§ 13.2 Kolone za destilaciju: njihov dizajn i rad
Kao što je već spomenuto, rektifikacija se vrši u posebnim uređajima - rektifikacionim stupovima, koji su glavni elementi rektifikacionih postrojenja.
Proces ispravljanja može se vršiti periodično i kontinuirano, bez obzira na tip i konstrukciju destilacionih kolona. Razmotrimo proces kontinuirane rektifikacije, koji se koristi za odvajanje tekućih smjesa u industriji.
Kolona za destilaciju- vertikalno cilindrični aparat sa zavarenim (ili montažno) kućište u kojem se nalaze uređaji za izmjenu mase i topline (horizontalne ploče). 2 ili mlaznica). Na dnu kolone (slika 13.3) nalazi se kocka 3, u kojoj ključa donja tečnost. Zagrijavanje u kocki se vrši zbog mrtve pare smještene u zavojnici ili u školjkastom grijaču-kotlu. Sastavni dio destilacijske kolone je refluks kondenzator 7, dizajniran za kondenzaciju pare koja izlazi iz kolone.
Stub ispravljačke ploče radi na sljedeći način. Kocka se stalno zagreva, a još tečnost ključa. Para stvorena u kocki diže se uz stub. Početna smjesa koju treba odvojiti prethodno se zagrije do ključanja. Servira se na hranljivoj ploči 5, koja kolonu deli na dva dela: donji (iscrpni) 4 i gornji (jačanje) 6. Inicijalna smjesa iz ploče s hranjivim tvarima teče na donje ploče, u interakciji na svom putu s parom koja se kreće odozdo prema gore. Kao rezultat ove interakcije, para je obogaćena visoko hlapljivom komponentom, a tekućina koja teče dolje, osiromašena ovom komponentom, obogaćena je visoko hlapljivom komponentom. Na dnu kolone odvija se proces ekstrakcije (iscrpljenja) visoko hlapljive komponente iz početne smjese i njenog pretvaranja u paru. Dio gotovog proizvoda (rektificiranog proizvoda) se isporučuje za navodnjavanje gornjeg dijela kolone.
Tečnost koja ulazi u vrh kolone radi navodnjavanja i teče kroz kolonu od vrha do dna naziva se refluks. Para, u interakciji sa flegmom na svim pločama gornjeg dijela kolone, obogaćena je (ojačana) visoko hlapljivom komponentom. Para koja napušta kolonu šalje se u refluks kondenzator 7, u kojem se kondenzuje. Dobijeni destilat se deli u dva toka: jedan se kao proizvod šalje na dalje hlađenje i u skladište gotovog proizvoda, a drugi se vraća nazad u kolonu kao refluks.
Najvažniji element pločaste destilacijske kolone je ploča, jer upravo na njoj dolazi do interakcije pare s tekućinom. Na sl. 13.4 prikazuje dijagram uređaja i rada cap plate. Ona ima dno 1, hermetički spojen sa tijelom stuba 4, parne cijevi 2 i odvodne cijevi 5. Cijevi za paru su dizajnirane da prolaze pare koje se dižu iz donje ploče. Kroz odvodne cijevi tečnost teče sa gornje ploče na ploču ispod. Poklopac je montiran na svaku parnu cijev 3, kojim se pare usmjeravaju u tekućinu, propuštaju kroz nju, hlade se i djelimično kondenzuju. Dno svake ploče se zagreva parama iz donje ploče. Osim toga, kada se para djelomično kondenzira, oslobađa se toplina. Zbog te toplote, tečnost na svakoj ploči ključa, formirajući sopstvene pare, koje se mešaju sa parama koje dolaze iz donje ploče. Nivo tečnosti na ploči održava se pomoću odvodnih cevi.
Rice. 13.3. Dijagram kolone za destilaciju: / - tijelo; 2 - posuđe; 3 - kocka; 4, 6 - iscrpni i ojačavajući delovi stuba; 5 -hranljiva ploča; 7 - refluks kondenzator
Procesi koji se odvijaju na ploči mogu se opisati na sljedeći način (vidi sliku 13.4). Pustite da pare sastava A teče na ploču sa donje ploče, a tečnost sastava teče sa gornje ploče kroz prelivnu cijev IN. Kao rezultat interakcije pare A sa tečnošću IN(para, koja mjehuriće kroz tečnost, delimično će je ispariti, a delimično će se kondenzovati) formiraće se nova para kompozicije WITH i novu kompoziciju tečnosti D, su u ravnoteži. Kao rezultat rada ploče, nova para WITH bogatiji isparljivim materijama u odnosu na paru koja dolazi iz donje ploče A, odnosno na ploči ima para WITH obogaćen visoko hlapljivom supstancom. Nova tečnost D, naprotiv, postao je siromašniji isparljivim materijama u odnosu na tečnost koja dolazi iz gornje ploče IN, to jest, na ploči je tečnost osiromašena visoko hlapljivom komponentom i obogaćena visoko hlapljivom komponentom. Ukratko, rad ploče se svodi na obogaćivanje pare i iscrpljivanje tečnosti isparljive komponente.
Rice. 13.4. Dijagram dizajna i rada poklopca: / - dno ploče; 2 - parna cijev;
3 - kapa; 4 - tijelo stuba; 5 - odvodna cijev
Rice. 13.5. Prikaz rada ploče za destilaciju na dijagramu at-x: 1- kriva ravnoteže;
2 - linija radnih koncentracija
Ploča na kojoj je postignuto stanje ravnoteže između para koje se dižu iz nje i tekućine koja teče prema dolje naziva se teorijski. U realnim uslovima, usled kratkotrajne interakcije pare sa tečnošću na pločama, stanje ravnoteže se ne postiže. Odvajanje smjese na stvarnoj ploči je manje intenzivno nego na teoretskoj. Dakle, za izvođenje: rada jedne teorijske ploče potrebno je više od jedne stvarne ploče.
Na sl. Slika 13.5 prikazuje rad ploče za destilaciju pomoću dijagrama at-X. Teorijska ploča odgovara zasjenjenom pravokutnom trokutu, čiji su kraci prirast koncentracije hlapljive komponente u pari, jednak brkovi-y A , a veličina smanjenja koncentracije isparljive komponente u tečnosti jednaka je x B - x D . Segmenti koji odgovaraju naznačenim promjenama koncentracija konvergiraju na krivu ravnoteže. Ovo pretpostavlja da su faze koje napuštaju ploču u stanju ravnoteže. Međutim, u stvarnosti, stanje ravnoteže nije postignuto, a segmenti promjene koncentracije ne dostižu ravnotežnu krivu. To jest, radna (prava) ploča će odgovarati manjem trokutu od prikazanog
na sl. 13.5.
Dizajn tacni destilacionih kolona je veoma raznolik. Razmotrimo ukratko glavne.
Stubovi sa poklopcima naširoko koristi u industriji. Upotreba čepova osigurava dobar kontakt između pare i tekućine, efikasno miješanje na ploči i intenzivan prijenos mase između faza. Oblik kapa može biti okrugli, višestruki i pravougaoni, ploče mogu biti jednostruke ili višestruke.
Ploča sa žljebljenim kapicama prikazana je na Sl. 13.6. Para iz donje ladice prolazi kroz otvore i ulazi u gornje (obrnute) oluke, koji je usmjeravaju na donje oluke ispunjene tekućinom. Ovdje para mjehuriće kroz tekućinu, što osigurava intenzivan prijenos mase. Nivo tečnosti na ploči održava se prelivom.
Kolone sa pločama sita prikazane su na sl. 13.7. Ploče imaju veliki broj rupa malog prečnika (od 0,8 do 3 mm). Pritisak pare i brzina njenog prolaska kroz rupe moraju biti u skladu sa pritiskom tečnosti na ploču: para mora savladati pritisak tečnosti i sprečiti njeno curenje kroz rupe na ploču ispod. Zbog toga su sitaste posude zahtevaju odgovarajuću regulaciju i veoma su osetljive na promene režima. Ako se tlak pare smanji, tekućina iz posuda za sito opada. Posude za sito su osjetljive na kontaminante (precipitate), koji mogu začepiti rupe, stvarajući uslove za stvaranje visokih pritisaka. Sve to ograničava njihovu upotrebu.
Packed Columns(Sl. 13.8) razlikuju se po tome što ulogu ploča u njima igra takozvana „mlaznica“. Kao mlaznica koriste se specijalni keramički prstenovi (Rašigovi prstenovi), kuglice, kratke cijevi, kocke, sedlasta, spiralna itd. tijela od raznih materijala (porculan, staklo, metal, plastika itd.).
