захлеб колонны при второй перегонке причины что делать и как исправить

Захлеб колонны при перегонке, причины, что делать.

Почему происходит захлеб колонны.

При перегонке молекулы горячего пара поднимаются вверх, на рисунке они красные, а молекулы холодной флегмы спускаются вниз, на рисунке они синие.

Захлеб колонны происходит когда красные молекулы пара не пропускают вниз синие молекулы флегмы.

Синие накапливаются вверху, через них пробираются красные молекулы, все начинает бурлить, лишние синие молекулы выдавливаются в аварийный клапан или в отбор, колонна начинает плеваться.

Как определить захлеб колонны.

В диоптре у вас будет видно бурление. Если нет диоптра, то колонна будет гудеть, трястись. Из клапана связи с атмосферой будет выходить спирт.

Что делать, чтобы не было захлеба колонны.

Чтобы не было захлеба колонны нужно синим молекулам флегмы свободно спускаться вниз.

Для это нужно расширить проход для пара и флегмы или уменьшить поток пара вверх или увеличить отбор синих молекул, флегмы.

Ничего не делать при захлебе колонны.

Если ничего не делать, то колонна наша не будет работать, флегма не будет спускаться вниз и охлаждать поднимающийся пар, разделения не будет.

Увеличить отбор при захлебе колонны.

Увеличение отбора приведет к уменьшению флегмы, а значит и к уменьшению ее потока вниз.

Если флегмы будет мало, то она не эффективно будет охлаждать насадку и поднимающийся пар.

Колонна будет работать не на все 100%.

Увеличение отбора флегмы может дать результат, если у вас она захлебывалась работая на себя и вы лишнюю флегму пустили в отбор.

Увеличить проход для пара и флегмы.

Чтобы не было затора можно увеличить диаметр царги.

При большом диаметре трубы все молекулы поместятся и не будет захлеба.

Замена диаметра царги это уже, покупка нового аппарата. Можно уменьшить общую площадь насадки.

Например вместо 2 мм насадки засыпать в царгу 3.5 и больше.

Увеличение размера насадки приведет к ее уменьшению разделительной способности.

Количество теоретических тарелок уменьшится. Для поддержания одного и того же количества теоретических тарелок можно увеличить длину царги.

Уменьшить нагрев куба.

Уменьшая нагрев куба мы уменьшаем напор идущих вверх молекул.

Молекул пара будет мало и количество молекул флегмы тоже уменьшится, так как их ¾ от всего пара.

В Результате этих действий затор в царге пропадет, но и уменьшится скорость отбора.

Действия при обнаружении захлеба в колонне.

Отключаем нагрев, флегма спускается вниз, ждем минуту.

Затор устранён, включаем нагрев куба, но уже с меньшей мощностью.

Если опять в царге захлеб, повторяем наши действия по новой.

Причины захлеба в колонне.

Эффект бутылочного горлышка.

Сильно утрамбовали насадку и в каком-то месте перестарались, образовалось горлышко, там будет захлеб.

Сильно скрутили РПН пыж для удержания насадки. Опять образовалось бутылочное горлышко.

Где обычно происходит захлеб в колонне.

Захлеб в колонне происходит в зоне перехода из узкой части царги в широкую.

Пример, выход из метро, где будет затор, в самой узкой части, на выходе.

Захлеб в царге обычно бывает в зоне перехода из более плотной насадки, СПН, в менее плотную, РПН пыж.

Старайтесь засыпать насадку в трубу так, чтобы было меньше пыжей.

Если пыж будет внизу колонны, то и захлеб там будет, вы его в диоптр уже не увидите.

У меня сдвоенная царга и в нее засыпана СПН насадка без переходов, захлеб всегда вверху колонны.

Я установил вниз третью царгу с пыжами и захлеб пошел из нижней.

Захлеб колонны при перегонке, причины, что делать.

Источник

Почему захлебываются бражная и ректификационная колонны

Шипенье, бульканье,прыжки и струя пара или жидкости из верхнего штуцера — все это свидетельствует,что ректификационная колонназахлебывается. Как этого избежать и что делать, если уже случилось —читайте дальше.

Почему плюется самогонный аппарат

Независимо от типасамогонного аппарата или колонны, их принцип работы остается единым: флегма(возвращающиеся внутрь тяжелые фракции) конденсируется и стекает, а парподнимается. Если пар идет вверх очень интенсивно, он тормозит флегму, котораязамедляет движение вниз и повисает, скапливается в дефлегматоре. Аппаратначинает захлебываться.

Это нештатный режимработы аппарата, который продолжается максимум полминуты-минуту. Потом флегмувыбрасывает через верхние отверстия: дистиллятор или колонна «плюется».

Понять, что аппарат скоро захлебнется, можно по характерному бульканью внутри, тряске, перепадам давления. И хотелось было бы просто сказать «Следуйте инструкции по эксплуатации, чтобы избежать таких ситуаций», если бы не два обстоятельства:

1) Максимально эффективный рабочий режим аппаратов очень близок к нештатному. Их так и проектируют. Скорость или расход пара зависит от мощности прибора (плитки, плиты), который греет перегонный куб. Для разных контактных элементов предельная скорость (расход) пара будет своей. Расход пара на квадратный метр сечения колонны варьируется в диапазоне 2000-7000 кг/час. Скорость измеряется в метрах в секунду. Следует учитывать, что каждый киловатт мощности нагрева дает 3,89 кг пара в час. Мощность нагрева обязательно должна соответствовать инструкции к аппарату. При увеличении мощности он неминуемо захлебнется.

2) Колонна (дистиллятор) может захлебываться и в штатном режиме. На это есть несколько причин:

Почему захлебывается бражная колонна: что делать и как остановить

Дистиллятор, он жепленочная, он же бражная колонна захлебывается и работает по описанному вышепринципу.

