Стандартні колони ректифікації типу комсомолець. Експрес-курс ректифікації. Для чого потрібна колона ректифікації

Ректифікаційна колона розроблена майже 200 років тому і за свою історію справно послужила людям для одержання очищених рідин різного типу.

Основне призначення такої установки - це промислове виробництво (нафтопереробка, хімічна індустрія, нафтохімія, пивоваріння тощо).
У побуті невеликі пристрої активно використовують любителі якісного самогону. Покупні чи саморобні колони дозволяють отримати практично чистий спирт у домашніх умовах.

Як працює цей пристрій докладно розглянемо у цій статті.

Ректифікаційний апарат колонного типу чи просто ректифікаційна колонаявляє собою вертикально встановлений циліндр, усередині якого за допомогою різних пристроївта вузлів досягається очищення рідин.

Важливо!Механізм очищення полягає в процесі ректифікації, тобто. розділення багатокомпонених сумішей в результаті теплового та масового обміну контактуючих потоків пари та рідини.

Будь-яка рідина неоднорідного складу є сумішшю декількох компонентів.

Так самогон є сумішшю етилового та інших спиртів, ефірів, альдегідів, сивушних олій та інших речовин:

1. Кожен компонент має свою температуру кипіння та питому вагу.
2. За останнім показником проводиться розподіл на легкі та важкі фракції.
3. При нагріванні до температури кипіння рідина перетворюється на пару, яка також характеризується різною питомою вагою, що визначає їх леткість.
4. Рідини з низькою температурою кипіння (низькокиплячі) виділяє легколетюча пара, а висококиплячі компоненти - пари, що важко летять.

Процес ректифікації ґрунтується на протилежному напрямку потоків пари та рідини (флегми, що утворюється в результаті конденсації пари), що видно на схемі.

Пара прямує вгору, а рідина скочується вниз. Ці природні потоки у вертикальному циліндрі контактують один з одним, що за законами фізики супроводжується тепловим та масовим обміном, що прагнуть врівноважити систему.

• Пар, піднімаючись трубою, збагачується легколетючими компонентами, втрачаючи більш важкі, важколеткі інгредієнти, які розчиняються і конденсуються в менш нагрітій рідині і спрямовуються разом з нею вниз.
• При достатній висоті циліндра до верху повинен дійти тільки один, легколетюча пара.
• Тут його можна штучно конденсувати, перетворюючи на однорідну рідину.
• Рідина, що стікається в нижню частину, знову розігрівається, і стартує новий цикл ректифікації.

Таким чином, забезпечується багаторазовість процесу, що дозволяє максимально очистити всю рідину, виділивши найбільш легку фракцію.

У нафті це бензин, у самогоні – етиловий спирт.

Принцип роботи

Ректифікаційна колона дозволяє реалізувати процес ректифікації практично. Конструктивно вона є циліндром, в якому розташовується куб, куди подається і де розігрівається рідина, і дефлегматор, де утворюється рідкий конденсат (флегма).

Крім того, передбачаються контактні елементи, що забезпечують процес конденсації, збирання рідини та повторного випаровування.

1. Працює колона ректифікації наступним чином:
2. Куб заповнюється вихідною сировиною (приблизно на 2/3 обсягу) та розігрівається до температури кипіння рідини.
3. Випаровування піднімається вгору, а зустрівшись з дефлегматором, частково конденсується, перетворюючись на флегму, яка стікає по стінках циліндра вниз.
4. Даний процес у міру підйому пари по циліндру відбувається кілька разів, причому спочатку конденсуються найважчі фракції. До верху колони доходить найлегша фракція.
5. Під час роботи установки, в її циліндрі одночасно знаходяться пари, флегма, вихідна сировина та очищений, кінцевий продукт. Пари та флегма створюють взаємно протилежні потоки.

У початковий період (до стабілізації процесу) рекомендується не проводити відбір кінцевого продукту, який збагачує флегму та прискорює досягнення рівноважного режиму тепломасообміну.Довідка!

Ефективність роботи колони можна сказати флегмовим числом, тобто. ставленням обсягу флегми до кількості готового продукту, що відводиться.

Для стабільної роботи установки цей показник підтримується лише на рівні 3, що забезпечує при обороті трохи більше 25% очищеної рідини.

Флегма, опустившись донизу, знову нагрівається до кипіння. Чергова порція пари піднімається нагору, починаючи новий цикл.

Більш легкі фракції (метиловий спирт, ефіри, альдегіди) розподіляються вздовж труби. Вони поступово стікають донизу при врівноважуванні температури протягом 9-12 хвилин. Загальна тривалість розігріву куба становить 25-55 хвилин.

Різниця між дистиляцією та ректифікацією спирту

Найбільш поширеними способами очищення рідин є дистиляціяі ректифікація. Ці технології багато в чому схожі, що часом викликає поєднання понять, що не так.

Принципові відмінності у механізмі процесу призводять до того, що кінцевий продукт при ректифікації має значно глибше очищення та високу якість порівняно з дистиляцією.

Справа в тому, що при дистиляції навіть кипляча рідина частково випаровується, а значить, у будь-якому випадку, певна кількість різних фракцій виявляється в очищеній рідині. Для того, щоб досягти хорошої якості, потрібно проведення до 6-7 процедур.

Ректифікація забезпечує отримання чистого однорідного продукту за один прохід.При очищенні самогону вказаний ефект суттєво позначається на міцності:

1. Так, при одній дистиляційній перегонці вона не перевищує 35-40%, при двох – до 50-55%, трьох – до 70%.
2. Фортеця 90-95% (спирт) досягається після щонайменше 5 перегонок.
3. Ректифікаційна колона дозволяє одержати практично чистий спирт за цикл. Крім того, при дистиляції зберігається смак і запах вихідної сировини.

Спосіб дистиляції має і певні позитивні сторони:

• Навіть численні перегонки за дотримання технології дозволяють втрачати трохи більше 20-22% рідини.
• Втрати в установках ректифікації значно вищі - можуть досягати 32-35%.
• Слід зазначити і простоту технології. Ректифікація вимагає значно складнішого та дорогого обладнання.