Para ulazi u donji dio kolone iz udaljenog kotla i kreće se uz stub prema tekućini koja teče. Raspoređena na velikoj površini koju čine zbijena tijela, para dolazi u intenzivan kontakt s tekućinom, razmjenjujući komponente. Mlaznica mora imati veliku površinu po jedinici zapremine, pokazivati nisku hidrauličku otpornost, biti otporna na hemijsko dejstvo tečnosti i pare, imati visoku mehaničku čvrstoću i nisku cenu.
Pakovane kolone imaju nizak hidraulički otpor i jednostavne su za upotrebu: lako se mogu isprazniti, oprati, pročistiti i očistiti.
Rice. 13.6. Ploča sa žljebljenim kapicama: A- opšti oblik; b- rez po dužini; V- dijagram rada ploče
Rice. 13.7. Dijagram strukture ploče sita: / - tijelo stuba; 2 - ploča; 3 - odvodna cijev; 4 - hidraulični zatvarač; 5 - rupe
Rice. 13.8. Šema pune kolone za destilaciju: 1 - okvir; 2 - unos početne smeše; 3 - para; 4 - navodnjavanje; 5 - rešetka; 6 - mlaznica; 7-izlaz proizvoda visokog ključanja j-. 8 - daljinski kotao
Prije ili kasnije, gotovo svaki ljubitelj domaćeg alkohola razmišlja o kupovini ili izradi destilacijske kolone (RC) - uređaja za proizvodnju čistog alkohola. Morate početi sa sveobuhvatnim proračunom osnovnih parametara: snage, visine, prečnika ladice, zapremine kocke itd. Ove informacije će biti korisne kako za one koji žele napraviti sve elemente vlastitim rukama, tako i za one koji planiraju kupiti gotovu destilacijsku kolonu (to će pomoći da se napravi izbor i provjeri prodavač). Ne dodirujući karakteristike dizajna pojedinačnih jedinica, razmotrit ćemo opće principe izgradnje uravnoteženog sistema za ispravljanje kod kuće.
Dijagram rada kolone Karakteristike cijevi (car) i mlaznice
Materijal. Cijev u velikoj mjeri određuje parametre destilacijske kolone i zahtjeve za sve komponente aparata. Materijal za izradu ladice je krom-nikl nehrđajući čelik - nehrđajući čelik "za hranu".
Zbog svoje hemijske neutralnosti, nerđajući čelik za hranu ne utiče na sastav proizvoda, što je i potrebno. Sirova šećerna kaša ili otpad od destilacije („glave” i „repovi”) destiliraju se u alkohol, tako da je glavni cilj rektifikacije maksimizirati pročišćavanje izlaza od nečistoća, a ne mijenjati organoleptička svojstva alkohola u jednom smjeru. ili drugi. Neprikladno je koristiti bakar u klasičnim destilacijskim kolonama, jer ovaj materijal neznatno mijenja kemijski sastav pića i pogodan je za proizvodnju destilatora (obični aparat za mjesečni aparat) ili kolone za kašu (poseban slučaj rektifikacije).
Rastavljena stubna cijev sa mlaznicom ugrađenom u jednu od ladica Debljina. Ladica je izrađena od inox cijevi debljine stijenke 1-1,5 mm. Deblji zid nije potreban, jer će to učiniti strukturu skupljom i težom bez ikakvih prednosti.
Parametri mlaznice. Nije korektno govoriti o karakteristikama stuba bez pozivanja na mlaznicu. Prilikom ispravljanja kod kuće koriste se mlaznice s površinom kontakta od 1,5 do 4 četvorna metra. m/litar Kako se površina kontakta povećava, povećava se i sposobnost razdvajanja, ali se produktivnost smanjuje. Smanjenje površine dovodi do smanjenja sposobnosti odvajanja i jačanja.
Produktivnost kolone se u početku povećava, ali onda da bi održao snagu izlaza, operater je prisiljen smanjiti brzinu ekstrakcije. To znači da postoji određena optimalna veličina mlaznice, koja ovisi o promjeru stupa i omogućit će vam postizanje najbolje kombinacije parametara.
Dimenzije spiralno-prizmatičnog pakovanja (SPN) treba da budu približno 12-15 puta manje od unutrašnjeg prečnika stuba. Za cijev prečnika 50 mm - 3,5x3,5x0,25 mm, za 40 - 3x3x0,25 mm, a za 32 i 28 - 2x2x0,25 mm.
U zavisnosti od zadataka, preporučljivo je koristiti različite dodatke. Na primjer, pri pripremi obogaćenih destilata često se koriste bakreni prstenovi promjera i visine od 10 mm. Jasno je da u ovom slučaju nije cilj odvajajuća i ojačavajuća sposobnost sistema, već potpuno drugačiji kriterij – katalitička sposobnost bakra da ukloni sumporna jedinjenja iz alkohola.
Opcije spiralne prizmatične mlaznice Ne biste trebali ograničavati svoj arsenal na jedan, čak i najbolji dodatak, jednostavno ih nema. Postoje oni koji su najpogodniji za rješavanje svakog konkretnog problema.
Čak i mala promjena u prečniku stuba ozbiljno utiče na parametre. Za procjenu, dovoljno je zapamtiti da su nazivna snaga (W) i produktivnost (ml/sat) numerički jednaki površini poprečnog presjeka stuba (kv. mm), te su stoga proporcionalni kvadratu prečnika. Obratite pažnju na to kada birate fioku, uvek uzmite u obzir unutrašnji prečnik i uporedite opcije prema njemu.
Ovisnost snage o promjeru cijevi
Visina cijevi. Da bi se osigurao dobar kapacitet zadržavanja i odvajanja, bez obzira na prečnik, visina destilacione kolone treba da bude od 1 do 1,5 m. Ako je manja, neće biti dovoljno prostora za fuzelna ulja nakupljena tokom rada fuzelno ulje će početi da se probija u selekciju. Još jedan nedostatak je što glave neće biti jasno podijeljene na frakcije. Ako je visina cijevi veća, to neće dovesti do značajnog poboljšanja odvajanja i kapaciteta sistema, ali će povećati vrijeme destilacije, kao i broj „glava“ i „naslona za glavu“. sa povećanjem visine cijevi, kapacitet odvajanja destilacijske kolone se povećava za svaki dodatni centimetar opada. Učinak povećanja cijevi sa 50 cm na 60 cm je red veličine veći nego od 140 cm do 150 cm.
Volumen kocke za kolonu za destilaciju
Da bi se povećao prinos visokokvalitetnog alkohola, ali da bi se spriječilo prelijevanje stupca fuzela, količina (punjenje) sirovog alkohola u kocki je ograničena na raspon od 10-20 zapremina pakovanja. Za stubove visine 1,5 m i prečnika 50 mm - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.
Uzimajući u obzir da je kocka napunjena do 2/3 zapremine, kontejner od 40-80 litara je pogodan za stub sa unutrašnjim prečnikom fioke od 50 mm, kontejner od 30-50 litara za 40 mm, kontejner od 20 litara. -30 litarska kocka za 32 mm, i ekspres lonac za 28 mm.
Kada koristite kocku čija je zapremina bliža donjoj granici preporučenog raspona, možete sigurno ukloniti jednu ladicu i smanjiti visinu na 1-1,2 metra. Kao rezultat toga, postojat će relativno malo školjki koje će se probiti u selekciju, ali će se volumen "naslona za glavu" primjetno smanjiti.
Izvor grijanja i snaga stupca
Tip ploče. Prošlost mjesečine proganja mnoge početnike koji vjeruju da ako su prethodno koristili plinsku, indukcijsku ili konvencionalnu električnu peć za zagrijavanje mjesečine, onda mogu ostaviti ovaj izvor za kolonu.
Proces rektifikacije se značajno razlikuje od destilacije, sve je mnogo složenije i vatra neće raditi. Potrebno je osigurati nesmetano podešavanje i stabilnost dovedene snage grijanja.
Električne peći koje rade prema termostatu u start-stop modu se ne koriste, jer čim dođe do kratkotrajnog nestanka struje, para će prestati da teče u kolonu, a sluz će se srušiti u kocku. U ovom slučaju, morat ćete ponovo započeti ispravljanje - sa stupcem koji radi na sebi i odabirom "glava".
Indukcijski štednjak je izuzetno grub uređaj sa stepenastom promjenom snage od 100-200 W, a prilikom ispravljanja potrebno je lagano mijenjati snagu, doslovno za 5-10 W. I malo je vjerovatno da će biti moguće stabilizirati grijanje bez obzira na fluktuacije ulaznog napona.