Если захлебывание происходитпрямо сейчас, нужно убавить нагрев и создать точки кипения — бросить в кубхимически инертный материал (кусочки керамики, нержавеющие столовые приборы итак далее). Если проблема в содержимом — выключить нагрев, подождать 30 минут,слить часть или разбавить холодной водой до содержания спирта 30%. Ни в коемслучае не зажимать фонтанирующее парами или жидкостью отверстие даже нанесколько секунд! Чревато взрывом.

Почему захлебывается ректификационная колонна и как этого избежать

Мы уже выяснили почемузахлебывается насадочная (тарельчатая, ректификационная) колонна или любойдругой аппарат. Как предотвратить нештатную ситуацию?

Прочистить царгу(трубку) колонны тросиком, очистить поверхность куба содой или кислотой,умышленно оцарапать абразивом.

Перед перегонкой датьспирту с водой постоять и вступить в реакцию. Не превышать расчетную мощностьнагрева и спиртуозность смеси. И конечно же, не пользоваться самодельнымиаппаратами, которые никто не тестировал на взрывоопасность.

Хотите узнать, как работают фабричные аппараты разных типов? Посмотрите отзывы на самогонные аппараты и выбирайте самый безопасный и качественный.

Источник

Захлёбывание ректификационной колонны.

Непрофессиональный взгляд на режим захлёбывания ректификационной колонны.

Уважаемые коллеги, предлагаю Вашему вниманию тему: «Захлёб ректификационной колонны». Поиск в интернете даёт мозаичную картину сведений, в которой начинающему пользователю разобраться непросто, но мы попробуем.

Что удалось почерпнуть из форумов ХД и Лабспирт.

По локализации захлёбывание делится на верхнее, нижнее, локальное.

По причинам:
1.Избыточная мощность нагрева, при которой объём пара и флегмы не соответствуют пропускной возможности насадки.
2.Локальное сужение диаметра царги.
а) Плотный пыж: верхний, нижний, сочетанно.
б) Локальное уплотнение насадки.

По субъективной оценке:
Если я всё верно понял, то «Правильный» захлёб это верхний, а «Неправильный» соответственно нижний. Верхний наиболее предпочтителен, т.к. нижний является следствием конструктивного дефекта колонны.

Захлёб «Правильной» колонны происходит следующим образом. Избыточный нагрев создаёт избыток пара и ускорение его потока. Высокий поток срывает флегму с поверхности насадки и забрасывает её вверх по царге. Ситуация усугубляется тем, что самый плотный пар, максимальное количество флегмы и максимальная скорость пара находятся вверху колонны. Флегма подвисает, скапливается, вызывает ещё большее сужение диаметра царги и ускорение потока. Система замыкается, в итоге происходит верхний захлёб колонны. Самым захлёбоопасным местом является верх царги, поэтому если с целью стабилизировать давление в кубе в процессе ректификации повышать мощность нагрева, то скорость пара и флегмы вверху колонны увеличатся, и колонна исходно находившаяся в состоянии предзахлёба захлебнётся именно в этом месте.
Формально всё верно.

Смотрим онлайн «Справочник химика».

«В работе ректификационных колонн реализован принцип противотока.
При движении пара снизу вверх навстречу стекающей жидкости между паром и жидкостью возникает сила трения, увеличивающаяся по мере увеличения скорости пара. Сила трения может увеличиваться до того момента, пока она не уравновесит силы тяжести стекающей жидкости. При дальнейшем увеличении скорости пара сила трения превысит силу тяжести, жидкость будет захватываться паром и начинается обращённое движение жидкости.

В насадочных колоннах с насыпной насадкой возможны следующие гидродинамические режимы работы:

Плёночный. При небольших скоростях газа жидкость стекает по насадке сплошной пленкой, контакт с газом происходит только на поверхности пленки жидкости, трение между ними незначительно, газовая фаза занимает весь свободный объём и количество удерживаемой жидкости не зависит от скорости газа. Дисперсной фазой при этом режиме является жидкость, а сплошной фазой — газ.

Подвисание. При увеличении скорости газа происходит торможение плёнки жидкости, её утолщение и турбулизация. Режим проявляется в резком возрастании количества жидкости в колонне и повышении гидравлического сопротивления, стекающая жидкость сильно турбулизирована в паровом потоке образуются вихри, однако течение жидкости все еще сохраняет струйно-пленочный характер, а сплошной фазой остается паровая.

Захлёбывание или барботажный, или пузырьковый. Возникает в результате накопления жидкости в насадке. Жидкость накапливается в насадке до тех пор, пока ее сила тяжести не уравновесит сил трения. Накопление жидкости начинается с нижнего слоя и постепенно распространяется на всю высоту насадки.

Происходит инверсия фаз (точка инверсии или точка захлёбывания). Газ перестает быть сплошной фазой и барботирует через слой жидкости. По мере накопления жидкости резко возрастает гидравлическое сопротивление, а увеличения скорости газа при этом почти не происходит.

Эмульгирование или пенный. Газожидкостная дисперсная система(эмульсия) которая возникает после барботажного режима, по внешнему виду напоминающая пену. В этом режиме уже нельзя сказать, какая фаза является сплошной и какая дисперсной.Реализуется режим, при котором достигается наибольшая интенсивность массопередачи, максимальная разделительная способность при максимальной пропускной способности (максимальная производительность). Разделительная способность относительно пленочного выше в 2 раза. При дальнейшем повышении мощности происходит унос флегмы из насадки[/i].

Режим уноса. Газ снова становится сплошной фазой, и жидкость уносится из аппарата в виде брызг вместе с газом. Жидкость почти не поступает на насадку.

