa będzie wynosić 1 mm.

Prędkość dostarczania wody: 4,8 * 2 = 9,6 cm3/s.

Powierzchnia szczeliny pierścieniowej wynosi 3,14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47,1 m2. mm = 0,471 kwadratowy cm.

Prędkość liniowa – 9,6 / 0,471 = 20 cm/s – wartość mieści się w zalecanych granicach.

Jeśli szczelina pierścieniowa wynosiła 1,5 mm - 13 cm/s. W przypadku 2 mm prędkość liniowa spadłaby do 9,6 cm/s i konieczne byłoby dostarczanie wody powyżej nominalnej objętości, wyłącznie po to, aby zapobiec zapowietrzeniu lodówki – bezsensowna strata pieniędzy.

Wysokość koszuli - 3183 * 2 / 14 = 454 mm lub 45 cm Nie jest potrzebny żaden współczynnik bezpieczeństwa, wszystko jest brane pod uwagę.

Wynik: 14x1-18x1 o wysokości chłodzonej części 45 cm, nominalne zużycie wody - 9,6 metra sześciennego. cm/s lub 34,5 litrów na godzinę.

Przy znamionowej mocy grzewczej 2 kW lodówka przy dobrym zapasie wyprodukuje 4 litry alkoholu na godzinę.

Skuteczna i zrównoważona jednostka destylacyjna z przepływem bezpośrednim musi mieć stosunek wydajności ekstrakcji do mocy grzewczej i zużycia wody do chłodzenia wynoszący 1 litr/godzinę - 0,5 kW - 10 litrów/godzinę. Jeśli moc będzie większa, straty ciepła będą duże, natomiast jeśli moc będzie mała, użyteczna moc grzewcza spadnie. Jeśli natężenie przepływu wody jest wyższe, pompa o przepływie bezpośrednim ma nieefektywną konstrukcję.

Kolumnę destylacyjną można stosować jako kolumnę zacierową. Sprzęt do kolumn zaciernych ma swoją własną charakterystykę, ale druga destylacja różni się głównie technologią. Przy pierwszej destylacji funkcji jest więcej i poszczególne składniki mogą nie mieć zastosowania, ale to już temat na inną dyskusję.

Bazując na rzeczywistych potrzebach gospodarstwa domowego i istniejącym asortymencie rur, obliczymy typowe opcje dla kolumny destylacyjnej, stosując podaną metodologię.

P.S. Chcielibyśmy wyrazić naszą wdzięczność użytkownikowi naszego forum za usystematyzowanie materiału i pomoc w przygotowaniu artykułu.

Kolumna destylacyjna

Przemysłowe kolumny destylacyjne

Kolumna destylacyjna- aparat przeznaczony do rozdzielania mieszanin ciekłych, których składniki mają różną temperaturę wrzenia. Klasyczna kolumna to pionowy cylinder z urządzeniami kontaktowymi wewnątrz. Rektyfikacja (od łacińskiego rectus – prosto i facio – do) to proces wymiany ciepła i masy, w wyniku którego następuje osobna kondensacja składników pary.

Aplikacja na skalę przemysłową

Rektyfikacja znana jest od początku XIX wieku jako jeden z najważniejszych procesów technologicznych, głównie w przemyśle alkoholowym i naftowym. Obecnie rektyfikację coraz częściej stosuje się w różnych dziedzinach technologii chemicznej, gdzie bardzo ważna jest izolacja składników w czystej postaci (w produkcji syntez organicznych, izotopów, polimerów, półprzewodników i różnych innych substancji o wysokiej czystości). Rektyfikacja to proces powtarzalnego odparowania i skraplania, podczas którego pierwotna mieszanina jest rozdzielana na 2 lub więcej składników, faza gazowa jest nasycana wysoce lotnym (niskowrzącym) składnikiem(ami), a ciekła część mieszaniny jest nasycony wysoce lotnym (wysokowrzącym) składnikiem(ami).

Zasada działania

Uproszczony schemat technologiczny ciągłej rektyfikacji

Początkowa mieszanina, ogrzana do temperatury zasilania tf w fazie gazowej, parowo-ciekłej lub ciekłej, wchodzi do kolumny jako surowiec (Gf). Strefę, do której dostarczana jest energia, nazywa się parowaniem, ponieważ zachodzi w niej proces parowania - jednorazowe oddzielenie pary od cieczy.

Para unosi się na szczyt kolumny, jest schładzana i skraplana w chłodnicy-skraplaczu i zawracana do górnej płyty kolumny w postaci refluksu. Zatem w górnej części kolumny (wzmacniającej) pary przemieszczają się w przeciwprądzie (z dołu do góry), a ciecz spływa w dół (z góry na dół).

Spływając po płytach ciecz wzbogaca się w składniki wysokowrzące, a im wyżej pary unoszą się do góry kolumny, tym bardziej wzbogacają się w składniki niskowrzące. W ten sposób produkt usuwany ze szczytu kolumny jest wzbogacany w składnik niskowrzący. Produkt usunięty ze szczytu kolumny nazywany jest destylatem. Część destylatu skroplona w skraplaczu i zawrócona z powrotem do kolumny nazywana jest refluksem lub refluksem. Stosunek ilości refluksu zawróconego do kolumny i ilości pobranego destylatu nazywany jest stosunkiem refluksu.