Plinski štednjak sa 40 posto sirovog alkohola ulivenog u kocku i proizvod od 96 stepeni na izlazu predstavlja smrtnu opasnost, a da ne govorimo o kolebanjima temperature grijanja.
Optimalno rješenje je ugraditi grijaći element potrebne snage u kocku stupa, a za podešavanje koristiti relej sa stabilizacijom izlaznog napona, na primjer, RM-2 16A. Možete uzeti i analoge. Glavna stvar je dobiti stabilizirani napon na izlazu i mogućnost glatke promjene temperature grijanja za 5-10 W.
Napajano. Da biste zagrijali kocku u prihvatljivom vremenu, morate poći od snage od 1 kW na 10 litara sirovog alkohola. To znači da je za kocku od 50 litara napunjenu sa 40 litara potrebno minimalno 4 kW, 40 litara - 3 kW, 30 litara - 2-2,5 kW, 20 litara - 1,5 kW.
Uz istu zapreminu, kocke mogu biti niske i široke, uske i visoke. Prilikom odabira odgovarajuće posude morate uzeti u obzir da se kocka često koristi ne samo za rektifikaciju, već i za destilaciju, stoga se koriste najstroži uvjeti kako isporučena snaga ne bi dovela do nasilnog pjenjenje s emisijom prskanja iz kocke u parni vod.
Eksperimentalno je utvrđeno da s dubinom postavljanja grijaćeg elementa od oko 40-50 cm dolazi do normalnog ključanja ako na 1 m2. cm velikog ogledala ne čini više od 4-5 W snage. Kako se dubina smanjuje, dozvoljena snaga raste, a kako se dubina povećava, ona se smanjuje.
Postoje i drugi faktori koji utiču na ponašanje ključanja: gustina, viskoznost i površinski napon tečnosti. Dešava se da se emisije javljaju na kraju destilacije kaše, kada se gustina povećava. Stoga je izvođenje procesa ispravljanja na granici dozvoljenog opsega uvijek prepuna problema.
Uobičajene cilindrične kocke imaju prečnik 26, 32, 40 cm Na osnovu dozvoljene snage po površini ogledala kocke od 26 cm, radiće normalno sa snagom grejanja do 2,5 kW, za 30 cm. - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW .
Treći faktor koji određuje snagu grijanja je korištenje jedne od strana kolone bez mlaznice kao spremnika suhe pare za borbu protiv uvlačenja spreja. Da biste to učinili, potrebno je da brzina pare u cijevi ne prelazi 1 m/s pri 2-3 m/s zaštitni učinak slabi, a pri većim vrijednostima para će tjerati refluks u cijev i; baci u izbor.
Formula za izračunavanje brzine pare:
V = N * 750 / S (m/sec),
- N – snaga, kW;
- 750 – proizvodnja pare (kubni cm/sec kW);
- S – površina poprečnog presjeka stuba (kv. mm).
Cijev promjera 50 mm će se nositi s prskanjem kada se zagrije na 4 kW, 40-42 mm - do 3 kW, 38 - do 2 kW, 32 - do 1,5 kW.
Na osnovu gore navedenih razmatranja biramo zapreminu, dimenzije kocke, snagu grijanja i destilacije. Svi ovi parametri su u skladu sa prečnikom i visinom stuba.
Proračun parametara refluks kondenzatora destilacijske kolone
Snaga refluksnog kondenzatora određuje se ovisno o vrsti destilacijske kolone. Ako gradimo kolonu sa tečnom ili parnom ekstrakcijom ispod deflegmatora, tada potrebna snaga ne smije biti manja od nazivne snage kolone. Obično se u ovim slučajevima kao kondenzator koristi hladnjak Dimroth sa upotrebnom snagom od 4-5 W po 1 m2. cm površine.
Ako je kolona sa ekstrakcijom pare veća od deflegmatora, tada je proračunska snaga 2/3 nazivne. U ovom slučaju možete koristiti Dimrot ili “major košulja”. Snaga iskorištavanja košulja je niža od one kod dimrota i iznosi oko 2 vata po kvadratnom centimetru.
Primjer Dimroth hladnjaka za stub Tada je sve jednostavno: podijelite nazivnu snagu sa snagom korištenja. Na primjer, za stup s unutarnjim promjerom od 50 mm: 1950 / 5 = 390 sq. cm površine Dimrota ili 975 kv. vidi "izrađivač košulja". To znači da se Dimrot hladnjak može napraviti od cijevi 6x1 mm dužine 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 cm za prvu opciju, uzimajući u obzir sigurnosni faktor od 3 metra. Za drugu opciju, pomnožite sa dvije trećine: 258 * 2 / 3 = 172 cm, uzimajući u obzir sigurnosni faktor od 2 metra.
Košulja za stupac 52 x 1 – 975 / 5,2 / 3,14 = 59 cm * 2/3 = 39 cm Ali ovo je za sobe sa visokim stropovima.
"košuljar" Proračun jednokratnog frižidera
Ako se jedinica s direktnim protokom koristi kao naknadni hladnjak u destilacijskoj koloni s tečnom ekstrakcijom, tada se bira najmanja i najkompaktnija opcija. Dovoljna je snaga od 30-40% nazivne snage stuba.
Hladnjak sa direktnim protokom bez spirale se pravi u razmaku između omotača i unutrašnje cijevi, zatim se selekcija pokreće u omotač, a rashladna voda se dovodi kroz centralnu cijev. U ovom slučaju, košulja je zavarena na cijev za dovod vode do refluksnog kondenzatora. Ovo je mala "olovka" duga oko 30 cm.
Ali ako se ista jedinica s direktnim protokom koristi i za destilaciju i za rektizaciju, budući da je univerzalna jedinica, ne proizlaze iz potrebe dispenzera, već od maksimalne snage grijanja tokom destilacije.
Za stvaranje turbulentnog protoka pare u hladnjaku, omogućavajući intenzitet prijenosa topline od najmanje 10 W/sq. cm, potrebno je osigurati brzinu pare od oko 10-20 m/s.
Raspon mogućih prečnika je prilično širok. Minimalni prečnik se određuje iz uslova da se u kocki ne stvara veliki višak pritiska (ne više od 50 mm vodenog stuba), već maksimalni izračunavanjem Reynoldsovog broja, na osnovu minimalne brzine i maksimalnog koeficijenta kinematičke viskoznosti para.
Mogući dizajn jednokratnog frižidera Kako ne bismo ulazili u nepotrebne detalje, daćemo najčešću definiciju: „Da bi se u cijevi održao turbulentni režim kretanja pare, dovoljno je da unutarnji promjer (u milimetrima) ne bude veći od 6 puta snage grijanja (u kilovatima).“
Da bi se spriječilo prozračivanje vodenog omotača, potrebno je održavati linearnu brzinu vode najmanje 11 cm/s, ali preveliko povećanje brzine zahtijeva visok pritisak u dovodu vode. Stoga se smatra da je optimalan raspon od 12 do 20 cm/s.
Da biste kondenzirali paru i ohladili kondenzat na prihvatljivu temperaturu, potrebno je dopremiti vodu na 20 ° C u zapremini od oko 4,8 kubnih cm / s (17 litara na sat) za svaki kilovat napajanja. U tom slučaju voda će se zagrijati za 50 stepeni – do 70°C. Naravno, zimi će vam trebati manje vode, a kada koristite autonomne sisteme hlađenja, oko jedan i po puta više.
Na osnovu prethodnih podataka može se izračunati površina poprečnog presjeka prstenastog razmaka i unutrašnji prečnik omotača. Raspoloživi raspon cijevi također se mora uzeti u obzir. Proračuni i praksa su pokazali da je razmak od 1-1,5 mm sasvim dovoljan za ispunjavanje svih potrebnih uslova. Ovo odgovara parovima cijevi: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 i 20x1 - 25x1,5, koji pokrivaju cijeli niz kapaciteta koji se koriste u kući.
Postoji još jedan važan detalj jedinice direktnog protoka - spirala namotana na parnu cijev. Takva spirala je napravljena od žice promjera koji osigurava razmak od 0,2-0,3 mm do unutrašnje površine košulje. Namotava se u koracima jednakim 2-3 promjera parne cijevi. Osnovna namjena je centriranje parne cijevi, u kojoj je tokom rada temperatura viša nego u cijevi s omotačem. To znači da se zbog termičkog širenja parna cijev produžuje i savija, naslanjajući se na plašt, uzrokujući mrtve zone koje se ne ispiru rashladnom vodom, uslijed čega efikasnost hladnjaka naglo opada. Dodatne prednosti spiralnog namotaja su produžavanje putanje i stvaranje turbulencije u protoku rashladne vode.