Учитывая изложенное выше применительно к непромышленным колоннам можно сделать следующее заключение. Конструктивно неизменной спецификой работы колонн насадочного типа в режиме подвисания, является изменение величины гидростатического давления и гидравлического сопротивления флегмы по высоте царги, что влечёт за собой изменение силы трения встречных потоков на разных уровнях насадки. Усиление на нижних и ослабление в верхних.
При этом существует одна очень важная закономерность: чем выше градиент давления, тем выше разделительная способность и большее число теоретических тарелок.

Рассмотрит работу разных слоёв насадки по отдельности.
Условия работы нижних слоёв насадки.
1. Максимальное давление и сопротивление встречных потоков пара и флегмы.
2. При превышении определённой мощности нагрева, скорость потока флегмы снижается вплоть до полной остановки.
3. Низкая скорость массопереноса (относительно верхних слоёв).
4. Высокий ТМО.
5. Максимальная производительность. Укрепление пара в нижней трети царги минимум до 85об%
6. Функционально самое узкое место царги лимитирующее производительность всей РК.

Условия работы верхних слоёв насадки.
1. Низкое сопротивление встречных потоков пара и флегмы.
2. Высокая скорость потока флегмы.
3. Высокая скорость массопереноса.
4. Низкий ТМО (относительно нижних отделов).
5. Основная задача не укрепление, а очистка от примесей.
6. Функционально самое широкое место царги с минимальным сопротивлением потоков.

Механизм захлёбывания РК.
Пусковым событием процесса затопления является превышение допустимой мощности нагрева и нарушение равновесия объёмов восходящего пара и стекающей флегмы в сторону усиления потока пара и снижения флегмы. Замедление тока флегмы вплоть до полной остановки ведёт к нарушению ТМО. Кипящая флегма находящаяся в условиях фазового перехода исключается из процессов ТМО и не имея возможности полноценного тока вниз, накапливается в виде уровня заполняя всё свободное место насадки. Процесс закольцовывается, вовлечь флегму обратно в ТМО становится невозможно, уровень флегмы и гидростатическое давление начинает расти затапливая колонну от нижних отделов к верхним. Формирование нижнего горизонта жидкости в насадке происходит под влиянием равномерного распределения структурой насадки встречных потоков и сил трения по всей площади сечения. Устранить запущенный процесс затопления РК снижением мощности практически не возможно.

Захлёбывание непромышленной РК – необратимый процесс скопления флегмы в насадке и/или поверх неё в виде уровня жидкости, который невозможно вовлечь в ТМО без полной остановки РК.

В штатно работающей РК критически важным местом, определяющим её производительность является нижняя часть насадки. Взаимодействие потоков и ТМО в нижних отделах происходит на пределе пропускной способности. По этой причине затопление колонны развивается с нижних отделов и далее уровень и гидростатическое давление флегмы растёт пропорционально давлению пара.

Срыв флегмы с поверхности насадки потоком высокой скорости и заброс её вверх не может являться основным механизмом затопления. Срыв жидкости с поверхности может произойти под воздействием пристеночного отрицательного давления линейного потока газа по закону Бернулли. Закон Бернулли действителен для ламинарных потоков, а в насадке поток турбулентный.

Т.к. интенсивность ТМО в нижних отделах находится на максимальном уровне, то основное укрепление пара происходит на относительно небольшом по протяжённости участке нижних слоёв вовлечённой в ТМО насадки. Данный терминальный участок по мере обеднения пара этанолом и освобождения нижних слоёв насадки от спирта постепенно смещается вверх за счёт снижения числа ТТ верхней части. Высокая скорость массообмена, низкий ТМО в сочетании со снижением количества ТТ укорачивающейся верхней части насадки со временем не позволяет качественно отделить примеси, но укрепление пара при этом почти не страдает. Практическое значение данного процесса следующее: при явно определяемых примесях в продукте в конце ректификации, температура вверху насадки остаётся без изменений практически до конца цикла и укрепление спирта до приемлемых показателей ещё не значит получение чистого продукта, особенно при низком качестве сырья. По этой причине температурный датчик автоматики или термобаллон механической регуляции отбора ставят в нижней части царги.

Интересен ещё момент. Что происходит в колонне, если снижение давления в кубе корректировать увеличением мощности?
Причина снижения кубового давления в общих чертах ясна. Пары воды относительно этанола обладают меньшей плотностью в 2,6 раза. Освобождение пространства насадки от паров этанола и заполнение её парами воды приводит к падению газодинамического сопротивления. Снижение спиртуозности кубового остатка при постоянной мощности нагрева не снижает объём парообразования, но снижается масса испарённой водно-спиртовой смеси и содержание в ней этанола. Снижается количество возвращаемой в куб насыщенной водой флегмы, кроме того вода относительно этанола обладает большей плотностью и меньшей вязкостью. Все это в комплексе освобождает место в насадке, осушает от этанола её нижние слои и постепенно приводит к снижению давления в кубе. Снижая отбор, мы заполняем нижние отделы насадки этанолом и временно исправляем ситуацию.

Для отвода 1 кв. ч. тепла из РК неизменно и независимо от ФЧ в верней части колонны необходим оборот 5л спирта в 1час. По информации, взятой от авторитетных авторов форумов, в колонне с максимальной производительностью, работающей на грани затопления стабилизировать давление в кубе увеличением мощности категорически запрещено.

Происходит следующее. Низ насадки освобождается от этанола, давление в кубе снижается, количество флегмы и ФЧ снижается. Если увеличить мощность нагрева, то для отвода тепла потребуется бОльший объём переноса спирта вверху колонны, а колонна уже исходно находилась в состоянии предзахлёба следовательно, происходит затопление верхней части насадки, а также «выдувание» примесей высокой скоростью переноса из середины насадки в отбор.
В теории выглядит всё вполне логично.