Aby wytworzyć przepływ pary w górę w dolnej (dolnej, odpędowej) części kolumny destylacyjnej, część dolnej cieczy jest przesyłana do wymiennika ciepła, a powstała para jest wprowadzana z powrotem pod dolną płytę kolumny.

W ten sposób w sześcianie kolumny powstają 2 strumienie: 1 strumień - ciecz spływająca z góry (ze strefy zasilania + nawadniania) 2 strumień - para unosząca się z dołu kolumny.

Ciecz denna spływająca po płytach wzbogacona jest w składnik wysokowrzący, a pary w składnik niskowrzący.

(I. A. Aleksandrow Aparatura rektyfikacyjna i absorpcyjna, Chemia, Moskwa, 1971)

Jeżeli produkt destylatowy składa się z dwóch składników, produktami końcowymi są destylat pochodzący ze szczytu kolumny i z dołu (mniej lotny ciekły składnik wypływający z dna kolumny). Sytuacja staje się bardziej skomplikowana, jeśli konieczne jest rozdzielenie mieszaniny składającej się z dużej liczby frakcji. W tym przypadku stosuje się urządzenia podobne do pokazanych na zdjęciu.

Odmiany

Ze względu na zasadę działania instalacje rektyfikacyjne dzielą się na okresowe i ciągłe. W instalacjach ciągłych oddzielana surowa mieszanina wprowadzana jest do kolumny i w sposób ciągły usuwane są z niej produkty separacji. W instalacjach okresowych do kostki jednocześnie ładuje się rozdzielaną mieszaninę i prowadzi się rektyfikację aż do uzyskania produktów o zadanym składzie końcowym.

Konstrukcje

Przemysłowe kolumny destylacyjne mogą osiągnąć 80 metrów wysokości i ponad 6,0 ​​metrów średnicy. W kolumnach destylacyjnych jako urządzenia kontaktowe stosuje się płytki, od których pochodzi nazwa terminu chemicznego, oraz uszczelnienia. Dysza wypełniająca kolumnę może być metalowa, ceramiczna, szklana i inne elementy o różnych kształtach. Na rozwiniętej powierzchni tych elementów następuje kondensacja.

Według szeregu normalnych średnic, urządzenia kolumnowe wykonywane są o średnicach: 0,4 m 0,6 m 0,8 m 1,0 m 1,2 m 1,4 m 1,6 m 1,8 m 2,0 m 2,2 m 2 ,4 m 2,6 m 2,8 m 3,0 m 3,2 m 3,4 m 3,6 m 3,8 m 4,0 m 4,5 m 5,0 m 5,5 m 6,0 m 6,4 m 7,0 m 8,0 m

Literatura

I. A. Aleksandrow Aparatura do rektyfikacji i absorpcji, Chemia, Moskwa, 1971

Destylacja
Teoria	Prawo Raoulta · Prawo Daltona · Prawa Konovalova · Płyta teoretyczna · Ciśnienie cząstkowe
W przemyśle	Kolumna destylacyjna
W laboratorium	Parownik obrotowy
Odmiany	Destylacja sucha Destylacja próżniowa Destylacja z parą wodną

Fundacja Wikimedia. 2010.

Zobacz, czym jest „kolumna destylacyjna” w innych słownikach:

Kolumna destylacyjna- [GOST 16332 70] Tematy: sprzęt kolumnowy...

Kolumna destylacyjna- rektifikavimo kolona statusas T sritis chemija apibrėžtis Kolona, ​​​​kurioje vyksta rektifikavimas. atitikmenys: pol. kolumna prostownicza rus. Kolumna destylacyjna … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Kolumna destylacyjna- rektifikavimo kolona statusas T sritis Energetika apibrėžtis Aparatas, perskiriantis nevienodą virimo temperatūrą turinčių skysčių mišinius. Dažniausiai vartojama nuolatinio veikimo lėkštinė rektifikacinė kolona – cilindras, kurio viduje… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Kolumna destylacyjna- instalację rektyfikacyjną w postaci pionowego pustego cylindra, wewnątrz którego znajdują się płyty z urządzeniami do odparowania cieczy i skraplania pary; Zobacz także: Kolumna ekstrakcyjna, kolumna destylacyjna... Encyklopedyczny słownik metalurgii

Kolumna destylacyjna- kolumna alkoholowa... Słownik synonimów chemicznych I

kolumna destylacyjna ze zwilżoną powierzchnią- kolumna kontaktu z powierzchnią - Tematy przemysł naftowy i gazowniczy Synonimy kolumna kontaktu z powierzchnią EN kolumna z powierzchnią zwilżoną ... Przewodnik tłumacza technicznego

kolumna destylacyjna (do destylacji frakcyjnej)- - Tematy przemysł naftowy i gazowy PL wieża frakcjonująca ... Przewodnik tłumacza technicznego

Kolumna destylacyjna Widmera- - Tematy przemysł naftowy i gazowy EN Kolumna Widmera ... Przewodnik tłumacza technicznego

kolumna destylacyjna z obrotowym pasem- - Tematy przemysł naftowy i gazowy EN kolumna destylacyjna z wirującym pasmem ... Przewodnik tłumacza technicznego

kolumna destylacyjna z obracającymi się koncentrycznymi rurkami- - Tematy przemysł naftowy i gazowy EN kolumna destylacyjna z obrotową rurą koncentryczną ... Przewodnik tłumacza technicznego