Pravilno dizajnirana jedinica s direktnim protokom može koristiti do 15 vati/m2. cm površine razmjene topline, što je eksperimentalno potvrđeno. Da bismo odredili dužinu hlađenog dijela jedinice s direktnim protokom, koristit ćemo nazivnu snagu od 10 W / sq. cm (100 sq. cm/kW).
Potrebna površina izmjene topline jednaka je snazi grijanja u kilovatima pomnoženoj sa 100:
S = P * 100 (sq. cm).
Vanjski obim parne cijevi:
Locr = 3,14 * D.
Visina rashladnog plašta:
H = S / Jagnje.
Opća formula za izračunavanje:
H = 3183 * P/D (snaga u kW, visina i vanjski prečnik parne cijevi u milimetrima).
Primjer proračuna direktnog protoka
Snaga grijanja – 2 kW.
Moguće je koristiti cijevi 12x1 i 14x1.
Površine presjeka - 78,5 i 113 kvadratnih metara. mm.
Zapremina pare – 750 * 2 = 1500 kubnih metara. cm/s.
Brzine pare u cijevima: 19,1 i 13,2 m/s.
Cijev 14x1 izgleda bolje, jer vam omogućava da imate rezervu snage dok ostanete unutar preporučenog raspona brzine pare.
Uparena cijev za majicu je 18x1, prstenasti razmak će biti 1 mm.
Brzina dovoda vode: 4,8 * 2= 9,6 cm3/s.
Površina prstenastog razmaka je 3,14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47,1 kvadratnih metara. mm = 0,471 sq. cm.
Linearna brzina – 9,6 / 0,471 = 20 cm/s – vrijednost ostaje unutar preporučenih granica.
Ako je prstenasti zazor bio 1,5 mm - 13 cm/s. Ako je 2 mm, onda bi linearna brzina pala na 9,6 cm/s i bilo bi potrebno dopremati vodu iznad nominalne zapremine, samo da bi se sprečilo prozračivanje frižidera - besmisleno bacanje novca.
Visina košulje - 3183 * 2 / 14 = 454 mm ili 45 cm Nije potreban faktor sigurnosti, sve se uzima u obzir.
Rezultat: 14x1-18x1 sa visinom hlađenog dijela 45 cm, nominalna potrošnja vode - 9,6 kubnih metara. cm/s ili 34,5 litara na sat.
Uz nazivnu snagu grijanja od 2 kW, hladnjak će proizvesti 4 litre alkohola na sat uz dobru zalihu.
Efikasna i uravnotežena jedinica za destilaciju direktnog protoka mora imati odnos brzine ekstrakcije prema snazi grijanja i potrošnji vode za hlađenje od 1 litar/sat - 0,5 kW - 10 litara/sat. Ako je snaga veća, doći će do velikih gubitaka topline ako je snaga mala, korisna snaga grijanja će se smanjiti. Ako je protok vode veći, pumpa s direktnim protokom ima neefikasan dizajn.
Kolona za destilaciju može se koristiti kao kolona za kašu. Oprema za kolone za kašu ima svoje karakteristike, ali druga destilacija se razlikuje uglavnom u tehnologiji. Za prvu destilaciju ima više karakteristika i pojedinačne komponente možda neće biti primjenjive, ali ovo je tema za drugu raspravu.
Na osnovu stvarnih potreba domaćinstva i postojećeg asortimana cijevi, izračunat ćemo tipične opcije za destilacijske kolone koristeći datu metodologiju.
P.S. Zahvaljujemo se korisniku našeg foruma na sistematizaciji materijala i pomoći u pripremi članka.
Kolona za destilaciju je razvijena pre skoro 200 godina i tokom svoje istorije dobro je služila ljudima za dobijanje pročišćenih tečnosti raznih vrsta.
Osnovna namena ovakvog postrojenja je industrijska proizvodnja (prerada nafte, hemijska industrija, petrohemija, pivarstvo, itd.). 
U svakodnevnom životu ljubitelji visokokvalitetne mjesečine aktivno koriste male uređaje. Kupljeni ili domaći stubovi omogućavaju vam da dobijete gotovo čist alkohol kod kuće.
Kako ovaj uređaj radi, detaljno će se raspravljati u ovom članku.
Aparat za destilaciju tipa kolone, ili jednostavno kolona za destilaciju, je okomito postavljen cilindar, unutar kojeg se postiže pročišćavanje tekućine pomoću različitih uređaja i komponenti.
Bitan! Mehanizam čišćenja se zasniva na procesu rektifikacije, tj. razdvajanje višekomponentnih mješavina kao rezultat termičke i masene izmjene kontaktnih tokova pare i tekućine.
Svaka tečnost heterogenog sastava je mešavina nekoliko komponenti.
Dakle, mjesečina je mješavina etil i drugih alkohola, etera, aldehida, fuzelnih ulja i drugih tvari:
- Svaka komponenta ima svoju tačku ključanja i specifičnu težinu.
- Prema posljednjem pokazatelju, distribucija se vrši na lake i teške frakcije.
- Kada se zagrije do tačke ključanja, tečnost se pretvara u paru, koju karakteriše i različita specifična težina, što određuje njihovu isparljivost.
- Tečnosti sa niskom tačkom ključanja (nisko ključanje) proizvode veoma isparljivu paru, a komponente visokog ključanja proizvode veoma isparljivu paru.
Proces ispravljanja temelji se na suprotnom smjeru strujanja pare i tekućine (refluks koji je rezultat kondenzacije pare), kao što se može vidjeti na dijagramu.
Para juri gore i tečnost se kotrlja dole. Ova prirodna strujanja u vertikalnom cilindru su u kontaktu jedni s drugima, što je, prema zakonima fizike, praćeno izmjenom topline i mase, težeći balansiranju sistema.
- Para, koja se diže kroz cijev, obogaćuje se vrlo isparljivim komponentama, gubeći teže, manje isparljive sastojke, koji se rastvaraju i kondenziraju u manje zagrijanoj tekućini i jure dolje s njom.
- Ako je cilindar dovoljno visok, samo jedna, najisparljivija para, treba da dospe do vrha.
- Ovdje se može umjetno kondenzirati, pretvarajući ga u homogenu tekućinu.
- Tečnost koja teče u donji deo se ponovo zagreva i počinje novi ciklus ispravljanja.
Ovo osigurava da se proces ponavlja, što na kraju omogućava da se sva tečnost pročisti što je više moguće, izolujući najlakšu frakciju. U ulju je to benzin, u mjesečini je etil alkohol.
Princip rada
Kolona za destilaciju vam omogućava da implementirate proces rektifikacije u praksi. Strukturno, to je cilindar u kojem se nalazi kocka, u koju se tečnost dovodi i zagrijava, i refluksni kondenzator, gdje se formira tekući kondenzat (refluks).
Dodatno, predviđeni su kontaktni elementi koji obezbeđuju proces kondenzacije, sakupljanja tečnosti i ponovnog isparavanja.
Kolona za destilaciju radi na sljedeći način:
- Kocka se puni sirovinama (oko 2/3 zapremine) i zagreva do tačke ključanja tečnosti.
- Isparavanje se diže prema gore, a kada se susreće s refluksnim kondenzatorom, djelomično se kondenzira, pretvarajući se u refluks, koji teče niz stijenke cilindra.
- Ovaj proces se dešava nekoliko puta dok se para diže kroz cilindar, pri čemu se najteže frakcije prve kondenzuju. Najlakši dio doseže vrh kolone.
- Tokom rada instalacije, u njenom cilindru istovremeno se nalaze pare, refluks, sirovina i prečišćeni finalni proizvod. Pare i sluz stvaraju međusobno suprotne tokove.
- U početnom periodu (dok se proces ne stabilizuje) preporuča se ne birati konačni proizvod koji obogaćuje refluks i ubrzava postizanje ravnotežnog režima prijenosa topline i mase.
Referenca! Efikasnost kolone može se izraziti omjerom refluksa, tj. omjer volumena refluksa i količine povučenog gotovog proizvoda.
Za stabilan rad instalacije, ovaj indikator se održava na nivou 3, što osigurava ne više od 25% pročišćene tečnosti tokom cirkulacije.