Колонна в исходном состоянии предзахлёба, это ещё не вся колонна, а лишь её нижняя часть. В верхних отделах резервы пропускной способности ещё далеко не исчерпаны, т.к. условия работы насадки нижних слоёв не соответствуют верхним. Точка максимального противодействия потоков пара и флегмы вплоть до их теоретической полной остановки всегда находится в нижней точке заполненной этанолом насадки. Т.о. нижние слои работают на пике производительности ТМО, в то время как верхние, несмотря на относительно высокий массообмен и высокую плотность пара остаются недогружены. Верхнее захлёбывание при повышении мощности произойдёт, если сила трения потоков в верхних отделах приблизится к нижним, в таком случае да, вероятно затопит, но технически это маловероятно.

Тем не менее, всё же есть простой и надёжный способ получить верхнее захлёбывание на стабильно работающей колонне – значительно и резко повысить мощность, при этом поступление флегмы в насадку значительно сократится и она начнёт над ней скапливаться.

Д.И. Менделеев открыл 40-градусную водку. Потом он открыл 20-градусный портвейн. И только утром он открыл, что смешивать их нельзя.

Посл. ред. 23 Июня 21, 07:47 от Кот Бегемот

Источник

Почему захлебываются бражная и ректификационная колонны

Почему захлёбывается колонна?

Принцип действия колонны основан на оседании тяжёлых фракций сивушных масел и на подъёме вверх лёгких. Пар с содержанием чистых спиртов движется по колонне вверх с определённой скоростью. При достижении предельных показателей флегма стекает в куб очень медленно, а далее и вовсе прекращает движение. В результате накапливания этих фракций и происходит захлебывание.

Отследить эту проблему и выявить её сразу можно, но при этом необходимо находиться неподалеку на протяжении всего процесса перегонки. Появляется посторонний шум, даже отчетливое бульканье, давление резко меняется.

Как избежать и предотвратить захлебывание колонны?

Самое первое правила — читать инструкцию по эксплуатации до первого запуска оборудования, а не после обнаружения проблем. Нормальная скорость движения пара колеблется в передах 0,5-1,2 м/с. Максимальные показатели определяют пропускную способность колонны. 2000-7000 (кг/ч)/м 2 — пропускная способность выражается в расходе спиртового пара на единицу площади сечения ректификатора. Получается, чем ближе момент захлёбывания, тем продуктивнее работает оборудование.

Причины захлебывания колонны при допустимой пропускной способности

Даже если показатели не превышают тех, которые обозначены в паспорте изделия, захлебывание может произойти по причине:

Если речь идёт о самодельной конструкции, причинами могут быть неверные пропорции. Поэтому рекомендуется приобретать уже готовое оборудование либо изготавливать его по проверенным чертежам, полученным из надёжных источников.

Спирты плотно вошли в нашу жизнь. И это не только алкоголь. Получают его путем брожения с последующей перегонкой. И часто люди ошибочно думают, что ректификация — это перегонка второй раз. На самом деле это многократная прогонка спиртосодержащих жидкостей в специальных колоннах. В результате встречи двух потоков — жидкости и пара — получается чистый спирт. Давайте разберёмся, что такое ректификация, более подробно.

Спирт и его свойства

Но для начала разберемся, что же такое спирт. Слово было заимствовано из латинского языка и означает «дух». Если выдержаны все нормальные условия, то это будет бесцветная, прозрачная жидкость с резким вкусом и характерным ароматом. Чистый спирт будет крепким в диапазоне от 95,6 до 100%.

Со спиртными напитками человечество знакомо давно, как с перебродившим соком натуральных ягод и фруктов. Тогда это были напитки с низким содержанием спирта. Но с развитием химических знаний люди получали все более и более крепкие напитки. Но только в самом конце XVIII столетия смогли получить 100% спирт ректификат. Автором изобретения был русский химик Ловиц Т. Е.

Что такое ректификация

Слово пришло в наш язык из латинского языка и означает исправление, выправление. Это один из способов, который используют в промышленности, лабораториях или в домашних условиях, чтобы разделить смешанные между собой жидкости.

Основан процесс ректификации на разнице в распределении смешанных компонентов между фракциями пара и жидкости. При этом процессе поток пара двигается навстречу потоку жидкости, они контактируют друг с другом, обмениваясь теплом и массой до наступления равновесия в системе. Все это происходит в специальном приборе, который называется ректификационный колонный аппарат.

В процессе встречи потоков восходящий паровой поток вбирает в себя все летучие компоненты, а стекающая жидкость — менее летучие. Как и в процессе дистилляции — еще одного процесса получения спирта, — затраты энергии при ректификации одинаковы, но извлечение нужного компонента (в нашем случае спирта) гораздо эффективнее. Вот что такое ректификация.

Для того чтобы жидкость и пар взаимодействовали более успешно, в установках используются контактные элементы — тарелки или насадки. Они увеличивают эффективность и площадь взаимодействия двух встречных потоков. Принцип их работы следующий: пар, идущий вверх, проходит через контактный элемент и скопившуюся на нем жидкость, более интенсивно обмениваясь массой и теплом. Чем больше будет установлено в конструкции элементов, тем быстрее будет достигаться равновесие между паром и жидкой фракцией.

Чем ректификация отличается от процесса дистилляции, рассмотрим в нижеследующей таблице.

Ректификация

1. Что такое спирт-ректификат. СР.?

2. Зачем нужна ректифкация?

3. Ректификация — это только для заводов, или дома тоже можно?

4. Где взять оборудование для ректификации?

5. Хочу сделать колонну. Из чего лучше?