Подивіться відео, в якому досвідчений самогонник порівнює процеси дистиляції та ректифікації та дає поради щодо вибору апарату для перегонки самогону:

Важливі характеристики колони

Загальний принцип конструювання сучасних колон ректифікації зберігається незмінним. Метою вдосконалення установок стає підвищення продуктивності, глибини очищення, виходу та стабільності якості кінцевого продукту.

Рішення поставлених завдань досягається рухом у кількох напрямках.

Розміри та матеріали

Для дотримання всіх технологічних режимів важливо мати максимально можливу висоту робочого циліндра та оптимальне поєднання її з діаметром.

За розміром різняться:

1. промислові,
2. побутові установки.

Для домашніх умов потрібні мініатюрні апарати.

Їхня висота знаходиться в межах 1,2-1,6 м. При менших розмірах якісного поділу фракцій досягти неможливо. Діаметр труби може становити від 3-5 см до 0,3-0,5 м-коду.

Важливо!Найкращий матеріал для виготовлення колони – нержавіючі сплави з дозволом використання у харчовій промисловості. Вони не виділяють шкідливих речовин за будь-яких, агресивних впливів.

Нагрівальна система

При організації нагрівання куба з сировиною важливе значення мають 2 фактори:

• достатня потужність,
• можливість плавного регулювання.

Газове джерело енергії складно регулювати, тому частіше використовуються електричні нагрівальні елементи (ТЕНы). Нормальна потужність встановлюється з розрахунку 4 кВт на куб об'ємом 50 л.

Продуктивність

Вона безпосередньо пов'язана з потужністю ТЕНів та розмірів колони. Чим швидше переміщатимуться потоки по трубі, тим вища продуктивність.

Крім того, вона підвищується при використанні безперервної технології, для чого передбачаються спеціальні пристрої для подачі сировини та своєчасного відведення готового продукту.

Якість очищення

Воно залежить від кількості одночасно протікають процесів конденсації за один прохід циліндра, що визначається кількістю відповідних контактних елементів.

У хороших установкахвстановлюється щонайменше 7-8 таких зон.

Контроль процесу

Для забезпечення необхідного контролю у всіх зонах встановлюються термометри. Для підтримки стабільного режиму вмонтовується автоматична система.

Тиск

Ректифікаційний процес протікатиме нормально за підтримки стабільного внутрішнього тиску в інтервалі 725-785 мм.рт.ст.

При цьому підвищений тискзабезпечується у нижній частині, де накопичуються важкі фракції, а мінімальне – нагорі, куди прямує легка пара.

У промислових установках зверху колони взагалі може створюватися вакуум, але раціонально підтримувати нормальний атмосферний тиск.

При експлуатації колон ректифікації треба враховувати, що найбільш активно процес протікає при стабілізації умов і рівності температур зустрічних потоків.

Швидкість стабілізації режиму вважається одним із найважливіших показниківякісної, сучасної установки.

Контактні пристрої (тарілки та насадки)

Контактні елементи в колоні ректифікації беруть участь у формуванні балансу рідини і пари, а також в концентрації пари.

Кожен такий елемент обмежує певну зону, в якій протікає своєрідний цикл дистиляції – випаровування та подальша конденсація окремої фракції, при цьому часто пара перетинає цей кордон і рухається вгору, залучаючи до свого потоку легколеткі компоненти.

У будь-якій подібній зоні встановлюється певна рівновага.

У початковий період (до стабілізації процесу) рекомендується не проводити відбір кінцевого продукту, який збагачує флегму та прискорює досягнення рівноважного режиму тепломасообміну.Основний ефект забезпечується за рахунок збільшення площі фазних контактів, що активізує тепловий та масовий обмін.

Основними є такі контактні елементи:

1. Теоретична тарілка. По суті, це сформована рівноважна зона без встановлення додаткової деталі. Для одержання добре очищеного алкогольного напою організується від 24 до 32 таких зон.
2. Фізичні тарілки.Це справжня деталь тарілчастої форми, у якій накопичується рідинний шар. Пара вимушено проходь крізь нього, що проявляється численними пухирцями. Даний варіант забезпечує досить велику контактну площу. Для отримання повноцінного чистого спирту в колоні треба встановити до 45-55 фізичних тарілок.
3. Насадки.Дані контактні елементи переважно призначені для забезпечення процесу конденсації пари. Вони набагато менше, ніж тарілки, чинять опір паровому потоку. У колонах можна використовувати кілька різновидів – кільце, сітка, спіраль. У саморобних апаратах нерідко ставиться "решета" - диск з численними отворами. Одним з кращих матеріалівдля насадок вважається мідь. Можна використовувати мідні метали або алюміній.

Тарілчасті контактні елементи монтуються в основному в промислових колонах, що мають велику висоту та достатній діаметр для їх встановлення.

У побутових апаратах (покупних та саморобних) пріоритет віддається насадкам, які можна закріпити у трубі діаметром 4-5 см.

Як досягти кращого результату?

При експлуатації колони ректифікації потрібно дотримуватися певних заходів, що дозволяють домагатися нормального режиму її роботи і отримання якісного кінцевого продукту.

Особливо слід виділити заходи у наступних напрямках.

Виняток «захлинування» установки

Ця «хвороба» пов'язана з уповільненням та припиненням стікання флегми, що призводить до її накопичення в циліндрі та блокування парового потоку. Внаслідок «захлинування» всередині колони підвищується тиск, з'являється гучне булькання та шум.

Явище може провокуватися такими причинами:

1. Перевищення допустимої швидкості руху парового потоку, що може викликатись надмірним нагріванням рідини в кубі;
2. Надмірне наповнення куба вихідною сировиною або засмічення в нижній зоні труби;
3. Занадто маленький тиск у нижній частині колони, що притаманно високогірних умов;
4. Підвищення напруги в електромережі живлення, що викликає незаплановане підвищення потужності нагрівального елемента;
5. Порушення у конструкції чи технології.

Уникнути цього неприємного явища допомагає встановлення автоматичного контролю та регулювання процесу. Особлива увага приділяється нагріванню сировини та наповненню куба.

Своєчасне виведення готового продукту та важких фракцій, що осідають.