Sluz, padajući, ponovo se zagrijava do ključanja. Sljedeći dio pare se diže, započinjući novi ciklus.
Ako se mjesečina pročišćava, tada se najteže komponente (fuzelna ulja) talože na samom dnu kolone od samog početka procesa.
Lakše frakcije (metil alkohol, eteri, aldehidi) se distribuiraju duž cijevi. Postepeno se slijevaju kada se temperatura izjednači u periodu od 9-12 minuta. Ukupno vrijeme zagrijavanja kocke je 25-55 minuta.
Razlika između destilacije i rektifikacije alkohola
Najčešće metode za pročišćavanje tekućina su destilacija I ispravljanje. Ove tehnologije su slične po mnogo čemu, što ponekad izaziva mešanje pojmova, što je potpuno pogrešno.
Fundamentalne razlike u mehanizmu procesa dovode do toga da krajnji proizvod prilikom rektifikacije ima znatno dublje prečišćavanje i visok kvalitet u odnosu na destilaciju.
Činjenica je da tokom destilacije čak i tekućina koja ne ključa djelomično ispari, što znači da u svakom slučaju određena količina različitih frakcija završi u pročišćenoj tekućini. Za postizanje dobrog kvaliteta potrebno je do 6-7 procedura.
Rektifikacija osigurava čist, homogen proizvod u jednom prolazu. Prilikom pročišćavanja mjesečine, ovaj efekat značajno utječe na snagu:
- Dakle, sa jednom destilacijom ne prelazi 35-40%, sa dvije - do 50-55%, tri - do 70%.
- Jačina od 90-95% (alkohol) postiže se nakon najmanje 5 destilacija.
- Rektifikaciona kolona vam omogućava da dobijete gotovo čisti alkohol u jednom ciklusu. Osim toga, destilacijom se čuvaju okus i miris izvorne sirovine.
Metoda destilacije također ima određene pozitivne aspekte:
- Čak i brojne destilacije, podložne tehnologiji, omogućuju vam da izgubite ne više od 20-22% tekućine.
- Gubici u jedinicama za destilaciju su mnogo veći - mogu doseći 32-35%.
- Također treba napomenuti da je tehnologija jednostavna. Rektifikacija zahtijeva mnogo složeniju i skuplju opremu.
Pogledajte video u kojem iskusni moonshiner uspoređuje procese destilacije i rektifikacije i daje savjete o odabiru uređaja za destilaciju mjesečine:
Važne karakteristike kolone
Opći princip projektiranja modernih destilacijskih kolona ostaje nepromijenjen. Cilj unapređenja instalacija je povećanje produktivnosti, dubine čišćenja, prinosa i stabilnosti kvaliteta finalnog proizvoda.
Rješenje postavljenih zadataka postiže se kretanjem u nekoliko pravaca.
Dimenzije i materijali
Za ispunjavanje svih tehnoloških uslova važno je imati maksimalnu moguću visinu radnog cilindra, kao i njegovu optimalnu kombinaciju sa prečnikom.
Razlikuju se po veličini:
- industrijski,
- kućne instalacije.
Za kućnu upotrebu potrebni su minijaturni uređaji.
Njihova visina je u rasponu od 1,2-1,6 m Kod manjih veličina nemoguće je postići kvalitetno odvajanje frakcija. Promjer cijevi može se kretati od 3-5 cm do 0,3-0,5 m.
Bitan! Najbolji materijal za izradu stuba su nerđajuće legure odobrene za upotrebu u prehrambenoj industriji. Ne emituju štetne materije ni pod kakvim agresivnim uticajima.
Sistem grijanja
Prilikom organiziranja grijanja kocke sirovinama važna su 2 faktora:
- dovoljna snaga,
- Mogućnost glatkog podešavanja.
Plinski izvor energije je teško regulirati, pa se stoga češće koriste električni grijači (grijni elementi). Normalna snaga je postavljena na bazi 4 kW po kocki od 50 litara.
Performanse
To je direktno povezano sa snagom grijaćih elemenata i veličinom stupa. Što se tokovi brže kreću kroz cijev, to je veća produktivnost.
Osim toga, povećava se korištenjem kontinuirane tehnologije, za koju su predviđeni posebni uređaji za opskrbu sirovinama i pravovremeno uklanjanje gotovog proizvoda.
Kvaliteta čišćenja
Zavisi od broja kondenzacijskih procesa koji se odvijaju istovremeno u jednom prolazu cilindra, a koji je određen brojem odgovarajućih kontaktnih elemenata.
INU dobrim instalacijama instalira se najmanje 7-8 takvih zona.
Kontrola procesa
Kako bi se osigurala potrebna kontrola, termometri su instalirani u svim prostorima. Za održavanje stabilnog načina rada instaliran je automatski sistem.
Pritisak
Proces ispravljanja će se odvijati normalno ako se održava stabilan unutrašnji pritisak u rasponu od 725-785 mmHg.
U ovom slučaju je povećan pritisak u donjem dijelu, gdje se akumuliraju teške frakcije, a minimalni pritisak je osiguran na vrhu, gdje se usmjerava laka para.
U industrijskim instalacijama, vakuum se općenito može stvoriti na vrhu kolone, ali je najracionalnije održavati normalan atmosferski tlak.
Pri radu destilacionih kolona mora se voditi računa da je proces najaktivniji kada su uslovi stabilizovani i temperature protivtokova jednake.
Brzina stabilizacije režima smatra se jednim od najvažnijih pokazatelja kvalitetne, moderne instalacije.
Kontaktni uređaji (ploče i mlaznice)
Kontaktni elementi u destilacionoj koloni učestvuju u formiranju ravnoteže tečnosti i pare, kao iu koncentraciji pare.
Svaki takav element ograničava određenu zonu u kojoj se događa neobičan ciklus destilacije - isparavanje i naknadna kondenzacija zasebne frakcije, a para često prelazi ovu granicu i kreće se prema gore, uključujući vrlo hlapljive komponente u svom toku.
U svakoj takvoj zoni uspostavlja se određena ravnoteža.
Referenca! Glavni učinak postiže se povećanjem površine faznih kontakata, čime se aktivira toplinska i masovna izmjena.
Glavni kontaktni elementi su:
- Teorijska ploča. U suštini, ovo je formirana zona ravnoteže bez ugradnje dodatnog dijela. Za dobijanje dobro pročišćenog alkoholnog pića organizovano je od 24 do 32 takve zone.
- Fizička ploča. Ovo je pravi dio u obliku posude u kojem se nakuplja tekući sloj. Para je prisiljena da prolazi kroz njega, što se manifestuje brojnim mjehurićima. Ova opcija pruža dovoljno veliku kontaktnu površinu. Da bi se dobio punopravni, čisti alkohol, u kolonu se mora ugraditi do 45-55 fizičkih ploča.
- Mlaznice Ovi kontaktni elementi su uglavnom dizajnirani da obezbede proces kondenzacije pare. Pružaju mnogo manji otpor protoku pare od ploča. U stupovima se može koristiti nekoliko tipova - prstenasti, mrežasti, spiralni. U domaćim uređajima često se ugrađuje "sito" - disk s brojnim rupama. Bakar se smatra jednim od najboljih materijala za mlaznice. Možete koristiti legure bakra ili aluminijuma.
Disk kontaktni elementi se montiraju uglavnom u industrijske stupove koji imaju veliku visinu i dovoljan promjer za njihovu ugradnju.
Kod uređaja za kućanstvo (kupovnih i domaćih) prednost imaju mlaznice koje se mogu učvrstiti u cijevi promjera 4-5 cm.
Kako postići bolje rezultate?
Prilikom rada destilacijske kolone moraju se poštovati određene mjere kako bi se osigurao normalan rad i dobio kvalitetan konačni proizvod.
Posebnu pažnju treba posvetiti aktivnostima u sljedećim oblastima.
Eliminacija “poplavljenja” instalacije
Ova "bolest" je povezana sa usporavanjem i zaustavljanjem protoka refluksa, što dovodi do njegovog nakupljanja u cilindru i blokiranja protoka pare. Kao rezultat "plavljenja", pritisak unutar stuba se povećava, uzrokujući glasno klokotanje i buku.
Fenomen može biti izazvan sljedećim razlozima:
- Prekoračenje dopuštene brzine strujanja pare, što može biti uzrokovano prekomjernim zagrijavanjem tekućine u kocki;
- Prekomjerno punjenje kocke sirovinama ili začepljenja u donjoj zoni cijevi;
- Pritisak na dnu stuba je prenizak, što je tipično za visoke planinske uslove;
- Povećanje napona u opskrbnoj mreži, što uzrokuje neplanirano povećanje snage grijaćeg elementa;
- Kršenja u dizajnu ili tehnologiji.