6. Я купил недорогую ректификационную колонну, почему получается плохой спирт с посторонними запахами?

7. Объясните попроще, как работает ректификационная колонна?

8. Куда насаживают насадку?

9. Что такое флегма?

10. Что такое флегмовое число?

11. Почему рект. колонна завернута в теплоизоляцию?

12. Почему рекомендуют ректифицировать самогон, а не брагу?

13. А что значит «колонна захлебнулась», и что с этим делать?

#1 Что такое спирт-ректификат. СР.?

Это этиловый спирт, отделенный от примесей с помощью ректификации на соответствующем оборудовании. По законам физики спирт не может быть крепче 97,17% (это по объёму, или 95,57% по массе). Это идеальный спирт-ректификат, на практике такой результат получить очень сложно.

Для справки.При атмосферном давлении ни простой дистилляцией, ни ректификацией нельзя получить спирт крепче 97.17% об. Но, при определенных условиях, (при давлении 70 мм. рт. ст., температура кипения спирта при этом будет 27*С), смесь спирт-вода становится идеальной и можно получить 100% ный спирт.

Спирт ректификат есть рафинированный продукт, очищенный от всех иных примесей, не несущий в себе, в общем случае, органолептики того сырья, из которого он был изготовлен.

Дистиллят кроме крепости имеет вкусовые особенности. Понятно, что этот вот из винограа, этот из яблока, а этот – из пшеницы. Спирт же – дело другое. Хороший спирт есть основа для разных напитков – водки, настоек, наливок. Поэтому он не должен привносить в аромат и вкус напитков свои нотки, меняющиеся от сырья. Такая чистота спирта может быть достигнута только с помощью ректификации, когда применяется специальное, для этой цели предназначенное, оборудование. В нашем случае СР получается при использовании ректификационной колонны, или, сокращенно, РК.

#2 Зачем нужна ректифкация?

Это единственный доступный способ получить дома относительно чистый спирт.

#3 Ректификация — это только для заводов, или дома тоже можно?

Дома очень даже можно. Ректификационная колонна сложней самогонного аппарата, но проще велосипеда, меньше велосипеда и вполне доступна для самостоятельного изготовления.

#4 Где взять оборудование для ректификации?

Купить. Сделать самостоятельно.

#5 Хочу сделать колонну. Из чего лучше?

Требования те-же, как для самогонных аппаратов. Идеальный вариант — пищевая нержавейка.

#6 Я купил недорогую ректификационную колонну, почему получается плохой спирт с посторонними запахами?

В рекламе таких колонн много неправды. Либо заявленная производительность сильно завышена, либо размеры колонны таковы, что в принципе нет возможности получить чистый спирт не при каких условиях. Хорошие колонны недёшевы.

#7 Объясните попроще, как работает ректификационная колонна?

Колонна установлена строго вертикально на баке, в котором залит спитр-сырец и подведен нагрев. Происходит кипение жидкости, пар проходит в колонну. В верхней части колонны установлен дефлегматор, это холодильник совмещенный с узлом отбора, позволяющим часть сконденсировавшейся в холодильнике жидкости отобрать на выход (отбор на выход можно регулировать или совсем перекрыть), а часть отправить обратно в колонну. Эта жидкость стекает вниз по колонне навстречу пару. Колонна заполнена контактными элементами, на которых происходит взаимодействие жидкости и пара. Первыми изобретенными контактными элементами были тарелки, которые располагались одна над другой, и на которых пар пробулькивал сквозь слой жидкости. В колоннах небольшого размера элементы в виде тарелок использовать нецелесообразно ввиду конструктивной сложности. Поэтому колонну заполняют различными элементами, имеющими большую развитую поверхность (пружинки, шарики, колечки, сетки ит.п), это называется насадка, и пар с жидкостью взаимодействует на поверхности этих элементов. Стекающая жидкость по элементам колонны называется флегмой. Пар взаимодействует с флегмой, отдает свою энергию, и вещество, кипящее при более высокой температуре, а выше переносит вещества, кипящие при более низкой температуре. Таким образом, через некоторое время от начала работы ректификационной колонны, вещества распределяются по высоте колонны соответственно своей температуре кипения, в самом верху, то есть в узле отбора дефлегматора, будет самое низкокипящее вещество из смеси жидкости в баке, и начиная отбор, можно по очереди получить отделенные друг от друга жидкости.

#8 Куда насаживают насадку?

Насадка находится внутри колонны, и обычно она сыпучая. Такое неудачное название. Самый простой, дешевый и доступный тип насадки — металлические мочалки для чистки сковородок. При покупке следует убедиться, что материал нержавеющий, например, приложив к нему магнит.

#9 Что такое флегма?

Флегма — это сконденсированные пары, возвращаемые в перегонный куб. При испарении бражки в первую очередь испаряется спирт, а не вода, если такие пары сконденсировать, то концентрация спирта будет выше. Например, при его концентрации в исходной смеси 8% об. первые порции дистиллята будут иметь концентрацию спирта 49,6% об. При конденсации части пара (этот процесс и называется дефлегмацией, т.е. образование флегмы) в первую очередь будет конденсироваться вода, в оставшемся паре концентрация спирта за счет этого увеличится. Например, при концентрации спирта в исходном паре 49,6% об. при частичной конденсации пара образуется 0,5 кг флегмы с концентрацией около 17% мас. и 0,5 дистиллята с концентрацией уже 67% об. Естественно, при этом скорость перегонки снизится, но зато повысится крепость.