У першому випадку, методика проста - на початковому етапі (до стабілізації температури і тиску) тільки чверть легколетких пар конденсується з кінцевим продуктом і виводиться назовні, а далі - відводиться максимальний обсяг.

Поява осаду з важких фракцій виявляти складніше. Орієнтуватися посідає запах і колір рідини у самому низу колони.

Правильна підготовка установки до пуску

Перед початком ректифікації необхідно перевірити стан апарату, перш за все герметичність колони. Для перевірки перекривається виведення готового продукту та закачується холодна вода.

Тільки переконавшись у герметичності установки можна приступати до заливання сировини та нагрівання куба.

Не слід чекати від побутового апарату чудес та заміни ним самогонного апарату. Мінімальна міцність вихідної рідини повинна бути не менше 30%, інакше на виході не вийде продукт, за міцністю близький до чистого спирту.

Важливо!Не слід в куб заливати брагу, яка не пройшла первинну дистиляцію.

При виготовленні установки власноруч не можна допускати втрати теплової енергії через корпус колони. Особливо важливо захистити нижню частину, тобто. зону до першого дефлегатора.

• пінопласт,
• пеноізол,
• сучасні утеплювачі фольговані.

Ректифікаційні колони дозволяють глибоко очистити рідину або виділити легку фракцію. У промислових умоввони знаходять застосування у багатьох галузях, зокрема. за їх допомогою забезпечується нафтопереробка, виготовляється якісний спирт.

У Останнім часомдосить багато людей не довіряють якості алкоголю, що пропонується магазинами, та й вартість такої продукції висока. Тому найчастіше на кухнях поруч із різними побутовими приладами можна побачити самогонний апарат. Адже домашні спиртові напої екологічно чисті і для здоров'я в розумних кількостях менш шкідливі. Однак перед усіма винокурами стоїть проблема: очищення алкоголю від шкідливих домішок та неприємного запаху. Досвідченими та економними господарями для цього застосовується колона ректифікації. Ну а новачкам, щоб не відставати від більш просунутих винокурів, потрібно дізнатися, що таке колона ректифікації в самогонному апараті.

Ректифікаційна колона дозволяє виробляти спиртові напої, такі як горілка, віскі, наливки високої очищення і високої міцності (до 97%). Пристрій звичайної колони ректифікації наступне:

1. Випарний куб.
2. Колона зі спеціальною насадкою, в якій тривають процеси тепломасообміну (царга).
3. Дефлегматор.
4. Вузол збору дистиляту.

Випарний куб

Випарний куб є ємністю, в якій нагрівається брага. У процесі цього вона випаровується, і пара піднімається колоною. Вгорі ректифікатора рідина поділяється окремі фракції.

Випарний куб нагрівають на будь-якому вигляді плит. А деякі його моделі передбачають наявність нагрівального приладу. Купівельний куб обов'язково оснащується термометром, який дозволяє вести контроль за нагріванням браги. Випарний куб абсолютно герметичний. Під час кипіння важливо, щоб рідина та пара залишалися всередині. Куб не можна заповнювати брагою більше ніж на 2/3 його обсягу, інакше рідина виплескуватиметься з ємності.

Царга

У цій частині колони ректифікації відбуваються такі процеси:

1. Брага, що знаходиться в кубі, під дією тепла випаровується і піднімається колоною. Там встановлено холодильник.
2. Дефлегматор забезпечує конденсацію парів спирту та отримання дистиляту.
3. Дистилят опускається спиртової колони. У цей момент відбувається зіткнення його з парою – тепломасообмін.
4. В результаті цього процесу частина фракції, що випаровується, йде вгору колони. Тут вона конденсується, а потім іде у канал відбору.

Не варто забувати, що якщо збільшити висоту колони, то тепломассобмен проходить активніше. Це призводить до того, що на виході виходить ректифікованіший спирт.

Ректифікаційна насадка

Ректифікаційна насадка має дві частини:

1. Вузол відбору спирту. У промисловій колоні ректифікації ця деталь забезпечена оглядовим склом, яке дозволяє визначити швидкість відбору спирту.
2. Дефлегматор. Іноді ця частина називається холодильником. Дефлегматор розташований вгорі колони ректифікації. Він потрібен для збирання самогонної пари і перетворення їх у флегму, яка відпускається вниз. Тут відбувається її збагачення парами спирту. Після того як флегма потрапить у вузол відбору, частина, що випаровується, виходить назовні.

Ректифікаційна колона влаштована просто, тому принцип роботи піддається нескладному пояснення. Цей механізм виконує функцію фільтра, в якому осідають сивушні олії. У ньому відбувається постійна взаємодія спиртових парів та рідини, іншими словами, ректифікація. Після того, як брага прогріється до 70 градусів у випарному кубі, спирт починає випаровуватися. Він піднімається трубою і опиняється в дефлегматоре. У цій частині з парою відбувається повторна конденсація при охолодженні водою. Конденсат (флегма) стікає і знову зустрічається з гарячою парою. Відбувається обмін між двома складовими – процес насичення флегми парою, а пара – рідиною, яка має низьку температуру кипіння.

Остаточна конденсація пари йде в холодильнику. На виході виходить очищений спирт, який стікає в ємність прийому. Вгорі колони ректифікації розташований атмосферний клапан. Він потрібен для того, щоб пари, що не мають у своєму складі спирту і не схильні до конденсації, залишали механізм.

Безперервна ректифікація йде за рахунок спеціальних контактних елементів - фізичних тарілок у покупних колонах ректифікації і металевих губок або скляних кульок у зразках, виготовлених своїми руками. Ці частини необхідні збільшення ефективності взаємодії пари і флегми.

Види колон

Існують такі види ректифікаційних колон:

1. Тарілчастого типу. Такі агрегати мають усередині тарілки, які встановлені на певній відстані. Там і здійснюється тепломасообмін. Ректифікаційні колони такого виду коштують дорого та досить громіздкі. Але мають головну гідність - фракції відокремлюються точно.
2. Насадний тип. Механізм має мідну насадку двох видів. Перший - це розсип дрібних елементів з нержавіючої сталі, що заповнює колону. Нерівномірне розміщення їх ускладнює прохід парів та відтік флегми. Другий тип – насадка Панченкова, яка здійснює ефективний тепломасообмін.