Ugradnja automatske kontrole i regulacije procesa pomaže u izbjegavanju ove neugodne pojave. Posebna pažnja se poklanja zagrijavanju sirovina i punjenju kocke.
Pravovremeno uklanjanje gotovog proizvoda i taloženje teških frakcija
U prvom slučaju, tehnika je jednostavna - u početnoj fazi (dok se temperatura i pritisak ne stabiliziraju), samo četvrtina visoko hlapljivih para kondenzira se s konačnim proizvodom i uklanja se van, a zatim se uklanja njegov maksimalni volumen.
Pojavu sedimenta iz teških frakcija je teže otkriti. Morate se fokusirati na miris i boju tečnosti na samom dnu kolone.
Ispravna priprema instalacije za puštanje u rad
Prije početka ispravljanja potrebno je provjeriti stanje aparata, prije svega, nepropusnost stupa. Za provjeru, izlaz gotovog proizvoda se zatvara i ubacuje se hladna voda.
Tek nakon što se uvjerite da je instalacija čvrsta, možete početi sipati sirovine i zagrijavati kocku.
Ne treba očekivati čuda od kućnog aparata i ne treba zamijeniti aparat za mjesečni aparat. Minimalna jačina početne tečnosti mora biti najmanje 30%, inače na izlazu neće biti proizvod koji je po jačini približan čistom alkoholu.
Bitan! U kocku koja nije prošla primarnu destilaciju ne treba sipati kašu.
Prilikom izrade instalacije vlastitim rukama, ne smijete dopustiti gubitak toplinske energije kroz tijelo stupa. Posebno je važno zaštititi donji dio, tj. zona do prvog refluksnog kondenzatora.
- stiropor,
- penoizol,
- moderna folija izolacija.
Destilacione kolone vam omogućavaju da duboko pročistite tečnosti ili odvojite laku frakciju. U industrijskim okruženjima nalaze primenu u mnogim industrijama, uklj. Uz njihovu pomoć osigurava se rafinacija nafte i proizvodi visokokvalitetni alkohol.
Svrha članka je analizirati teorijske i neke praktične aspekte rada kućne destilacijske kolone koja ima za cilj proizvodnju etilnog alkohola, kao i razbiti najčešće mitove na internetu i razjasniti stavove da prodavači opreme „ćute“ o.
Rektifikacija alkohola– razdvajanje višekomponentne mješavine koja sadrži alkohol na čiste frakcije (etil i metil alkoholi, voda, fuzelna ulja, aldehidi i druge) s različitim tačkama ključanja, ponovljenim isparavanjem tekućine i kondenzacijom pare na kontaktnim uređajima (pločama ili mlaznicama) u specijalnim protivtočnim toranjskim uređajima.
Sa fizičke tačke gledišta, rektifikacija je moguća, jer je u početku koncentracija pojedinih komponenti smeše u parnoj i tečnoj fazi različita, ali sistem teži ravnoteži - isti pritisak, temperatura i koncentracija svih supstanci u svakoj faza. Kada je u kontaktu s tekućinom, para se obogaćuje visoko hlapljivim komponentama (niskog ključanja), a tekućina se zauzvrat obogaćuje nehlapljivim (visokim ključanjem) komponentama. Istovremeno sa obogaćivanjem dolazi do razmjene toplote.
Shematski dijagram Trenutak kontakta (interakcija strujanja) pare i tekućine naziva se proces prijenosa topline i mase.
Zbog različitih pravaca kretanja (para se diže, a tečnost teče dole), nakon što sistem postigne ravnotežu u gornjem delu destilacione kolone, moguće je odvojeno odabrati praktično čiste komponente koje su bile deo mešavine. Prvo izlaze supstance sa nižom tačkom ključanja (aldehidi, etri i alkoholi), zatim one sa visokom tačkom ključanja (fuzelna ulja).
Stanje ravnoteže. Pojavljuje se na samoj granici razdvajanja faza. Ovo se može postići samo ako su istovremeno ispunjena dva uslova:
- Jednak pritisak svake pojedinačne komponente smeše.
- Temperatura i koncentracija tvari u obje faze (para i tekućina) su iste.
Što sistem češće dolazi u ravnotežu, to je efikasniji prenos toplote i mase i razdvajanje smeše na pojedinačne komponente.
Razlika između destilacije i rektifikacije
Kao što se može vidjeti na grafikonu, iz 10% otopine alkohola (mash) možete dobiti 40% mjesečine, a druga destilacija ove mješavine će dati destilat od 60 stepeni, a treća - 70%. Mogući su sljedeći intervali: 10-40; 40-60; 60-70; 70-75 i tako dalje do maksimalno 96%.
Teoretski, da bi se dobio čisti alkohol, potrebno je 9-10 uzastopnih destilacija na aparatu za mjesečni aparat. U praksi je destilacija tekućina koje sadrže alkohol u koncentraciji iznad 20-30% eksplozivna, a zbog velikog utroška energije i vremena nije ekonomski isplativa.
Sa ove tačke gledišta, rektifikacija alkohola je minimalno 9-10 istovremenih, postupnih destilacija koje se dešavaju na različitim kontaktnim elementima kolone (mlaznice ili ploče) po celoj visini.
| Razlika | Destilacija | Ispravljanje |
| Organoleptika pića | Čuva aromu i ukus originalnih sirovina. | Rezultat je čisti alkohol, bez mirisa i ukusa (problem ima rješenje). |
| Izlazna snaga | Zavisi od broja destilacija i dizajna aparata (obično 40-65%). | Do 96%. |
| Stepen frakcionisanja | Nisko, mešaju se supstance čak i sa različitim tačkama ključanja, to se ne može ispraviti. | Visoke, čiste supstance se mogu izolovati (samo sa različitim tačkama ključanja). |
| Sposobnost uklanjanja štetnih materija | Nisko ili srednje. Da bi se poboljšao kvalitet, potrebne su minimalno dvije destilacije, pri čemu se barem jedna od njih dijeli na frakcije. | Visoko, s pravim pristupom, sve štetne materije su odsječene. |
| Gubici alkohola | Visok. Čak i uz pravi pristup, možete izdvojiti do 80% ukupne količine uz održavanje prihvatljivog kvaliteta. | Nisko. Teoretski, moguće je ekstrahovati sav etilni alkohol bez gubitka kvaliteta. U praksi, najmanje 1-3% gubitaka. |
| Složenost tehnologije za implementaciju kod kuće | Nisko i srednje. Čak je i najprimitivniji aparat sa zavojnicom prikladan. Moguća su poboljšanja opreme. Tehnologija destilacije je jednostavna i jasna. Mjesečni aparat obično ne zauzima puno prostora kada je u radnom stanju. | Visoko. Potrebna je posebna oprema, koja se ne može proizvesti bez znanja i iskustva. Proces je teže razumljiv, potrebna je barem teorijska priprema. Stub zauzima više prostora (posebno po visini). |
| Opasnost (u poređenju jedni s drugima), oba procesa su opasni od požara i eksplozije. | Zahvaljujući jednostavnosti aparata za mjesečinu, destilacija je nešto sigurnija (subjektivno mišljenje autora članka). | Zbog složene opreme, pri radu s kojom postoji rizik od većeg broja grešaka, ispravljanje je opasnije. |
Rad destilacijske kolone
Kolona za destilaciju– uređaj dizajniran za odvajanje višekomponentne tečne mješavine u zasebne frakcije na osnovu točke ključanja. To je cilindar konstantnog ili promjenjivog poprečnog presjeka, unutar kojeg se nalaze kontaktni elementi - ploče ili mlaznice.
Takođe, skoro svaka kolona ima pomoćne jedinice za dovod početne smeše (sirovog alkohola), praćenje procesa rektifikacije (termometri, automatika) i selekciju destilata – modul u kome se para određene supstance ekstrahuje iz sistema kondenzuje i potom uzima. van.
Jedan od najčešćih dizajna kuća Sirovi alkohol– proizvod destilacije kaše klasičnom metodom destilacije, koji se može „sipati“ u destilacioni stup. Zapravo, ovo je mjesečina jačine 35-45 stepeni.
Refluks– para kondenzovana u deflegmatoru, koja teče niz zidove stuba.
Refluksni odnos– odnos količine sluzi i mase uzetog destilata. U koloni za destilaciju alkohola postoje tri toka: para, refluks i destilat (konačni cilj). Na početku procesa, destilat se ne povlači tako da se u koloni pojavi dovoljno refluksa za prijenos topline i mase. Tada se dio alkoholne pare kondenzira i uzima iz kolone, a preostala alkoholna para nastavlja stvarati refluksni tok, osiguravajući normalan rad.
Da bi većina instalacija radila, omjer refluksa mora biti najmanje 3, odnosno uzima se 25% destilata, ostatak je potreban u koloni za navodnjavanje kontaktnih elemenata. Opšte je pravilo: što se alkohol sporije uzorkuje, to je bolji kvalitet.
Kontaktni uređaji kolone za destilaciju (ploče i mlaznice)
Oni su odgovorni za ponovljeno i istovremeno razdvajanje smeše na tečnost i paru, nakon čega sledi kondenzacija pare u tečnost – postizanje stanja ravnoteže u koloni. Uz sve ostale stvari, što je više kontaktnih uređaja u dizajnu, to je efikasnija rektifikacija u smislu pročišćavanja alkohola, jer se povećava površina međufazne interakcije, čime se intenzivira cjelokupni prijenos topline i mase.
Teorijska ploča– jedan ciklus izlaska iz ravnotežnog stanja i ponovnog postizanja istog. Za dobivanje visokokvalitetnog alkohola potrebno je minimalno 25-30 teorijskih ploča.
Fizička ploča- stvarno ispravan uređaj. Para prolazi kroz sloj tečnosti u ploči u obliku mnogih mjehurića, stvarajući veliku kontaktnu površinu. U klasičnom dizajnu, fizička ploča pruža otprilike polovinu uslova za postizanje jednog ravnotežnog stanja. Shodno tome, za normalan rad destilacione kolone potrebno je dvostruko više fizičkih ploča od teoretskog (proračunatog) minimuma - 50-60 komada.
MlazniceČesto se ploče postavljaju samo na industrijske instalacije. U laboratorijskim i kućnim destilacionim kolonama kao kontaktni elementi koriste se mlaznice - posebno upletena bakrena (ili čelična) žica ili mreža za pranje posuđa. U ovom slučaju, refluks teče u tankom mlazu preko cijele površine mlaznice, pružajući maksimalnu površinu kontakta s parom.
Mlaznice napravljene od krpa za pranje su najpraktičnije Postoji mnogo dizajna. Nedostatak domaćih žičanih priključaka je moguće oštećenje materijala (crnjenje, rđa tvornički analozi su bez takvih problema).
Osobine kolone za destilaciju
Materijal i veličine. Cilindar kolone, mlaznice, kocka i destilatori moraju biti izrađeni od legure za hranu, nehrđajućeg čelika, sigurne pri zagrijavanju (ravnomjerno se širi). U domaćim dizajnima, konzerve i ekspres lonci najčešće se koriste kao kocke.
Minimalna dužina cijevi kućne destilacijske kolone je 120-150 cm, promjer je 30-40 mm.
Sistem grijanja. Tokom procesa rektifikacije, veoma je važno kontrolisati i brzo podešavati snagu grejanja. Stoga je najuspješnije rješenje grijanje pomoću grijaćih elemenata postavljenih u donjem dijelu kocke. Ne preporučuje se isporuka topline preko plinske peći, jer vam ne dozvoljava brzu promjenu temperaturnog raspona (visoka inercija sistema).
Kontrola procesa. Prilikom ispravljanja, važno je slijediti upute proizvođača kolone, koje moraju naznačiti radne karakteristike, snagu grijanja, omjer refluksa i performanse modela.
Termometar vam omogućava da precizno kontrolirate proces odabira frakcije Veoma je teško kontrolisati proces rektifikacije bez dva jednostavna uređaja - termometra (pomaže u određivanju ispravnog stepena zagrevanja) i alkomera (meri jačinu nastalog alkohola).
Performanse. Ne zavisi od veličine stuba, jer što je viša fioka (cev), to je više fizičkih ploča unutra, samim tim i čišćenje je bolje. Na produktivnost utječe snaga grijanja, koja određuje brzinu protoka pare i refluksa. Ali ako postoji višak napajanja, kolona se guši (prestaje raditi).
Prosječna produktivnost kućnih destilacijskih kolona je 1 litar na sat sa snagom grijanja od 1 kW.
Efekat pritiska. Tačka ključanja tečnosti zavisi od pritiska. Za uspješnu rektifikaciju alkohola, pritisak na vrhu kolone mora biti blizu atmosferskog - 720-780 mmHg. U suprotnom, kako se tlak smanjuje, gustina pare će se smanjiti i brzina isparavanja će se povećati, što može uzrokovati poplavu kolone. Ako je pritisak previsok, brzina isparavanja opada, čineći uređaj neučinkovitim (nema razdvajanja smjese na frakcije). Za održavanje ispravnog tlaka, svaka kolona za destilaciju alkohola opremljena je komunikacijskom cijevi s atmosferom.
O mogućnosti domaće montaže. Teoretski, kolona za destilaciju nije vrlo složen uređaj. Dizajne uspješno provode majstori kod kuće.
Ali u praksi, bez razumijevanja fizičkih osnova procesa rektifikacije, ispravnih proračuna parametara opreme, odabira materijala i kvalitetne montaže komponenti, korištenje domaće destilacijske kolone pretvara se u opasnu aktivnost. Čak i jedna greška može dovesti do požara, eksplozije ili opekotina.
Što se tiče sigurnosti, tvornički napravljeni stubovi koji su prošli testove (imaju prateću dokumentaciju) su pouzdaniji, a imaju i uputstva (koja moraju biti detaljna). Rizik od kritične situacije svodi se samo na dva faktora - pravilnu montažu i rad prema uputama, ali to je problem gotovo svih kućanskih aparata, a ne samo kolona ili aparata za mjesečni aparat.
Princip rada destilacione kolone
Kocka je ispunjena maksimalno 2/3 svoje zapremine. Prije uključivanja instalacije, obavezno provjerite nepropusnost spojeva i sklopa, isključite jedinicu za odabir destilata i dovedite rashladnu vodu. Tek nakon toga možete započeti zagrijavanje kocke.
Optimalna jačina mješavine koja sadrži alkohol koja se unosi u kolonu je 35-45%. To jest, u svakom slučaju, destilacija kaše je potrebna prije rektifikacije. Dobijeni proizvod (sirovi alkohol) se zatim obrađuje u koloni, čime se dobija gotovo čisti alkohol.
To znači da kolona za kućnu destilaciju nije potpuna zamjena za klasični aparat za mjesečni aparat (destilator) i može se smatrati samo dodatnim korakom pročišćavanja koji bolje zamjenjuje ponovnu destilaciju (druga destilacija), ali neutralizira organoleptička svojstva pića.
Da budem pošten, napominjem da većina modernih modela kolona za destilaciju zahtijeva rad u režimu mirovanja mjesečine. Da biste prešli na destilaciju, samo trebate zatvoriti vezu s atmosferom i otvoriti jedinicu za odabir destilata.
Ako su obje spojnice istovremeno zatvorene, zagrijani stup može eksplodirati zbog prevelikog pritiska! Ne pravite takve greške!
U kontinuiranim industrijskim instalacijama, kaša se često destilira odmah, ali to je moguće zbog njene gigantske veličine i dizajnerskih karakteristika. Na primjer, standard je cijev visine 80 metara i promjera 6 metara, u koju je ugrađeno višestruko više kontaktnih elemenata nego na destilacijskim stupovima za dom.
Veličina je bitna. Mogućnosti destilerije u pogledu mirovanja čišćenja su veće nego kod kućne rektifikacije Nakon uključivanja, tečnost u kocki se zagrijavanjem dovede do ključanja. Nastala para se diže uz stub, zatim ulazi u refluks kondenzator, gde se kondenzuje (pojavljuje se refluks) i vraća se u tečnom obliku duž zidova cevi do donjeg dela kolone, na povratku dolazi u kontakt sa parom koja se diže na pločama. ili mlaznice. Pod djelovanjem grijača, refluks ponovo postaje para, a para na vrhu se ponovo kondenzira pomoću refluksnog kondenzatora. Proces postaje cikličan, pri čemu su oba toka neprekidno u kontaktu jedan s drugim.
Nakon stabilizacije (para i refluks su dovoljni za ravnotežno stanje), čiste (razdvojene) frakcije sa najnižom tačkom ključanja (metil alkohol, acetaldehid, eteri, etil alkohol) akumuliraju se u gornjem delu kolone, a one sa najvišom ( fuzelna ulja) nakupljaju se na dnu. Kako selekcija napreduje, niže frakcije se postepeno uzdižu u kolonu.