При ректификации флегма начинает играть совершенно другую роль. Нам необходимо обеспечить «пробулькивание» пара через жидкость, своеобразное кипение внутри колонны, усиливаемое контактом на мелкой насадке. При этом происходит дополнительное испарение спирта, уносимого с парами вверх, и конденсация воды, сливающейся вниз с флегмой. Пар мы получаем кипячением бражки в кубе, а вот жидкость как раз и есть флегма, которую мы сознательно охалдили, постепенно сливается в куб. Поэтому ректификационная колонна без флегмы не работает, а превращается в обычную трубу с железяками внутри.

#10 Что такое флегмовое число?

#11 Почему рект. колонна завернута в теплоизоляцию?

Работа колонны зависит от стабильности распределения температуры по её длине, теплоизоляция уменьшает влияние внешних факторов.

#12 Почему рекомендуют ректифицировать самогон, а не брагу?

Самогон, или спирт-сырец уже очищен от основных примесей браги, не пенится. А заброс бражной пены в колонны доставит большие проблемы по её промывке.

#13 А что значит «колонна захлебнулась», и что с этим делать?

Захлёб колонны происходит, когда поступающая в неё из дефлегматора флегма не проходит в куб, а скапливается. Причинами этого обычно бывают: превышение мощности нагрева, необходимого для данной колонны, тогда слишком сильный поток пара не пропускает флегму вниз; конструктивные ошибки — узкие места, чрезмерное уплотнение насадки, установка труднопроходимых для флегмы сеток и тому подобное. Захлёб колонны проявляется повышенным шумом при работе — бульканье, и выбросом продукта через верхнее отверстие дефлегматора. Если была превышена мощность нагрева, захлеб колонны устраняется уменьшением нагрева. А ошибки конструкции обычно бывают у самодельных колонн, ну и для устранения захлёбывания такой колонны нужно её переделать.

Отличие ректификации от дистилляции

Сравнительный анализ дистилляции и ректификации

Дистиллят и ректификат – это два абсолютно разных напитка. Их существенное отличие состоит в следующем:

Избавиться от вредных примесей поможет данный аппарат

Справка: важно помнить, что дистиллят сохраняет не только аромат, но и множество опасных примесей. Поэтому для получения более или менее безопасного продукта его необходимо перегонять дважды.

Строение ректификационной колонны

Классическая схема выглядит следующим образом. На испарительном кубе устанавливается вертикальная колонна (еще ее называют царга) и дефлегматор с концевиком. Такая установка не требует сложных механизмов, только кран для отбора, смотровое стекло, термометр, и иногда регулятор мощности.

Принцип работы колонны

Наполняется куб максимально на две трети его объема спиртосодержащей смесью, проверяется герметичность стыков, закрывается кран отбора и подается охлаждающий элемент (чаще всего вода). Только сейчас можно включать нагревание.

Важно знать: никогда нельзя закрывать два штуцера (отбора ректификата и подачи воды) одновременно, от этого колонна может просто взорваться под действием образовавшегося избыточного давления!

Нагревателем жидкость, залитая в куб, доводится до кипения, и полученный пар поднимается. Затем, попав в дефлегматор, конденсируется и стекает по стенкам, снова контактируя с поднимающимся вверх новым паром. Снова попадает на нагреватель, становится паром, и процесс повторяется.

Через какое-то время пар и жидкость приходят в равновесие, а в верхней части скапливается фракция с низкой температурой кипения (метанол). В нижней — с высокой (сивушные масла). Теперь их можно отбирать.

Равновесие определяется по сохранению температуры в течение 10 минут. До этого момента устройство трогать не надо.

Инструкция по самостоятельному изготовлению

Как сделать ректификационную колонну своими руками? Несомненно воспользоваться советами и опытом заядлых винокуров.

Ректификационная колонна своими руками

В первую очередь необходимо помнить о качестве материалов (только нержавеющая пищевая сталь).

Для изготовления понадобится следующее:

Очень важным моментом при изготовлении является герметичность соединений, соединительные элементы «подгонять» друг к другу нужно плотно, чтобы избежать потери флегмы и пара.

Важно: если обработать соединения герметиком, в последующем невозможно будет его разобрать и почистить.

Последовательность сборки:

Узел отбора колонны

Что из себя представляет узел отбора? Чаще всего это небольшой бортик, который тормозит, не давая стекать, флегму (сконденсированную из пара жидкость). Если открыть кран узла отбора, то задержанная флегма стекает в холодильник, превращаясь в спирт-ректификат.

Та же жидкость, которая не задержалась на бортике, стекает дальше вниз, чтобы снова повторить цикл. В промышленных установках можно устанавливать соотношение между ректификатом и флегмой, которая возвращается (флегмово число) с помощью крана. От этого числа зависит чистота и процентное содержание спирта. Чем оно выше, тем спирт чище.

Бывает, что происходит такое неприятное явление, как захлеб ректификационной колонны. Информацию о том, что это произошло, показывает сильный шум булькающего типа внутри самой конструкции. Причин, почему произошел захлеб, может быть несколько, рассмотрим их.

Когда колонна захлебывается

Максимальная скорость движения пара в каждой конструкции разная. Когда она достигается, флегма замедляет свое движение в кубе, а потом и вовсе может остановиться. Скопление ее в ректификационной части вызывает остановку процесса тепло- и массообмена. Результат — перепад давления (зачастую очень резкий) и появление посторонних шумов.

Теперь вы знаете, что такое ректификация. Полученный в результате этого процесса спирт имеет жесткий вкус (так называемый технический спирт). Его можно использовать для технических целей, но для пищевой промышленности его нужно будет еще дорабатывать — разбавлять, фильтровать и настаивать.

После проведения процедур разбавления и углевания напитку нужно дать отдых. Просто оставьте его на несколько дней в стеклянной емкости. Водка будет идти мягче, а если не перебирать, то и похмелья не будет.