Чи можна зробити повноцінну колону ректифікації своїми руками?

У продажу є зручні та якісні самогонні апарати з колоною ректифікації. Але їхня вартість висока. Тому чоловіки, які вміють працювати з металами, можуть самостійно виготовити агрегат. Для створення колони застосовують матеріали, які не вступають у хімічні реакції зі спиртом і не виділяють з часом різних елементів, шкідливих здоров'ю людини. Для створення агрегату знадобляться:

1. Місткість потрібного об'єму як перегінний куб. Це може бути будь-яка мідна або емальована судина. Підійде і нержавіюча сталь. Якщо буде невеликий вихід алкоголю, то використовують скороварку.
2. Корпус колони у вигляді царги чи труби. На прилавках магазинів можна швидко знайти готову 15-сантиметрову царгу. Купують кілька штук і з'єднують їх. А можна без проблем зробити цю деталь з нержавіючої трубидіаметром 0,5 сантиметра та товщиною стінок 1,5–2 міліметри. На ній з обох боків роблять різьблення: низ приєднують до куба, а верх - до дефлегматора. Царга має бути не менше одного метра у висоту, інакше шкідливі фракції не видалятимуться, і сивушні олії виявляться у дистиляті. В результаті вийде продукт низької якості. Якщо робити трубу довше 1,5 метра, то збільшиться час на ректифікацію, а ефективність залишиться незмінною.
3. Дефлегматор для охолодження та конденсації пари. Він може бути сорочковим або прямоточним. Виготовляють із двох труб, між якими рухається вода. Дефлегматор Дімрота вважається ефективнішим. Корпусом стає труба, усередині якої є тонка трубка у вигляді спіралі. У ньому і циркулює холодна вода. Кожухотрубний дефлегматор – з кількох труб. У найбільшій кріплять маленькі. Вони пар конденсується.
4. Насадки для царги. Вони збільшують поверхні, якими тече флегма. Отже, шкідливі домішки осаджуються і потрапляють у домашній алкоголь. Насадки у вигляді керамічних кульок або нарізаних кухонних мочалок з нержавіючої сталі повинні повністю заповнювати царгу. Використовують насадку Панченкова. Вона є найкращим варіантом.
5. Вузол для відбору дистиляту.
6. Холодильник Ця деталь виготовляється так само, як і сорочковий дефлегматор. Але беруться трубки із меншим діаметром. У холодильнику є проходи для води. У нижній отвір вона входить, з верхнього рідина прямує трубками до дефлегматора.
7. Дрібні деталі з'єднати частини.
8. Термометр.

p align="justify"> Метод ректифікації має і прихильників, і противників. Він може похвалитися такими позитивними сторонами:

1. На виході виходить міцний спирт високої якості, який не містить шкідливих для здоров'я домішок людини. Він стане чудовою основою для будь-якого алкогольного напою.
2. Можна приготувати самогон із необхідною органолептикою.
3. Прилад досить легко сконструювати самостійно.

Винокури відзначають недоліки:

1. Весь процес ректифікації триває довго. За годину виходить лише один літр дистиляту.
2. Виробничі конструкції коштують дорого.

Проте, враховуючи безперечну користь колони, її таки варто придбати. І тоді до якості самогону претензій не буде.

Тема ректифікації воістину багатогранна. Питання, які стосувалися цього важливого у справі самогоноваріння процесу, були і завжди будуть.

Пропонуємо вам дізнатися про все найважливіше з нашої статті!

Тільки за допомогою ректифікації можна зробити в домашніх умовах майже чистий спирт і самогон.

Наші колони ректифікації «Дачник» , «Бджілка», «Персик» по праву можуть називатися домашніми міні-заводами.

Устаткування для ректифікації ви можете без проблем купити у нас, але потрібно лише визначитися у вимогах, скільки самогону ви хочете виробляти і який простір ви готові виділити під це виробництво.

Ще можна спробувати зробити колону самому, конструкція ректифікаційних колон, звичайно, складніша за самогонний апарат, але не нічого неможливого.

Якщо ви все-таки вирішили зробити колону самостійно, то вимоги до матеріалів виготовлення колони ті ж, що і для самогонного апарату.

Для ємності – тільки харчова нержавіюча сталь, для прокладок – натуральний силікон, деталі між собою краще зварювати, або спаяти харчовим припоєм.

Якщо ви купили недорогу колону ректифікації, і в результаті виходить поганий спирт зі сторонніми запахами, що ж робити?

Часто буває, що продавці таких колон лукавлять, говорячи, що на них ви зможете зробити чистий спирт. Ваші очікування були виправдані, можливо тому, що виробник сильно завищив можливості колони.

Або її розміри такі, що на ній у принципі неможливо отримати чистий спирт, як би ви не намагалися.

Хороша колона не може коштувати дешево.

Як працює ректифікаційна колона?

Колона встановлюється в баку вертикально, а в бак заливається спирт-сирець, потім підводиться нагрівання. Рідина закипає, а пара піднімається до колони. У верхній частині колони розташований дефлегматор (холодильник із вузлом відбору).

Іншими словами, частину рідини, що сконденсувалася, в холодильнику можна відбирати на вихід, а решту спускати назад в колону.

Ця рідина стікає вниз назустріч парі і там взаємодіє з ним на багатьох дрібних елементах.

Ці елементи мають велику розвинену поверхню (пружини, кульки, кільця), що називається насадкою. Рідина, що стікає по елементах колони називається флегмою.

У дефлегматоре колони утворюється конденсат, частина якого відбирається на вихід, частина опускається назад.

Повернення до колони частини конденсату – запорука нормальної роботи колони. Співвідношення кількості конденсату, що відбирається на вихід, і кількості конденсату, повернутого в колону, і називається флегмовим числом(ФЛ). Якщо не відбирати продукт з колони, то флегмове число дорівнюватиме нескінченності.

Пара взаємодіє з флегмою, віддає їй свою енергію і речовини, які киплять при вищій температурі, в той же час, речовини з нижчою температурою кипіння переносяться нагору колони.