U većini slučajeva, kolona u kojoj se temperatura ne mijenja 10 minuta smatra se stabilnom (izbor može početi) (ukupno vrijeme zagrijavanja je 20-60 minuta). Do ovog trenutka, uređaj radi "na sebi", stvarajući tokove pare i refluksa koji teže ravnoteži. Nakon stabilizacije počinje selekcija frakcije glave koja sadrži štetne materije: etere, aldehide i metil alkohol.
Kolona za destilaciju ne eliminiše potrebu za razdvajanjem izlaza na frakcije. Kao iu slučaju konvencionalnog aparata za mjesečni aparat, morate sastaviti "glavu", "tijelo" i "rep". Jedina razlika je u čistoći izlaza. Tokom rektifikacije, frakcije se ne "podmazuju" - tvari s tačkama ključanja blizu, ali najmanje deseti dio stepena različite, ne ukrštaju se, stoga, kada se odabere "tijelo", dobije se gotovo čisti alkohol. Tokom konvencionalne destilacije, fizički je nemoguće razdvojiti prinos na frakcije koje se sastoje od samo jedne supstance, bez obzira na dizajn koji se koristi.
Ako je kolona postavljena na optimalni način rada, onda nema poteškoća u odabiru "tijela", jer je temperatura stabilna cijelo vrijeme.
Tokom rektifikacije, niže frakcije („repovi“) se biraju na osnovu temperature ili mirisa, ali za razliku od destilacije, ove tvari ne sadrže alkohol.
Vraćanje organoleptičkih svojstava alkoholu.Često su potrebni "repovi" da vrate "dušu" rektificiranom alkoholu - aromu i okus izvorne sirovine, na primjer, jabuke ili grožđa. Nakon završenog procesa, određena količina sakupljene jalovine se dodaje čistom alkoholu. Koncentracija se izračunava empirijski eksperimentiranjem s malom količinom proizvoda.
Prednost rektifikacije je mogućnost ekstrakcije gotovo cijelog alkohola sadržanog u tekućini bez gubitka kvalitete. To znači da se "glave" i "repovi" dobiveni u aparatu za mjesečni aparat mogu preraditi u koloni za destilaciju i proizvesti etilni alkohol koji je siguran za zdravlje.
Zalivanje destilacijske kolone
Svaki dizajn ima maksimalnu brzinu kretanja pare, nakon čega se tok refluksa u kocki prvo usporava, a zatim potpuno zaustavlja. Tečnost se akumulira u destilacionom dijelu kolone i dolazi do "plavljenja" - prestanka procesa prijenosa topline i mase. Unutra je oštar pad pritiska i pojavljuje se strana buka ili klokotanje.
Razlozi za plavljenje kolone za destilaciju:
- prekoračenje dozvoljene snage grijanja (najčešće);
- začepljenje dna uređaja i prepunjavanje kocke;
- veoma nizak atmosferski pritisak (tipično za visoke planine);
- napon mreže je iznad 220V - kao rezultat toga povećava se snaga grijaćih elemenata;
- greške u dizajnu i kvarovi.
Tema ispravljanja je zaista višestruka. Bilo je, ima i uvijek će biti pitanja u vezi sa ovim važnim procesom u kuhanju mjesečine.
Pozivamo vas da naučite sve najvažnije stvari iz našeg članka!
Samo uz pomoć rektifikacije moguće je kod kuće proizvesti gotovo čisti alkohol i mjesečinu.
Naše kolone za destilaciju „Dachnik“, „Bee“, „Peach“ s pravom se mogu nazvati kućnim mini-fabrikama.
Kod nas možete lako kupiti opremu za rektifikaciju, ali samo trebate odlučiti o zahtjevima, koliko mjesečine želite proizvesti i koliko prostora ste spremni izdvojiti za ovu proizvodnju.
Također možete pokušati sami napraviti stupac za destilaciju, naravno, složeniji je od aparata za mjesečni aparat, ali nije nemoguće.
Ako se ipak odlučite sami izraditi stupac, onda su zahtjevi za materijale za izradu stupca isti kao i za aparat za mjesečni aparat.
Za posudu - samo nehrđajući čelik za hranu, za brtve - prirodni silikon, bolje je zavariti dijelove zajedno ili ih lemiti lemom za hranu.
Ako ste kupili jeftinu destilacijsku kolonu i rezultat je loš alkohol sa stranim mirisima, što trebate učiniti?
Često se dešava da prodavci ovakvih kolona budu neiskreni, govoreći da se od njih može proizvesti čisti alkohol. Vaša očekivanja nisu ispunjena, možda zato što je proizvođač jako precijenio mogućnosti stupca.
Ili su njegove dimenzije takve da je u osnovi nemoguće dobiti čisti alkohol od njega, ma koliko se trudili.
Dobra kolona ne može biti jeftina.
Kako radi kolona za destilaciju?
Stupac se postavlja strogo okomito u rezervoar, a sirovi alkohol se ulije u rezervoar, a zatim se primjenjuje grijanje. Tečnost ključa i para se diže u kolonu. Na vrhu kolone nalazi se refluks kondenzator (frižider sa jedinicom za odabir).
Drugim rečima, deo kondenzovane tečnosti u frižideru može da se izvadi, a ostatak da se vrati u kolonu.
Ova tečnost teče prema pari i tamo stupa u interakciju s njom na mnogim malim elementima.
Ovi elementi imaju veliku razvijenu površinu (opruge, kuglice, prstenovi), koja se naziva mlaznica. Tečnost koja teče niz elemente kolone naziva se refluks.
U deflegmatoru stupa stvara se kondenzat, čiji se dio odvodi na izlaz, a dio pada nazad.
Vraćanje dijela kondenzata u kolonu je ključ za normalan rad kolone. Odnos količine kondenzata odvedenog na izlaz i količine kondenzata vraćenog u kolonu naziva se omjer refluksa(FF). Ako ne uzmete proizvod iz kolone, tada će omjer refluksa biti jednak beskonačnosti.
Para stupa u interakciju s flegmom, dajući mu energiju i tvari koje ključaju na višoj temperaturi, dok se u isto vrijeme tvari s nižom tačkom ključanja prenose na vrh kolone.
Nakon nekog vremena, sve supstance se raspoređuju po koloni od ključanja na visokoj temperaturi (na dnu), do ključanja na nižoj temperaturi na vrhu. To jest, supstanca najnižeg ključanja će se podići do refluksnog kondenzatora i može se lako odabrati.
Na taj način se tečnosti koje su odvojene jedna od druge mogu lako prikupiti.
Pakovanje – unutrašnji elementi kolone, obično slobodno protočni. Najpristupačniji tip nastavka su metalne spužve za čišćenje i pranje posuđa. Prije upotrebe takvih spužvi, provjerite jesu li izrađene od nehrđajućeg čelika.
Kako mogu ovo provjeriti? Samo ponesite magnet. 
Vjerovatno ćete se zapitati zašto je destilacijski stup umotan u termoizolaciju?
Činjenica je da toplinska izolacija omogućava minimiziranje utjecaja vanjskih faktora na proces ispravljanja. A budući da rad stupa ovisi o stabilnosti raspodjele temperature po njegovoj dužini, toplinska izolacija je više nego opravdana.
Iskusni moonshiners znaju šta se krije iza fraze "kolona se ugušila".
Odaćemo vam tajnu. Zalivanje kolone je pojava u kojoj se tečnost koja dolazi iz refluksnog kondenzatora ne vraća u kocku, već se akumulira.
Razlozi za to mogu biti prekomjerna snaga grijanja (veliki protok pare sprječava da refluks teče prema dolje), te greške u projektiranju (ugradnja rešetki koje teško prolaze za refluks, prekomjerno zbijanje mlaznice, uska grla u stupu).
Gušenje kolone se manifestuje snažnim škripanjem i bukom tokom rada, čak i sadržaj može biti izbačen kroz gornji otvor povratnog kondenzatora!
Ako je uzrok gušenja bilo jako zagrijavanje, onda ga morate smanjiti i sve će proći kako se očekivalo.
Ali greške u dizajnu najčešće se javljaju u domaćim stupovima;
Visokokvalitetna kolona jedan je od ključeva uspjeha u kuhanju mjesečine!
Materijal su pripremili stručnjaci online trgovine Kupitalon.ru. Prilikom kopiranja materijala sa stranice potrebna je hiperveza