Самая частая причина мутного самогона и паники среди начинающих винокуров, когда внезапно самогонный аппарат начинает «чихать и плеваться», потом вместо ожидаемого прозрачного дистиллята начинает идти мутная или даже желтая жидкость. Всё это признаки брызгоуноса, который еще называют «наказанием нетерпеливых самогонщиков».

Брызгоунос (в самогоноварении)

– попадание пены, а иногда и кипящей браги в холодильник самогонного аппарата (змеевик) с последующим смешиванием этих нежелательных веществ с парами спирта. С практической точки зрения брызгоунос делает самогон мутным и вонючим, а при очень сильном брызгоуносе дистиллят фактически разбавляется кипящей брагой.

Единственная причина брызгоуноса – слишком сильный нагрев браги при перегонке. Больше других этому явлению подвержены зерновые (солодовые) браги, так как содержат высокую концентрацию белков. При закипании жидкости белки образуют на поверхности много пены, которая вырывается из куба и через трубки попадает в охладитель, одновременно с этим «утягивая» за собой неочищенную брагу. Ни одна конструкция самогонного аппарата не может полностью исключить брызгоунос, но есть методы, позволяющие снизить вероятность его появления к минимуму.

Если самогон мутный сразу после перегонки, скорее всего, причина в брызгоуносе

Внимание! Нельзя оставлять работающий аппарат без присмотра, если при брызгоуносе вовремя не отключить нагрев, горячая брага из куба заполнит приемную емкость и окажется на полу.

Стоит ли изготавливать своими руками

В практике смастерить ректификационную колонну вполне возможно. Многие опытные винокуры собирают их и пользуются впоследствии довольно успешно.

Вместе с тем, заводские ректификационные колонны проходят испытания и изготавливаются с учетом необходимых технологических требований, снабжаются подробными инструкциями по применению, что делает их использование гораздо безопасней.

Справка: чтобы изготовить ректификационную колонну своими руками необходимо приготовить чертежи с размерами и точно представлять принцип происходящих в ней физических и химических процессов. Иначе не исключены плачевные последствия (даже одна ошибка в конструкции может привести к пожароопасной ситуации).

Профилактика брызгоуноса

1. Наполнять перегонный куб брагой максимум на 70% объема, чтобы оставалось достаточно места для пены по высоте, и она «не достала» к трубкам отвода пара к охладителю.

2. Перегонять максимально осветленную и дегазированную брагу, уменьшая пенообразование.

3. Следить за интенсивностью нагрева браги с помощью термометров в кубе и (или) охладителе. Правильная температура перегонки зависит от конструкции самогонного аппарата, универсальных значений нет, поэтому оптимальную температуру подбирают экспериментально.

4. В качестве барьера для пены перед змеевиком установить сухопарник (достаточно одного, два и больше не дадут эффекта).

5. Следить за состоянием самогонного аппарата, регулярно чистить перегонный куб, соединительные трубки и охладитель.

6. Продвинутые самогонщики для борьбы с брызгоуносом на бражных колоннах используют дефлегматор. В результате флегма (сконденсировавшийся в дефлегматоре пар) стекает обратно в куб, «прибивая» на своем пути пену, которая пытается подняться к холодильнику аппарата.

Устройство и принцип работы устройства

Принцип действия ректификационной колонны состоит в непрерывном повторяющемся процессе испарения тяжелых паров спирта и их конденсации. В результате получается продукт высочайшего качества, крепостью 93-95 градусов.

Лучший вариант для изготовления самогона-ректификационная колонна

В целом процесс ректификации осуществляется в несколько этапов:

Непрерывная ректификационная колонна в основном применяется в промышленных условиях, в связи с тем, что её использование сопровождается большими тепловыми и количественными потерями.

Сам по себе процесс непрерывной ректификации состоит из многоступенчатой очистки, и характеризуется несколькими стадиями:

Таким образом, на каждую последующую очистку поступают пары оставшиеся от предыдущей ступени.

Что делать при брызгоуносе

1. Уменьшить интенсивность нагрева минимуму. Дождаться, пока исчезнет пена, затем постепенно, по несколько градусов, повышать температуру до появления первых капель, а потом и тонкой струйки. Когда дистиллят станет более-менее прозрачным, сменить приемную емкость на чистую.

2. Продолжать перегонку браги согласно плану, например, гнать до крепости ниже 40% в струе или «досуха».

3. Полученный самогон желательно очистить углем (если не фруктовый). Аппарат разобрать и помыть.

4. Сделать вторую дробную перегонку (с отсечением «голов» и «хвостов»).

5. Образовавшуюся в результате брызгоуноса жидкость добавить в новую порцию браги или, если её много, перегнать отдельно.

При условии выполнения этой инструкции брызгоунос не повлияет на качество самогона.

Информационный партнер материала – интернет-магазин товаров для самогоноварения « ».

Какие бы контактные элементы не применялись в колонне, схема работы ректификационной колонны остается неизменной – флегма течет вниз, а пар движется вверх.

При таком движении фаз существует некоторая предельная скорость пара, при которой гравитационные силы, обеспечивающие движение флегмы вниз, не в состоянии преодолеть встречный скоростной напор пара. Т.е. при увеличении скорости пара флегма сначала замедляет свою скорость течения вниз, а затем просто останавливается (повисает в колонне) и начинает накапливаться в ее ректификационной части. Происходит захлебывание колонны

Захлебывание колонны является нерасчетным режимом ее работы. В таком состоянии колонна может находиться не более 30…60 секунд. За это время флегма сначала заполняет внутреннюю полость ректификационной части колонны, потом дефлегматор, а затем происходит ее аварийный выброс из колонны через верхний штуцер дефлегматора. Захлебывание колонны легко наблюдать в большом смотровом стекле дефлегматора (как у РУМ-3 «КЛАССИК»), или можно определить по перепаду давления в колонне (как у РУМ-015), или можно отчетливо услышать как специфический «булькающий» шум в колонне. Чтобы избежать захлебывания ректификационной установки надо четко следовать рекомендациям по эксплуатации, изложенным в паспорте на каждую установку.