Через деякий час всі речовини розподіляються по колоні від киплячих при високій температурі (внизу), до киплячих при меншій температурі - вгорі. Тобто до дефлегматора підніметься найнижча кипляча речовина і її можна легко відібрати.

Таким чином, можна легко відбирати окремі рідини.

Насадка - внутрішні елементи колони, як правило, сипучі. Найдоступніший вид насадки – це металеві мочалочки для чищення та миття посуду. Перед використанням таких мочалок варто переконатися, що вони виготовлені з нержавіючої сталі.

Як це перевірити? Просто піднести магніт.

Ви, напевно, запитає, чому ректифікаційна колона загорнута в теплоізоляцію?

Справа в тому, що теплоізоляція дозволяє мінімізувати вплив зовнішніх факторів на процес ректифікації. Оскільки робота колони залежить від стабільності розподілу температури по довжині, то теплоізоляція більш ніж виправдана.

Досвідчені самогонники знають, що ховається за словосполученням "колонна захлинулась".

Розкажемо вам секретно. Захліб колони - це явище, при якому рідина, що надходить з дефлегматора, не повертається в куб, а накопичується.

Причинами цього можуть бути і перевищення потужності нагріву (великий потік пари перешкоджає стоку флегми вниз), і конструкторські помилки (установка сіток, що важко проходять для флегми, надмірне ущільнення насадки, вузькі місця в колоні).

Захлина колони проявляється бурхливим хлюпанням і шумом при роботі, вміст може навіть викидатися через верхній отвір дефлегматора!

Якщо причиною захлину було сильне нагрівання, то треба його зменшити і все піде, як належить.

А ось помилки в конструкції найчастіше виникають у саморобних колонах, усунути їх можна лише переробивши колону.

Якісна колона - одна із застав успішності в самогоноваренні!

Матеріал підготовлений експертами Інтернет-магазину Купиталон.ру. При копіюванні матеріалів із сайту, гіперпосилання обов'язкове

Мета статті – розібрати теоретичні та деякі практичні аспекти роботи домашньої колони ректифікації, націленої на отримання етилового спирту, а також розвіяти найпоширеніші в Інтернеті міфи і роз'яснити моменти, про які «замовчують» продавці обладнання.

Ректифікація спирту– поділ багатокомпонентної спиртовмісної суміші на чисті фракції (етиловий та метиловий спирти, воду, сивушні олії, альдегіди та інші), що мають різну температуру кипіння, шляхом багаторазового випаровування рідини та конденсації пари на контактних пристроївах (тарілках або насадках) у спеціальних протиточних баштових апаратах.

З фізичної точки зору ректифікація можлива, оскільки спочатку концентрація окремих компонентів суміші в паровій та рідкій фазах відрізняється, але система прагне рівноваги – однакового тиску, температури та концентрації всіх речовин у кожній фазі. При контакті з рідиною пара збагачується легколеткими (низькокиплячими) компонентами, у свою чергу, рідина - важколетучими (висококиплячими). Одночасно зі збагаченням відбувається обмін теплом.

Момент контакту (взаємодії потоків) пари та рідини називається процесом тепломасообміну.

Завдяки різній спрямованості рухів (пар піднімається вгору, а рідина стікає вниз), після досягнення системою рівноваги у верхній частині колони ректифікації можна окремо відібрати практично чисті компоненти, що входили до складу суміші. Спочатку виходять речовини з нижчою температурою кипіння (альдегіди, ефіри та спирти), потім – з високою (сивушні олії).

Стан рівноваги.З'являється на межі поділу фаз. Досягається лише за одночасного дотримання двох умов:

1. Рівний тиск кожного окремого компонента суміші.
2. Температура та концентрація речовин в обох фазах (парової та рідкої) однакова.

Чим частіше система приходить у рівновагу, тим ефективніший тепломасообмін та поділ суміші на окремі складові.

Різниця між дистиляцією та ректифікацією

Як видно на графіку, із 10% спиртового розчину (браги) можна отримати самогон 40%, а при другій перегонці цієї суміші вийде 60-градусний дистилят, при третій – 70%. Можливі такі інтервали: 10-40; 40-60; 60-70; 70-75 тощо до максимуму – 96%.

Теоретично, щоб одержати чистий спирт, потрібно 9-10 послідовних дистиляцій на самогонному апараті. На практиці переганяти спиртовмісні рідини концентрацією вище 20-30% вибухонебезпечно, до того ж через великі витрати енергії та часу економічно невигідно.

З цієї точки зору, ректифікація спирту – це щонайменше 9-10 одночасних, ступінчастих дистиляцій, що відбуваються на різних контактних елементах колони (насадках чи тарілках) по всій висоті.

Робота колони ректифікації

Ректифікаційна колона- Пристрій, призначений для розділення багатокомпонентної рідкої суміші на окремі фракції за температурою кипіння. Є циліндром постійного або змінного перерізу, всередині якого знаходяться контактні елементи - тарілки або насадки.

Також майже кожна колона має допоміжні вузли для підведення вихідної суміші (спирту-сирцю), контролю процесу ректифікації (термометри, автоматика) та відбору дистиляту – модуль, в якому конденсується, а потім приймається назовні вилучений із системи пар певної речовини.

Спирт-сирець– продукт перегонки браги методом класичної дистиляції, який можна «заливати» в колону ректифікації. Фактично це самогон міцністю 35-45 градусів.

Флегма– пар, що конденсувався в дефлегматоре, стікаючи по стінках колони вниз.

Флегмове число- Відношення кількості флегми до маси дистиляту, що відбирається. У спиртовій колоні ректифікації знаходяться три потоки: пара, флегма і дистилят (кінцева мета). На початку процесу дистилят не відбирають, щоб у колоні з'явилася достатньо флегми для тепломасообміну. Потім частину парів спирту конденсують і відбирають з колони, а спиртові пари, що залишилися, і далі створюють потік флегми, забезпечуючи нормальну роботу.

Для роботи більшості установок флегмове число має бути не менше 3, тобто 25% дистиляту відбирають, решта – потрібна в колоні для зрошення контактних елементів. Загальне правило: що повільніше відбирати спирт, то вища якість.

Контактні пристрої колони ректифікації (тарілки і насадки)

Відповідають за багаторазове та одночасне поділ суміші на рідину та пару з подальшою конденсацією пари в рідину – досягнення в колоні стану рівноваги. За інших рівних умов, що більше в конструкції контактних пристроїв, то ефективніша ректифікація в плані очищення спирту, оскільки збільшується поверхня взаємодії фаз, що інтенсифікує весь тепломасообмін.

Теоретична тарілка- Один цикл виходу з рівноважного стану з повторним його досягненням. Для отримання якісного спирту потрібно щонайменше 25-30 теоретичних тарілок.

Фізична тарілка- Реально працюючий пристрій. Пара проходить крізь шар рідини в тарілці як безліч бульбашок, створюють велику поверхню контакту. У класичній конструкції фізична тарілка забезпечує приблизно половину умов досягнення одного рівноважного стану. Отже, для нормальної роботи колони ректифікації потрібно вдвічі більше фізичних тарілок, ніж теоретичних (розрахункових) мінімум – 50-60 штук.

Насадки.Найчастіше тарілки ставлять лише на промислові установки. У лабораторних і домашніх колонах ректифікації в якості контактних елементів використовуються насадки - скручений спеціальним чином мідний (або сталевий) дріт або сітки для миття посуду. У цьому випадку флегма стікає тонким струмком по всій поверхні насадки, забезпечуючи максимальну площу контакту з парою.

Конструкцій дуже багато. Недолік саморобних дротяних насадок – можливе псування матеріалу (почорніння, іржа), заводські аналоги позбавлені подібних проблем.

Властивості колони ректифікації

Матеріал та розміри.Циліндр колони, насадки, куб та дистилятори обов'язково роблять із харчового, нержавіючого, безпечного при нагріванні (рівномірно розширюється) сплаву. У саморобних конструкціях як куб найчастіше використовуються бідони і скороварки.

Мінімальна довжина труби домашньої колони ректифікації – 120-150 см, діаметр – 30-40 мм.

Система нагріву.У процесі ректифікації дуже важливо контролювати та швидко регулювати потужність нагріву. Тому найвдалішим рішенням є нагрівання за допомогою ТЕНів, вмонтованих у нижню частину куба. Підведення тепла через газову плитуне рекомендується, оскільки дозволяє швидко змінювати температурний діапазон (висока інертність системи).

Контроль процесу.Під час ректифікації важливо дотримуватись інструкції виробника колони, в якій обов'язково вказуються особливості експлуатації, потужність нагріву, флегмове число та продуктивність моделі.

Дуже складно контролювати процес ректифікації без двох найпростіших пристроїв – термометра (допомагає визначити правильний ступінь нагріву) та спиртометра (вимірює міцність одержаного спирту).

Продуктивність.Не залежить від розмірів колони, оскільки, чим вище царга (труба), тим більше фізичних тарілок знаходиться всередині, отже, якісніше очищення. На продуктивність впливає потужність нагріву, яка визначає швидкість руху потоків пари та флегми. Але при надлишку потужності, що подається колона захлинається (перестає працювати).

Середні значення продуктивності домашніх колон ректифікації – 1 літр на годину при потужності нагріву 1 кВт.

Вплив тиску.Температура кипіння рідин залежить від тиску. Для успішної ректифікації спирту тиск угорі колони має бути наближений до атмосферного – 720-780 мм.рт.ст. В іншому випадку при зменшенні тиску знизиться щільність пари і збільшиться швидкість випаровування, що може стати причиною захлину колони. При занадто високому тискупадає швидкість випаровування, роблячи роботу пристрою неефективною (немає поділу суміші на фракції). Для підтримки правильного тиску кожна колона для ректификации спирту обладнана трубкою зв'язку з атмосферою.

Про можливість саморобного складання.Теоретично, колона ректифікації не є дуже складним пристроєм. Конструкції успішно реалізуються умільцями у домашніх умовах.

Але на практиці без розуміння фізичних основ процесу ректифікації, правильних розрахунків параметрів обладнання, підбору матеріалів та якісного складання вузлів, використання саморобної колони ректифікації перетворюється небезпечне заняття. Навіть одна помилка може призвести до пожежі, вибуху або опіків.

У плані безпеки минулі випробування (мають документацію, що підтверджує) заводські колони надійніше, до того ж поставляються з інструкцією (має бути докладною). Ризик виникнення критичної ситуації зводиться лише до двох факторів – правильної складання та експлуатації згідно з інструкцією, але це проблема майже всіх побутових приладів, а не лише колон чи самогонних апаратів.

Принцип роботи колони ректифікації

Куб заповнюють максимум на 2/3 обсягу. Перед включенням установки обов'язково перевіряють герметичність з'єднань і складання, перекривають вузол відбору дистиляту і подають воду, що охолоджує. Тільки після цього можна розпочати нагрівання куба.

Оптимальна міцність суміші, що подається в колону, - 35-45%. Тобто у будь-якому разі перед ректифікацією потрібна дистиляція браги. Отриманий продукт (спирт-сирець) потім переробляють колоні, отримуючи майже чистий спирт.

Це означає, що домашня колона ректифікації не є повною заміною класичного самогонного апарату (дистилятора) і може розглядатися лише як додатковий ступінь очищення, більш якісно замінює повторну дистиляцію (другу перегонку), але нівелює органолептичні властивості напою.

Заради справедливості зазначу, що більшість сучасних моделейректифікаційних колон припускають роботу в режимі самогонного апарату Для початку дистиляції потрібно лише перекрити штуцер з'єднання з атмосферою і відкрити вузол відбору дистиляту.

Якщо одночасно перекрити обидва штуцери, то нагріта колона може вибухнути через надмірний тиск! Не допускайте таких помилок!

На промислових установках безперервної діїнайчастіше брагу переганяють відразу, але це можливо завдяки гігантським розмірам та особливостям конструкції. Наприклад, стандартом вважається труба 80 метрів висоти та 6 метрів діаметра, в якій встановлено в рази більше контактних елементів, ніж на колонах ректифікацій для будинку.