Предельную скорость пара определяют сами контактные элементы, загромождающие внутреннее сечение колонны. У разных контактных элементов есть своя предельная скорость спиртового пара в полном сечении колонны, которая находится в диапазоне 0,5…1,2м/с. Это является и максимальной пропускной способностью

Колонну с теми или иными контактными элементами можно «нагружать»

и меньшим потоком пара. Однако, максимальная эффективность многих контактных элементов (КПД тарелки и ВЕП насадки) реализуется при работе колонны вблизи состояния захлебывания. Поэтому все ректификационные колонны проектируют на рабочий режим, максимально приближенный к предельной пропускной способности колонны.

Массовый расход паров спирта (при теплоте парообразования СР 925кДж/кг), проходящий через колонну, полностью определяется мощностью, подведенной к испарительной емкости. Так, например, при технологической мощности в 1кВт будет образовываться следующее количество паров спирта в единицу времени:

Поэтому на этапе ректификации колонна нагружается только той технологической мощностью (W т)

, которая указана в паспорте на Вашу установку. Если Вы увеличите подводимую мощность, Вы увеличите количество испаренного спирта, а, следовательно, увеличите скорость его паров по колонне. В результате произойдет захлебывание колонны со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Стоит отметить, что захлебывание колонны может наступить и при номинальной (правильной) технологической мощности, подведенной к испарительной емкости. Существуют только три причины такому нестандартному поведению колонны.

Первая причина – это или засорение нижней части колонны пеной, например, от бражки или переполнение испарительной емкости перерабатываемой жидкостью. Это является прямым нарушение инструкции по эксплуатации, о заполнении испарительной емкости.

Эта пошаговая инструкция – лишь один из методов перегонки на ректификационной (РК) или бражной (БК) колонне, освоив который можно получить продукт высокой очистки. Однако для фруктовых, ягодных и зерновых дистиллятов есть технологические нюансы, без знания которых вместо ароматного напитка будет чистый спирт. У каждого типа насадок свои особенности. Используйте предложенную методику как старт по изучению работы колонн, тренируясь на сахарной браге, или заведомо понимая, что в итоге получится спирт-ректификат или близкий к нему напиток.

В наличии имеется спирт-сырец – перегнанная на обычном дистилляторе (самогонном аппарате) сахарная брага и – РК или БК. В данном случае методика работы на разных типах колонн почти идентична, а отличия описаны в подходящих местах инструкции.

Схема ректификации Пример ректификационной колонны в собранном виде с описание основных конструктивных элементов

Разновидности контактных устройств

Теоретическая тарелка

Устройство, которое осуществляет единичный обмен между жидкостью и паром. Таким образом, чтобы получить спирт со знаком качества необходимо около 30-35 таких тарелок.

Физическая тарелка

Контактное устройство, которое используется для максимально тесного взаимодействия паров с жидкостью. Однако с помощью одной-двух тарелок такого результата достичь не удастся, поэтому в колонне их должно быть порядка 75-80 штук.

Насадки

В основном тарелки используются в промышленном производстве, при самостоятельном изготовлении спирта применяются насадки. Их делают из скрученной проволоки или нержавеющей металлической сетки. Принцип действия насадки состоит в максимальном взаимодействии флегмы стекающей по сетке с паром, который поднимается вверх.

Свойства

Материал и размеры

Для составных частей ректификационной колонны можно использовать только хромникелевую (нержавеющую) пищевую сталь. Длина трубы (царги) должна составлять не менее 130 см, ее диаметр – от 30 до 40 мм, толщина стенки трубы – 1-1,5 мм. Размеры насадки для достижения максимального результата должны быть меньше площади царги в 12-15 раз.

Только пищевая сталь используется для составных частей ректификационной колонны

Система нагрева

Для системы нагрева аппарата возможно использовать портативную индукционную плиту либо ТЭНы, встроенные в перегонный куб. Нагрев на газовой плите исключается (он не дает возможности регулировать процесс нагрева).

Справка: при использовании ректификационной колонны в квартире необходимо учитывать высоту от пола до вытяжки. Поэтому и нужна портативная плита, на стандартную аппарат не поместится.

Контроль процесса

Контроль за процессом изготовления ректификата помогут осуществить термометры, установленные на царге.

Самый удобный способ – ориентироваться по показаниям двух термометров, установленных в нижней (около 20 см. от нижней части насадки) и средней части трубы (на высоте 2/3 от общей высоты колонны). Когда начинает отбираться «тело», разница в показаниях термометров не должна превышать более чем 0,3 градуса. Если термометров на царге нет, ориентироваться можно по изменениям температурного режима в перегонном кубе. Если температура повышается на градус, отбор необходимо снизить на 6-10%. Этот способ также поможет избежать «захлебов» колонны.

Производительность

На качество получаемого спирта несомненно влияют такие параметры, как высота царги, количество насадок, а также такие компоненты, как охладитель и узел отбора. Немаловажным фактором является нагрев (его мощность), именно от него зависит, как быстро движутся пары флегма.

От нагрева зависит качество получаемого спирта

Влияние давления

Для изготовления качественного ректификата давление в колонне должно быть приравнено к атмосферному (720-780 мм ртутного столба). Отклонения от этого правила влекут за собой либо некачественное разделение ректификата на отдельные компоненты, либо – захлебывание колонны. Поэтому трубку связи аппарата с атмосферой нужно установить обязательно.

Источник