Після включення рідина у кубі доводиться нагрівачем до кипіння. Пар, що утворився, піднімається вгору по колоні, потім потрапляє в дефлегматор, де конденсується (з'являється флегма) і по стінках труби повертається в рідкому вигляді в нижню частину колони, на зворотному шляху контактуючи з парою, що піднімається, на тарілках або насадках. Під дією нагрівача флегма знову стає парою, а пара зверху знову конденсується дефлегматором. Процес стає циклічним, обидва потоки безперервно контактують один з одним.

Після стабілізації (пара та флегми достатньо для рівноважного стану) у верхній частині колони накопичуються чисті (розділені) фракції з найнижчою температурою кипіння (метиловий спирт, оцтовий альдегід, ефіри, етиловий спирт), внизу – з найвищої (сивушні олії). У міру відбору нижні фракції поступово піднімаються вгору колоною.

У більшості випадків стабільною (можна починати відбір) вважається колона, в якій температура не змінюється протягом 10 хвилин ( загальний часпрогріву – 20-60 хвилин). До цього моменту пристрій працює «сам на себе», створюючи потоки пари та флегми, які прагнуть рівноваги. Після стабілізації починається відбір головної фракції, що містить шкідливі речовини: ефіри, альдегіди та метиловий спирт.

Ректифікаційна колона не позбавляє необхідності розділяти вихід на фракції. Як і у випадку зі звичайним самогонним апаратом доводиться збирати «голову», «тіло» та «хвіст». Різниця лише у чистоті виходу. При ректифікації фракції не «змащуються» – речовини з близькою, але хоча б на десяту частку градуса різною температурою кипіння не перетинаються, тому при відборі «тіла» виходить майже чистий спирт. Під час звичайної дистиляції розділити вихід на фракції, що складаються тільки з однієї речовини, неможливо фізично будь-яка конструкція не використовувалася.

Якщо колону виведено на оптимальний режим роботи, то при відборі «тіла» труднощів не виникає, оскільки температура постійно стабільна.

Нижні фракції («хвости») при ректифікації відбирають, орієнтуючись за температурою або запахом, але на відміну від дистиляції ці речовини не містять спирту.

Повернення спирту органолептичних властивостей.Найчастіше "хвости" потрібні, щоб повернути спирту-ректифікату "душу" - аромат і смак вихідної сировини, наприклад, яблука або винограду. Після завершення процесу чистий спирт додають кілька зібраних хвостових фракцій. Концентрацію розраховують емпіричним шляхом, експериментуючи на невеликій кількості продукту.

Перевага ректифікації у можливості добути практично весь спирт, що міститься в рідині без втрати його якості. Це означає, що «голови» та «хвости», отримані на самогонному апараті, можна переробити на колоні ректифікації і отримати безпечний для здоров'я етиловий спирт.

Захлинання колони ректифікації

Кожна конструкція має граничну швидкість руху пари, після якої протягом флегми в кубі спочатку сповільнюється, а потім і зовсім припиняється. Рідина накопичується в частині ректифікації колони і відбувається «захлинування» - припинення тепломасообмінного процесу. Усередині відбувається різкий перепад тиску, з'являється сторонній шум чи булькання.

Причини захлинання колони ректифікації:

• перевищення допустимої потужності нагріву (зустрічається найчастіше);
• засмічення нижньої частини пристрою та переповнення куба;
• дуже низький атмосферний тиск (характерно для високогір'я);
• напруга в мережі вище 220В - в результаті потужність ТЕНів зростає;
• конструктивні помилки та несправності.

Всі ми трепетно, з великою гордістю та любов'ю ставимося до того, що вирощено та вироблено нашими руками, називаючи цю продукцію екологічно чистою. Не залишився осторонь тяжіння до натуральності та чистоти.

Продукт, безумовно, якісний і в розумних кількостях корисний. Однак, як і раніше, гостро перед майстрами виготовлення міцних напоїв стоїть питання. про позбавлення продукту від шкідливих домішок.

А ви вмієте очищати самогон? Адже сивушні олії неодмінно містяться навіть у «чистій як сльоза» рідині, що тонко струмує з трубки звичайного, в якому не передбачена колона для дистиляції, в підставлену банку.

Готова горілка, яку ми всі періодично купуємо в магазинах, позбавлена ​​шкідливих речовин, насамперед – сивушних олій. А секрет досить простий.

На заводах, що займаються виробництвом алкогольних напоїв, застосовують не дистиляцію (як у самогоноваренні), а ректифікацію, принципово інший спосіб.

Тому «казенка» позбавлена ​​домішок і надає зазвичай м'якше вплив на організм. Ми, звичайно, говоримо про якісну горілку.

Розглянемо, що таке колона ректифікації і навіщо вона потрібна доку самогоноваріння. Насамперед – це своєрідна надбудова над перегінним баком, що служить фільтром, в якому осідають . Детальна схема колони ректифікації наведена нижче.

Основний принцип дії колони механічне очищення самогону від різноманітних домішокще на стадії виробництва.

При звичайній дистиляції (перегонці) всі спиртові, а також інші пари під час нагрівання виділяються з браги, перемішуються між собою, щоб разом піти через відвідну трубку в холодильник, а потім уже перетворитися на рідину, що капає у підставлений резервуар.

Поділ цих пар на спиртові та сивушні у звичайних побутових умовах складно.

Тільки частково можна досягти результату контролем температурного режиму, та відділенням «голів» із «хвостами».

А ось як працює ректифікаційна колона: при ректифікації змішані пари, піднімаючись нагору, перетворюються на рідину, що стікає в спеціальні «тарілочки», якими забезпечена ректифікаційна очищувальна колона перегінного апарату.

У флегмі (рідини в тарілочках) залишаються легколеткі сполуки (закипаючі при досить низьких температурах), а вище, в систему охолодження, піднімаються важколеткі, де перетворюються на рідину, що містить спирт, - очищений самогон.

У флегмі залишаються сивушні олії та інші шкідливі сполуки, а спирт безперешкодно конденсується і стікає в підставлений посуд.

Для саморобних пристроїв принцип роботи колони ректифікації залишається тим же, але функцію затримки флегми виконують не тарілочки, а множинні дрібні пружинки з кухонних мочалок, зроблених з нержавіючої сталі.

Як зробити у домашніх умовах?

Існують уже готові самогонні апарати з колоною ректифікації, які можна купити через інтернет. Як правило, вони зручні та досить якісні, але ціни на ректифікатори багатьох зупиняють навіть у прагненні виготовляти виключно якісний самогон.

То що, опустити руки та користуватися «дідівськими» методами для очищення продукту: ватою, активованим вугіллям, кавовими фільтрами? Звичайно ж, ні, народні умільці знайшли вихід і з цього положення.

Ми навчимо, як зробити колону ректифікації самостійно, буквально з підручних матеріалів. Але перш ніж приступати до реалізації задуму, зважте добре плюси і мінуси цього пристрою.

Плюсиректифікації:

• Практично ідеальне очищення самогону від шкідливих домішок.
• За допомогою самогону, отриманого з апарату, обладнаного колоною для очищення самогону, зробленого своїми руками, можна приготувати дуже якісні різні напої з високим вмістом алкоголю.
• Якість отриманого продукту буде відповідати ГОСТам для промислового виробництва.
• Тільки за допомогою колони ректифікації можна отримати справді чистий і якісний кінцевий продукт. При звичайній перегонці навіть такого результату не досягти.

Мінуси:

• На думку багатьох маститих самогонників, після проходження через колону ректифікації кінцевий продукт «вихолощується», втрачаючи не тільки сивуху, але і більшу частину ароматичної складової (наприклад, присмак варення, яке ви додали до неї).
• Процес виготовлення кінцевого продукту більш розтягнутий за часом, отже, вимагає і більших енерговитрат (електроенергія, газ, дров).
• Потрібна сама колона, яку потрібно або купити, або виготовити самостійно.

Щоб зробити своїми руками колону ректифікації, необхідно, зрозумівши принцип дії, виготовити такий прилад.

Пам'ятайте, що колона ректифікації для самогонного апарату вимагає якісної сировинищоб вона могла виконувати своє головне призначення.

Знадобиться:

• нержавіюча трубадіаметром від 30 до 50 мм та висотою 1,3 – 1,4 метра. Бажано витримати саме такий діаметр, щоб досягти максимально правильної роботи обладнання. Нержавіюча сталь — інертний хімічно матеріал, він не схильний до корозії, не виділяє сторонніх запаху і хімдомішок;
• багато хто вважає, що ще краще виготовити колону ректифікації з міді, але це вже – на ваш розсуд та можливості;
• сполучні елементи, а також силіконові та/або мідні трубки;
• утеплювач(Підійде шматок поролону);
• затискачвід медичної крапельниці (не обов'язково, але зручності додає);
• 2 металеві фіксатори з сітки- за внутрішньому діаметрутруби та завзяті шайби для них;
• контактні елементи, які очищатимуть спиртові пари від домішок. Просто відмінні в цьому плані дрібні скляні кульки, але питання в тому, де їх взяти в потрібній кількості (вони повинні на 2/3 або хоча б наполовину заповнити нутро колони). Тому знайшлася заміна – металеві губки для чищення посудуу кількості 30 – 40 штук.

Вибір металевих пружинних губок-мочалок – найважливіший етап виготовлення ректифікатора. Вирушати за покупкою можна тільки з магнітом. Харчова нержавіюча сталь (яка допущена до використання у харчовій промисловості) НЕ МАГНІТИТЬСЯ!

В іншому випадку ви можете купити мочалку, яка поржавіє всередині колони, або виготовлену з технічної нержавіючої сталі, що виділяє шкідливі з'єднання.

Ось, власне, і все додаткове обладнання, враховуючи, що самогонний апарат, включаючи куб і холодильник, у вас вже є.

Процес виготовлення

Якою буде ваша колона ректифікації своїми руками - вирішувати вам. Принцип збирання також передбачає кілька можливих рішень:

1. Вибрану трубу розріжте на дві частини (верхня – 0,5 – 1/3 від загальної висоти).
2. Краї, знявши фаску, зіштовхуйте. Можна – за допомогою перехідника чи різьбового з'єднання.
3. У нижній частині труби необхідно встановити сітку з металу, щоб частинки наповнювача не падали у куб. Цією частиною саморобна колона ректифікації буде встановлена ​​на перегінний куб.
4. Розріжте губки з нержавіючої сталі на невеликі шматочки приблизно по півсантиметра. Наповніть нижню частину (пам'ятайте, вона має бути не менше 0,5 загальної висоти ректифікатора, але й не більше 2/3) шматочками металевої губки. Після цього закрийте трубу сіткою та зафіксуйте упорною шайбою.
5. Приєднуєте нижню частину труби безпосередньо до бака, з'єднання утеплюєте.
6. Загальний пристрій колони ректифікації передбачає наявність водяної сорочки, тому на верхню частину труби герметично припаюють водяний корпус з двома патрубками на введення і відведення води для охолодження.
7. Зверху трубу необхідно закрити кришкою або запаяти, зробивши отвір під атмосферну трубку.
8. Вище від стику з нижньою трубою на 1,5-2 см виконайте отвір для патрубка, через який виводиться дистилят (самогон). Під ним прикріпіть платівку, на якій збиратиметься конденсат — флегма.
9. Зістикуєте відрізки труби між собою. Ось колона, призначена для очищення самогону своїми руками, і готова.

Важливо!З'єднання труб має бути герметичним, але розбірним. Якщо посадити його на герметик, зникне можливість промивати внутрішнє наповнення, а також за потреби замінити його.

Важливо, щоб шматочки пружинок не перепліталися між собою, а компактно утрамбовувались. Чи не заштовхуйте наповнювач примусово, краще струшуйте і постукуйте трубою, заповнивши весь відрізок.

Завершальний етап – приєднання до холодильника, що вже є в самогонному апараті. Робити це зручно за допомогою силіконової трубки, із встановленим у ній затискачем від крапельниці. Так ви будь-якої миті зможете регулювати швидкість руху рідини.

Корисні відео з влаштування та виготовлення своїми руками

Принцип роботи колони ректифікації: