Как правильно выбрать ректификационную колонну: Как выбрать ректификационную колонну | Алкопроф

Янв 4, 1977 alexxlab

Содержание

Как выбрать ректификационную колонну | Алкопроф

На просторах Интернета в продаже можно встретить множество моделей самогонных аппаратов, позиционированных как ректификационные колонны. Однако бывают случаи, когда производитель лукавит, и за громким словом “ректификационная” скрывается обычная бражная колонна. Как выбрать ректификационную колонну, чтобы она отвечала всем требованиям и была действительно эффективной? Сначала разберемся, что должна такая колонна из себя представлять.

Особенности ректификационной колонны

Бытовая ректификационная колонна представляет собой вертикальную трубку из нержавеющей стали или меди. Минимальная высота ее составляет 1200-1500 мм, а диаметр — 30-40 мм. Ректификационная колонна в обязательном порядке имеет внутри контактные устройства — тарелки или насадки, на которых происходит многократный процесс тепломассообмена (подробнее о принципе действия колонны читайте в нашей статье — Принцип работы бражной колонны).

Чаще всего в бытовых колоннах используются насадки, выполненные также из нержавеющей стали или меди. (например, РНП — регулярная насадка Панченкова). Тарелки же используются редко, поскольку для их применения необходимы значительно бОльшие габариты самой колонны. Ректификационная колонна должна быть оборудована дефлегматором. Обычно он располагается в верхней четверти колонны. Без дефлегматора получение спирта-ректификата будет невозможно, поскольку именно его использование обеспечивает эффективный тепломассообмен: точное разделение фракций и укрепление спиртовых паров. Также в обязательном порядке колонна должна быть оборудована термометром, расположенным в верхней части.

Часто производители бражных колонн позиционируют их как ректификационные. Это возможно только при условии, что бражная колонна может быть оборудована насадкой (или царгой). Зачастую такая насадка или царга в стандартную комплектацию не входят, их нужно докупать отдельно. И несведущий потребитель совершает покупку “ректификационной колонны”, соблазнившись на рекламу, получая на руки колонну бражную. Конечно, в таком случае чистый спирт крепости 96 градусов получить не удастся. Поэтому прежде чем купить самогонный аппарат с ректификационной колонной (рекомендуем выбрать аппарат марки Luxstahl 8m), выясните его “базовую”комплектацию.

Подведем итог

Как правильно выбрать самогонный аппарат с ректификационной колонной:

Колонна оборудована насадками
Колонна оборудована дефлегматором
На колонне имеется термометр или возможность его установки

Материал колонны (нержавейка, медь) может отличаться от материала, из которого изготовлен перегонный куб — это тоже допустимо. Обычно это бывает в таком виде: куб из нержавеющей стали, а колонна медная. Это делается для дополнительной очистки дистиллята. Однако отзывы о самогонных аппаратах показывают, что за медью непросто ухаживать, поэтому для качественной очистки вполне можно ограничиться медной насадкой в колонне из нержавейки. Для получения чистого спирта подойдет любой рецепт браги для самогона — ректификационная колонна позволяет убрать все лишние примеси и запахи. Спирт-ректификат чаще всего применяется в лечебных рецептах настоек из самогона в домашних условиях. Они применяются для растирок, компрессов или для внутреннего употребления.

Какую ректификационную колонну лучше выбрать

Моделей самогонных аппаратов существует довольно много. Все они имеют свои достоинства и недостатки, но по качеству получаемого дистиллята пальму первенства держат ректификационные колонны. И это понятно, ведь процесс ректификации позволяет максимально полно отсечь ненужные примеси и сивушные масла при перегонке. Купить самогонный аппарат с ректификационной колонной (рекомендуем выбрать аппарат марки Luxstahl 8m) можно на официальном сайте любого производителя, предлагающего такие аппараты. Но какую ректификационную колонну лучше купить, чтобы и не переплачивать, и качественный продукт на выходе получать без лишних хлопот? Разберемся, какие параметры важно оценить при выборе и определим, что представляет из себя лучшая ректификационная колонна.

Ректификационная колонна: какую лучше выбрать?

При выборе колонны необходимо обратить внимание на следующие моменты:

Из чего изготовлена.
Металл самой колонны, а также металл внутренних контактных элементов (насадок, тарелок) должен быть инертным. То есть, не вступать в химические реакции со спиртовыми парами. Исключение составляет медь, но и она взаимодействует лишь с веществами примесей (соединениями серы), что позволяет дополнительно очищать напиток. Чаще всего ректификационные колонны изготавливаются из нержавеющей пищевой (или даже медицинской) стали. В этом случае производитель обычно пишет, какому ГОСТу соответствует сталь.
Какие контактные элементы используются.
Тарелки в бытовых ректификационных колоннах встречаются достаточно редко: эти аппараты громоздки и дороги, хотя на тарелках разделение фракций идет “чище”, и такая конструкция могла бы стать лучшей ректификационной колонной. Однако тарелки используются преимущественно в промышленности. Для домашнего использования лучше всего выбирать колонны с регулярными насадками, поскольку они не имеют недостатков, а вот нерегулярные могут затруднять проход паров и отток флегмы.
Наличие дефлегматора (укрепляющего холодильника) в верхней четверти колонны.
Он необходим для соблюдения технологии перегонки и поддержания в системе нужной температуры при разделении фракций.
Наличие термометра/штуцера для установки термометра в верхней части колонны.
Он необходим для контроля температуры паров и, соответственно, точного отделения фракций при перегонке.
Наличие клапана сброса давления.
Не обязательный, но весьма желательный элемент конструкции для безопасной работы.
Наличие регулируемого узла отбора.
Он позволяет влиять на скорость отбора продукта и, соответственно, на точность разделения фракций. Это своего рода специальный дозатор с краном, который делит жидкость, конденсированную в дефлегматоре на ту, которая идет в отбор, и ту, которая стекает обратно в перегонный куб. Но он нужен только в случае, если ведется жидкостный отбор и ВСЕ пары конденсируются в дефлегматоре. Узел бывает съемным и им укомплектована не каждая ректификационная колонна.
Цена аппарата.
Тут уже каждый выбирает по своим финансовым возможностям, но нужно помнить, что процесс ректификации остается неизменным при незначительных конструктивных отличиях колонн, и дороже — не значит качественнее и чище. Во многом свойства и качество получаемого в итоге напитка зависит от соблюдения технологии и умений самого винокура.

Согласно отзывам о самогонных аппаратах лучшая ректификационная колонна для дома — это конструкция из нержавеющей стали с регулярной проволочной насадкой, оснащенная термометрами и оборудованная высокопроизводительными холодильниками. Вместо насадки из нержавеющей стали можно применить медную, особенно если предполагается приготовление рецептов браги для самогона из винограда или зерна. Часто производитель предусматривает возможность смены насадки в зависимости от нужд потребителя. В любом случае, ректификационная колонна позволяет работать и в режиме обычного дистиллятора, и в режиме получения спирта-ректификата, когда все вкусоароматические свойства сырья полностью нивелируются. Чаще всего чистый спирт применяется для приготовления рецептов настоек из самогона в домашних условиях, предназначенных для лечения и профилактики различных недугов.

Как выбрать самогонный аппарат!? / Хабр

Хомяки приветствуют вас, друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен тонкой науке в сфере выбора самогонных аппаратов. Если у вас в процессе дистилляции или ректификации в отборе появились хлопья, а на протяжении всей перегонки самогон имеет неприятный запах и вкус — значит у вас руки-крюки, либо вы попались на рекламную компанию недобросовестных производителей. Сегодня мы узнаем, на какие узлы конструкции в первую очередь стоит обращать внимание, какая должна быть сталь в этих шайтан-машинах и какой должен стоять термоконтроллер в перегонном кубе. Уверен, этот пост будет полезен не только новичкам, но и профессионалам в этом непростом ремесле.

Этот выпуск должен был начинаться так: красивый самогонный аппарат. Бражная колонна, вся из нержавейки. Кламповые соединения, которые позволяют быстро собирать и разбирать аппарат, конструктивно его видоизменяя для различных видов перегонок. В общем, с виду эти железки выглядят как целый взрослый конструктор. Это был подарок самому себе на Новый Год, так как всем давно известно, что внутри каждого нормального человека текут реки пива и тонны литров крепких напитков.

Прежде чем приобретать бражную колонну, естественно, были пересмотрены сотни роликов на эту тематику. Принцип работы тут заключается в тонкой регулировке подаваемого количества воды на дефлегматор — такой себе своеобразный холодильник, который позволяет контролировать количество пропускаемых сквозь себя паров спирта. Эта система требует точного прецизионного игольчатого крана. Для регулировки скорости отбора приходится поворачивать кран буквально на доли миллиметров. Мощность нагрева тут в течение всего процесса должна быть постоянной и не меняться. Эти тонкие моменты должны обеспечивать максимальную разделительную способность спиртовых фракций внутри колонны и увеличивать качество отбираемого продукта.

С увеличением количества подаваемой воды уменьшается количество пропускаемого пара через дефлегматор, увеличивается количество возвращаемой в бак флегмы, соответственно возрастает флегмовое число и растет крепость за счет многократного переиспарения спирта. А дальше целая физика, куча переменных, которые зависят только от конструкции вашего аппарата.

В общем, сразу после покупки и распаковки бражной колонны я столкнулся с первыми проблемами. При отправке производитель забыл положить гидрозатвор с крышкой. Это такая приблуда, которая выпускает углекислый газ в процессе жизнедеятельности дрожжей и не позволяет попасть различным бактериям из воздуха внутрь бака. В основном это нужно для фруктовых и зерновых браг, где в процессе долгого брожения она может испортиться. В случае с сахарной брагой гидрозатвор позволяет определять активность брожения по количеству выходящих пузырей.

Чем неудобен мой перегонный куб для настаивания браги? После того как дрожжи превратят сахара в спирт и лягут в осадок, брагу нужно слить в ведро, а осадок с куба вычистить, и затем брагу перелить с ведра обратно в куб. Пытаясь попасть в отверстие, ничего при этом не заляпав. Мужикам знакома такая ситуация! К счастью эта проблема не относится к производителям подобных баков, это я рукожоп и это нормально.

Для таких дел есть более продуманные конструкции кубов. Они имеют полноценную крышку с защелками, сливной кран для браги, разметку с литражом внутри и прочее. В общем, в этой кастрюле можно сварить огромную порцию борща для всей семьи.

Брага. Сразу оговоримся, что она в процессе экспериментов будет использоваться исключительно классическая — сахарная. С использованием турбо-дрожжей, которые позволяют перерабатывать все сахара за довольно короткий промежуток времени в несколько дней.

При первой перегонке браги в спирт-сырец было замечено, что в самогонном аппарате имеются некоторые несостыковки в комплектации. Тут явно наблюдались отличия между тем, что было написано на сайте и тем, что приехало по факту.

При покупке выбирался куб с электрокоробом и ТЭН-ом на 2кВт. На сайте написано, что электрокороб позволяет контролировать температуру с помощью диммера, который поддерживает одну и ту же температуру в кубе на протяжении всей перегонки. Выглядит на картинке примерно так: диммер в нержавеющей коробке, ТЭН и хороший длинный провод, который имеет вилку, совмещенную с выключателем.

Провод, который оказался по факту, имел длину не больше одного метра и с трудом дотягивался до розетки. Моя евро вилка — никаких выключателей в своей конструкции не предусматривает. С регулятором температуры всё оказалось намного интересней, чем этого можно было ожидать. В процессе перегонки мне нужно было отойти на минуту и выключить нагрев! Но по возвращению включить его обратно с помощью ручки регулировки, попросту не вышло. Любопытно!

Терморегулятор по неизвестным причинам между включением и выключением имел довольно большую инерцию по времени. Дождавшись, когда нагрев прекратится на заданной температуре, я начал наблюдать, параллельно запустив секундомер на телефоне. Прошло 10 минут — никаких сдвигов. Ближе к 12 минуте что-то внутри куба щелкнуло и ТЭН зашипел, как бы намекая, что процесс нагрева тронулся с места. Фишка этого терморегулятора в том, что как только прекращается нагрев куба, прекращается и отбор спирта. Отобрали немного пока куб нагревается, потом 12 минут отдохните и так далее. Про дробный перегон с таким режимом вообще можно забыть, здесь невозможно будет стабилизировать колонну и отобрать так называемые «головы», в которых содержится ацетон и прочие гадости, от которых нужно избавляться в процессе перегона.

Открутив лицевой болт и заглянув внутрь электрокороба, там предстала интересная картина. Вы когда-то видели как выглядит терморегулятор в советском холодильнике?! Дак это тоже самое, называется этот шедевр — «Капиллярным терморегулятором». Надежный как швейцарские часы, лет сто работать может в непрерывном режиме. В его основе лежит принцип расширение жидкости внутри капиллярной трубки, которая при определенном давлении механически замыкает и размыкает контакты. Инерция тут зависит от времени года, объема куба и положения звезд на небе. Диммер же работает по другому принципу, он позволяет регулировать мощность на нагрузке, отрезая какую-то часть полуволны сетевого напряжения. Выходит, что внутрь короба для бражной колонны явно положили что-то не то.

Техподдержка фирмы на данный вопрос ответила просто: это конструктивные улучшения над которыми работает целая группа технологов. Несмотря на это, производитель без лишних вопросов поменял терморегулятор на нормальный. Но и он меня не устроил по личным соображениям. Тут не хватало индикатора наличия питания и хорошей системы охлаждения, так как куб в процессе работы, нагревается до сотни градусов.

Индикацию питания можно было реализовать двумя способами. В первом — добавить два встречно включенных диода в цепь зарядки конденсатора в схеме диммера, а второй вариант — это внедрение неонки параллельно силовых контактов симистора. Неонка оказалась менее универсальным решением, так как на максимальных мощностях в процессе регулировки она переставала светить. Светодиод же светит постоянно. Определившись с наиболее подходящей схемой, была разведена плата с толстыми силовыми дорожками, клеммами под зажим и пайку проводов. Самое важное, тут имеется компактный блок питания на 12 вольт, которым будем питать вентилятор и тем самым охлаждать симистор в процессе работы. Заказывать изготовление печатных плат удобней всего на всемирно известном сервисе PCBWay

Через две недели после заказа, курьер постучал в окно 4-го этажа и просунул пакетик с 10 платами. Как он потом спустился обратно, мне не известно, но платы были отменные! Размещаем элементы на плате, согласно указанным местам. Сбоку размещаем миниатюрный блок питания Hi-Link на 12 вольт. С виду получилась довольно компактная конструкция. Подключаем 220 вольт и проверяем как все работает.

Провода внутри электрокороба припаивались напрямую в посадочные отверстия на плате, чтобы минимизировать потери, минуя зажимные колодки. В конечном результате все выглядит так: радиатор, вентилятор, накось прикрученная плата. Старшипы у Илона Маска наверняка собирают такие же «Кулибины». Главное, что в процессе испытаний ничего не взорвалось и регулировка мощности работает как часы с индикатором наличия питания и хорошим обдувом.

Подключаем к электрокоробу ТЭН. Идеальный вариант куба — это когда ТЭН сидит на клампе и не вкручивается в него через резьбу как в моем случаем. Берите этот момент во внимание!

В процессе работы, на инфракрасной камере хорошо видно как отличается температура бака и электрокороба. На сегодняшний день прошло около 10 перегонов, схема регулировки температуры радует. Единственный момент который следует учесть, это нагрузочную способность проводки в вашей квартире. У меня под нагрузкой, напряжение в сети, просаживается на 6 вольт, следовательно вместо положенных 2 кВт, ТЭН выдает 1.8 кВт!

Более универсальным устройством для тонкой регулировки нагрева куба, можно использовать цифровые диммеры с Китая. Тут мощность можно менять с шагом в один процент, нагрузочная способность до 10 кВт и сверху имеется вольтметр, по которому можно смотреть какое напряжение приходит на ТЭН или любое другое устройство.

Вернемся к бражной колонне. В процессе регулировки подачи воды игольчатыми кранами на дефлегматоре, меня почему-то не покидало чувство, что этот краник вот-вот сорвет и у соседей снизу пойдет «Золотой дождь». Быстросъёмы держаться на скользких пипках и никакой дополнительной фиксации нет. Для понимания, у нормальных аппаратах быстросъёмы устанавливаются на резьбовые соединения и когда речь идет об электричестве, воде и горючих материалах, техника безопасности тут должна быть превыше всего.

Так же советую обращать внимание на толщину шлангов, которые идут в комплекте. На бражной колонне он был всего 8 мм, а у нормального аппарата должно быть 10 мм. Разумеется чем толще, тем лучше, так как есть вероятность что в тонких трубках при больших температурах на дефлегматоре, образуется воздушная пробка и весь перегон пойдет коту под хвост. Быстросъёмы — это самый гениальный способ соединения шлангов на сегодняшний день!

На стадии перегона браги с спирт-сырца, по непонятным причинам, в отбор при определенной крепости начинали попадать какие-то хлопья, белого непонятного вещества. Первое что пришло на ум — это плохо промытые узлы конструкции колонны. После тщательной промывки аппарата и повторной перегонке, ситуация не поменялась. Было трудно вообразить, что пары спирта поднимаясь с куба, захватывают с собой частицы грязи.

Первая перегонка это такое дело, все равно какие тараканы льются с колонны. На втором дробном перегоне дело было куда интересней. Весь получаемый спирт на протяжении всего прогона имел неприятный вкус и странный запах. Подозрение пало на то, что колонна имеет плохую разделяющую способность, так как внутри царги использовалась регулярная насадка Панченкова, а сама царга которая шла в комплекте с бражной колонной имела длину всего 39 сантиметров. Это очень мало! Была заказана другая царга высотой 70 см и более эффективная спирально-призматическая насадка из нержавейки. Теперь по идее разделяющая способность колонны должна быть достаточной, чтоб сделать из вонючего спирта конфетку.

Но не тут то было, один и тот же спирт перегонялся 2 раза, но результат один и тот же, странный запах и вкус на протяжении всего погона. Долго ломая голову в чем же может быть проблема, у меня не оставалось ничего другого как принять тот факт, что вероятно я где-то нарушаю тех. процесс перегонки и что-то делаю не так!

Ответы на все вопросы были на самом видном месте с самого начала покупки. Первое что меня смутило при работе с колонной, это плохо обработанные внутренние стыки клампа и куска трубы. Это мешало нормально засунуть в царгу сетку Панченкова. Я человек не гордый, сам могу всё обработать. Затем, спустя время, возьми да дерни черт проверить сталь на качество. У меня однажды был опыт работы с некачественной нержавейкой, правда спирт через нее прогонять не приходилось.

В общем все карты раскрыла травильная паста Антик h280М, в составе которой имеется нитратная и флуоридная кислоты. Простым языком это гель из кислот, которым очищают сварные швы после сварных работ. И тут, все стало на свои места. Оказалось что кламп в конструкции крышки для бака из нормальной нержи, а остальная труба — из технической. Воняет это болото вступившее в реакцию, непередаваемо! Та же ситуация была с 39 сантиметровой царгой. Вставка под кламп хорошая, а приваренная к ней труба — говно.

Дальнейшая задача заключалась в том , чтобы обмазать этой пастой все, что только можно и не можно. В результате кислотных процедур, открылась интересная картина. Весь аппарат это рандом из разных нержавеек. Если к примеру царга вступила в реакцию, то повороты на 90 градусов нет. Основной холодильник вступил в реакцию всем разнообразием трубок внутри, а дефлегматор нет. Выходит этот самогонный аппарат, солянка из разных нержавеющих сталей, заказанных у разных производителей, на разных заводах в разное время года. Какой бы хороший спирт вы не залили в куб, после взаимодействия со сталью холодильника он будет испорчен.

Но это еще не всё. Я ж еще и попугай заказал по которому можно смотреть крепость спирта в струе. А он по качеству оказался еще ~~лучше~~ чем вся бражная колонна вместе взятая. Не знаю, может производитель и не в курсе что у него на заводе отдел по закупкам устроил диверсию. Всякое может быть, но этот попугай стоит не дешево. Да что там говорить по ценам, к примеру диоптр тут стоит 68$, а в просторах интернета его можно найти в 3 раза дешевле. Бизнес и ничего личного. Диоптр — это самая первая вещь, которую нужно докупить к своему аппарату, чтобы можно было делать дробные перегонки на пред-захлебнем режиме, где разделение фракций спирт-сырца будет лучше всего.

Проверка качества стали магнитом, дело абсолютно бесполезное. К примеру как хорошая так и плохая царга магнитными свойствами не обладают. Сталь в повороте на 90 градусов хоть и хорошая, но прекрасно магнитится!

Сегодня у каждого производителя самогонных аппаратов, можно найти какие-то нарушения в производственном цикле. Это детали от ректификационной колонны купленной чуть позже. Как и в вышеописанном случае, все детали конструкции были обмазаны травильной пастой для нержавейки. За 30 минут единственное что вступило в реакцию, это штуцер на игольчатом кране и то, эта реакция была в рамках нормальной. Но, небольшая проблема несмотря на хорошую сталь, все же смогла вылезти после нескольких ректификаций.

Внутренние швы холодильника Димрота начали ржаветь. Производитель ответил на это просто: мастер забыл промазать травильной пастой шов, после сварных работ, предложили отправить холодильник за свой счет на завод и все исправить. Это нормально! Потому что действительно после травильной пасты, никаких потемнений в дальнейшем не было и уверен производитель будет следить за этим моментом.

Забегая наперед скажу, что стоимость ректификационной колонны оказалась практически сопоставимой с бражной, и какой смысл покупать бражные колонны на сегодняшний день вообще непонятно, они морально устарели по своей конструкции и имеют сложности в эксплуатации. Это как автомобиль с механической коробкой передач, в котором постоянно нужно подкручивать краники и следить чтобы напор воды через дефлегматор не падал. Работа с ректификационной колонной будет показана в следующем посте, так как в рамках данного мы всего лишь рассматриваем на что нужно обращать внимание при покупке самогонного аппарата.

Посмотрим на простую деталь, которой комплектуется множество самогонных аппаратов. Штуцер под кран для системы охлаждения. Вот что мне с ним делать!? Он не подходит под кран на кухне. Выход из ситуации нашелся в ванной комнате, благо там кран старый и первый перегон получилось сделать с дюжиной шлангов валяющихся на полу от ванны до кухни.

Чтобы такого недоразумения не было, вам нужно докупить дивертор — это такая штуковина которая переключает напор воды в разные направления. Хотите посуду мойте, хотите самогон гоните.

Теперь давайте посмотрим каким может быть ниппель для установки термометра. Как видно, в кубе он реализован в виде привариваемой трубки, куда вставляется зонд термометра. Минус такого исполнения — это инерция и ухудшение точности измерения. Лучше когда зонд помещается внутрь измеряемой точки — напрямую, через зажимной ниппель. Этот был самостоятельно вварен в царгу.

В общем после всего увиденного было написано письмо на завод производителя с просьбой вернуть деньги за некачественный товар. Мы сошлись на том, что куб я оставляю себе, а верхушку на куб переваривают на нормальную нержавейку и за потраченное время мне компенсируют две пачки зря переведенных хороших американских дрожжей стоимость которых 15$

Через неделю, крышка под кламп была переварена. Вопросов нет. Но в процессе возврата денег, выплыл интересный момент касательно стоимости куба. Цена на сайте указана без крышки, а стоимость ее разумеется считается отдельно. Плюс цена электрокороба, а плюс цена за ферримагнитное дно если вы хотите работать с индукционной плитой и общая сумма в итоге выплывает в хорошую копеечку. Про ферромагнитное дно, я узнал уже когда начал работать с ректификационной колонной, хотел мощность нагрева поднять, но разумеется у меня ничего не вышло.

В общем все это дело с самогонными аппаратами не из дешевых и всегда нужно быть на чеку, так как большая часть средств могут уйти на дополнительные расходники, которые будут стоить в три дорого у большинства подобных производителей.

Давайте еще раз глянем на куб. Можно обратить внимание, что зажим крышки тут выполнен через барашки, а откручивать их, занятие довольно ленивое. А теперь представьте что у вас весь самогонный аппарат собирается на таких барашках, представляете!? Есть и такие агрегаты, пол дня его собираешь, а потом так же разбираешь, никакого удовольствия. На сегодняшний день самые лучшие зажимы это клампы, одеваются и снимаются они за две с лишним секунды, рекомендую.

Что касаемо двух пачек дрожжей, которые мне пообещали скомпенсировать, производитель выполнил свое обещание и прислал две пачки дрожжей Pakmaya. Очень трогательно с их стороны, так как это не спиртовой штамм дрожжей и с обратной стороны написано сколько муки нужно смешивать с этой пачкой. Я тут вроде не выпечкой занимаюсь:)

В общем нет слов, одни эмоции. И проблема заключается не в том что производитель экономит на всем, на чем только можно, а в том что вы даже сказать об этом никому не сможете, так как комментарии на ютубе могут быть отключены. Благо есть сторонние сервисы где можно оставить отзыв и написать что вам не понравилось при работе с тем или иным товаром.

Этот пост должен был начинаться так: Стол. Правильно выставленный свет. Лежит куча замечательных железок для любимого дела. Красивое представление техпроцесса — получения спирта. А по факту что? Красивое представление не имеет ничего общего с реальным миром и к сожалению пост получился таким, каким получился.

Забегая наперед скажу, что если залить некачественный спирт разведенный с водой в дубовую бочку для получения коньяка или бренди, то вы её попросту испортите. Бочка впитает в дерево содержимое, а затем отдаст неприятные ароматы при второй заливке. На протяжении этого фильма пришлось 3 раза перегонять один и тот же спирт на бражной колонне, в разных температурных режимах и с разными техниками подачи воды на дефлегматор. Но результат был один и тот же, спирт с посторонним вкусом. Ситуацию поменяла ректификационная колонна. В самом начале фильма говорилось, что на протяжении всех экспериментов мы будем использовать исключительно классические сахарные браги.

Это не яблоки для кальвадоса, не виноград для чачи, ни варенье из которого можно получить приятные ноты исходного сырья в органолептике вкуса. А сахар, в нем нет ни единой ноты которая остается после перегона. Хотя деревенский самогон этим и славиться, там и головы, и вонючие хвосты в отборе, ацетон и уксусный альдегид с сивушными маслами и многим это нравиться. Но не мне.

Это я уже молчу про примитивные самогонные аппараты с сухопарникам или двойной перегонкой, продукт получаемый этими допотопными аппаратами чистят углем, яйцами, марганцовкой, проводят промежуточные очистки. Если самогонка плохого качества, то даже уголь не в состоянии исправить проблему, разве что чуть меньше сивухи будет ощущаться в органолептике вкуса. Он бывает разный по качеству и на этом кадре, это хорошо видно! Правый образец активированного кокосового угля оказался более активированным чем левый.

Мои старики к примеру на самогоне делали исключительно настойки, так как пить исходное сырье воняющее хрен пойми чем просто невозможно. Не исключаю что у меня вкуса нет, но дистилляция сахарной браги это дело не благодарное, тут нужна только ректификация.

Дистилляционные аппараты можно называть колоннами с хорошим укреплением, но чистый спирт без посторонних примесей на ней не получить. Ректификационная колонна более универсальна по своей конструкции и предназначена для качественного разделения жидких смесей в спирта-сырце. На ней уже можно получить чистейший спирт как в аптеке. Если уменьшить высоту царги, то можно получать и ароматные дистилляты из яблок и прочей хорошо пахнущей фигни с вашего сада или огорода.

Про работу с ректификационной колонной мы поговорим в одном из следующих выпусков, так как в рамках одного поста всего не показать. Там мы увидим сколько спирта можно получить из одного килограмма сахара, какие лучше использовать ареометры, основные отличия термометров и многое другое. Сделаем кучу настоек и проведем эксперименты с ультразвуковой ванной.

Все это ремесло оказалось довольно дорогим, трудозатратным, времязатратным, но мне оно по душе, это можно назвать новым видом хобби, в котором ты каждый день познаешь что то новое и интересное, помаленьку бухая при этом.

Для справки. Этот выпуск планировался как мануал по перегонке сахарное браги в спирт, который можно настоять в бочке, сделать настойки, использовать в качестве антисептика и многое другое. Но в процессе съемок тут явно пошло что то не так и отснятого материала оказалось больше 11 часов. В следующих выпусках будет грубая математика, в процессе которой мы получим превосходный спирт крепостью 96.8 градусов. Но это всё потом! А на сегодня, думаю, достаточно.

Архив с полезностями

Полное видео проекта на YouTube

Наш Instagram

Сухопарник или ректификационная колонна — как выбрать

Как и в любом виде деятельности, в самогоноварении существует немало легенд и заблуждений, которые, в своем большинстве, не имеют под собой никакого технического обоснования. Самое интересное то, что активно защищают эти псевдонаучные измышления люди, мало смыслящие в самогоноварении. Одно из таких заблуждений касается ректификационный колонны, особенно проявляясь в спорах на тему — что лучше, сухопарник или ректификационная колонна.

Рекомендуем почитать вводную статью про ректификационные колонны для самогонных аппаратов.

Одно дело, когда о том, что лучше один или другой аппарат говорят производители — каждый отстаивает свое. От этого зависит прибыль производителя и продавца, а к реальным потребностям среднего потребителя они имеют самое опосредствованное отношение. Но покупатели, в своем большинстве, испытав установку на практике и убедившись, что она имеет очень мало общего с рекламой, начинают отстаивать свою правоту. То ли они убеждают себя, что деньги потрачены не зря, то ли действительно считают, что лучших аппаратов нет.

Это в равной мере относится и к колоннам, и к аппаратам с сухопарниками. Только критически настроенное меньшинство начинает говорить вслух о недоработках конструкции и о том, как можно их улучшить, можно ли, стоит ли, и не лучше ли сдать эти аппараты на металлолом.

Особенности аппарата с сухопарником

Сухопарник, как деталь самогонного аппарата, стал активно использоваться десяток-другой лет назад. Сначала он заслужил славу суперфильтра, который мог очистить самогон лучше, чем заводские фильтры водку. Но затем на него стали смотреть более трезво. Практическим методом выработалась методика работы с сухопарником, четко установлены разумные ограничения, что тон может, а на что неспособен. Одно можно сказать совершенно уверенно — без этого фильтра-испарителя самогон получается намного хуже, даже при повторной перегонке.

Простой сухопарник из банки

Устроен сухопарник очень просто, даже примитивно. Тем не менее, работает довольно эффективно. Основой его является стеклянная банка (рассмотрим самый простой пример), закрытая герметичной крышкой, лучше всего металлической винтовой. В крышке проделано два отверстия, в которые впаяны или закреплены резьбой отрезки трубки диаметром 8-10 мм (в зависимости от диаметра основного трубопровода).

Трубки разной длины — длинная выступает над крышкой на 5-6 см и опускается вниз, не достигая дна сосуда на 2-3 см. Короткая выступает на ту же высоту, но опускается ниже крышки всего на 2-3 см. В рабочем состоянии трубки подсоединяются к паропроводу. По длинной пар подается, по короткой отбирается. Перепутать их нельзя — это грозит разгерметизацией, может даже взрывом.

Как работает сухопарник

В патрубок (длинный) поступает пар от испарителя (емкости с брагой) при температуре около 76 ^{С и начинает конденсироваться. При этом часть теплоты передается самой банке, и она нагревается. При достижении температуры банки и жидкости в ней приблизительно 60-65 ^{С начинают испаряться легкие компоненты браги — эфиры, альдегиды, метиловый спирт. В практике самогоноварения их называют «головы». Они поступают в короткий патрубок и идут на холодильник, где конденсируются}}

Поступающий пар нагревает жидкость в сухопарнике и испаряет легкокипящие вещества в постоянном режиме. До точки в 70-72 ^{С внутри сухопарника «головы» следует отбирать в отдельную посуду и выливать в канализацию.}

Вся жидкость, конденсирующаяся затем — очищенный самогон. Отбирать его нужно при температуре на сухопарнике около 76 ^{С. На баке в это время будет около 90 градусов. При длине паропровода в 1 м ее и следует поддерживать. Если на сухопарнике установлен свой термометр, то он должен измерять температуру жидкости. Для нормальной перегонки она не должна превышать 80 ^С.}

Отличия ректификационной колонны

В отличие от сухопарника, это сложное техническое устройство, в котором происходят процессы намного сложнее, чем в сухопарнике. Работа ее тоже базируется на взаимодействии жидкости и пара, но происходит в иной форме.

В цилиндрическую колонну (трубу диаметром около 50 мм), установленную на крышку испарителя, поступает спиртосодержащий пар. Поднимаясь вверх, он проходит сквозь специальную металлическую сетку или засыпанные в трубу мелки металлические спиральки, называемые насадками. На них, а также на стенках колонны пар конденсируется и жидкость (флегма) стекает вниз. По пути она встречается с поднимающимся паром, спирт и легкокипящие примеси опять испаряются, а вода и сивушные масла стекают обратно в емкость.

Схема работы дефлегматора

Иногда ректификационную колонну самогонного аппарата называют дефлегматором, что вполне справедливо. По мере поднятия вверх, температура паров падает и на определенной высоте достигает 72- 75 ^{С. в этом месте и устанавливается штуцер отбора спирта-сырца. В колонне, на ее верхушке, должен быть установлен клапан связи с атмосферой, куда уходят пары легкокипящих веществ. По сути, колонна работает под атмосферным давлением.}

Отбор фракции спирта производится очень медленно, зато он избавлен от большинства примесей. На бытовых колоннах требуется отбирать головы — они, все же, попадают в конденсатор (холодильник) и могут испортить вкус напитка.

Наиболее ярко качества ректификационной колонны проявляются при повторной перегонке спирта — сырца.

Сравнение ректификационной колонны и аппарата с сухопарником

Сравнивать их, по сути, и нельзя — дистиллятор с сухопарником предназначен для производства очищенного самогона из сахарной и плодово-ягодной браги с сохранением всех ароматов, характерных для нее. При повторной дистилляции можно получить подобие спирта-сырца, но качества даже самой слабой ректификационной колонны ему не достичь

Колонна — незаменимая установка для повторной перегонки и получения очищенного спирта. Правда сделать это сложно, сама установка громоздкая — высота рабочей колонны превышает 1,5 м. Брагу перегонять на ней нет смысла — процесс идет медленно, насадки сильно загрязняются. Но делать это, все же, допустимо.

Если взять для сравнения первую перегонку браги, то продукт получится приблизительно одного качества, только на колонне он будет длиться в 2-2,5 раза дольше. При повторной перегонке качество самогона с колонны на порядок выше.

устройство, схема и принцип работы аппарата, при помощи которого осуществляется перегонка самогона

Ректификационная колонна разработана почти 200 лет назад и за свою историю исправно послужила людям для получения очищенных жидкостей различного типа.

Основное назначение такой установки – это промышленное производство (нефтепереработка, химическая индустрия, нефтехимия, пивоварение и т.д.).

В быту небольшие устройства активно используют любители качественного самогона. Покупные или самодельные колонны позволяют получить практически чистый спирт в домашних условиях.

Как работает это устройство подробно рассмотрим в данной статье.

Устройство аппарата для перегонки самогона

Ректификационный аппарат колонного типа или просто ректификационная колонна представляет собой вертикально установленный цилиндр, внутри которого с помощью различных устройств и узлов достигается очистка жидкостей.

Важно! Механизм очистки основывается на процессе ректификации, т.е. разделении многокомпоненных смесей в результате теплового и массового обмена контактирующих потоков пара и жидкости.

Любая жидкость неоднородного состава представляет собой смесь нескольких компонентов.

Так самогон является смесью этилового и других спиртов, эфиров, альдегидов, сивушных масел и других веществ:

Каждый компонент имеет свою температуру кипения и удельный вес.
По последнему показателю производится распределение на легкие и тяжелые фракции.
При нагревании до температуры кипения жидкость превращается в пар, который также характеризуется разным удельным весом, определяющим их летучесть.
Жидкости с низкой температурой кипения (низкокипящие) выделяет легколетучий пар, а высококипящие компоненты – труднолетучие пары.

Процесс ректификации основывается на противоположном направлении потоков пара и жидкости (флегмы, образующейся в результате конденсации пара), что видно на схеме.

Пар устремляется вверх, а жидкость скатывается вниз. Эти естественные потоки в вертикальном цилиндре контактируют друг с другом, что по законам физики сопровождается тепловым и массовым обменом, стремящимся уравновесить систему.

Пар, поднимаясь по трубе, обогащается легколетучими компонентами, теряя более тяжелые, труднолетучие ингредиенты, которые растворяются и конденсируются в менее нагретой жидкости и устремляются вместе с ней вниз.
При достаточной высоте цилиндра до верха должен дойти только один, самый легколетучий пар.
Здесь его можно искусственно конденсировать, превращая в однородную жидкость.
Жидкость, стекаемая в нижнюю часть, опять подвергается разогреву, и стартует новый цикл ректификации.

Таким образом, обеспечивается многократность процесса, что позволяет, в конце концов, максимально очистить всю жидкость, выделив наиболее легкую фракцию. В нефти это бензин, в самогоне – этиловый спирт.

Как правильно выбрать ректификационную колонну

Особенности ректификационной колонны

Подведем итог

Как правильно выбрать самогонный аппарат с ректификационной колонной:

Колонна оборудована насадками
Колонна оборудована дефлегматором
На колонне имеется термометр или возможность его установки

Принцип работы

Ректификационная колонна позволяет реализовать процесс ректификации на практике. Конструктивно она представляет собой цилиндр, в котором располагается куб, куда подается и где разогревается жидкость, и дефлегматор, где образуется жидкий конденсат (флегма).

Кроме того, предусматриваются контактные элементы, обеспечивающие процесс конденсации, сбора жидкости и повторного испарения.

Работает ректификационная колонна следующим образом:

Куб заполняется исходным сырьем (примерно на 2/3 объема) и разогревается до температуры кипения жидкости.
Испарение поднимается вверх, а встретившись с дефлегматором, частично конденсируется, превращаясь в флегму, которая стекает по стенкам цилиндра вниз.
Данный процесс по мере подъема пара по цилиндру происходит несколько раз, причем вначале конденсируются наиболее тяжелые фракции. До верха колонны доходит самая легкая фракция.
Во время работы установки, в ее цилиндре одновременно находятся пары, флегма, исходное сырье и очищенный, конечный продукт. Пары и флегма создают взаимнопротивоположные потоки.
В начальный период (до стабилизации процесса) рекомендуется не производить отбор конечного продукта, который обогащает флегму и ускоряет достижения равновесного режима тепломассообмена.

Справка! Эффективность работы колонны можно выразить флегмовым числом, т.е. отношением объема флегмы к количеству отводимого готового продукта.

Для стабильной работы установки этот показатель поддерживается на уровне 3, что обеспечивает при обороте не более 25% очищенной жидкости.

Разница между дистилляцией и ректификацией спирта

Наиболее распространенными способами очистки жидкостей являются дистилляция и ректификация. Эти технологии во многом похожи, что порой вызывает совмещение понятий, что совершенно неверно.

Дистилляция представляет собой очистку путем нагрева смеси до определенной температуры, когда активно испаряются только низкокипящие фракции, с последующим охлаждением паров для обеспечения их конденсации. Температура разогрева исходного сырья выбирается так, чтобы вскипяла только указанная фракция, при этом высококипящие компоненты не достигают кипения, оставаясь в жидком состоянии. По сути, самогонный аппарат является примером дистиллятора.
Ректификация требует нагрева смеси до кипения всей массы с последующим тепломассообменом жидкого и парового потоков. Дистилляция используется, как завершающая стадия, когда отводимый легколетучий пар превращается в жидкость путем конденсации для получения готового продукта.

Так же у нас на сайте есть статья: как сделать самогонный аппарат своими руками

Принципиальные различия в механизме процесса приводят к тому, что конечный продукт при ректификации имеет значительно более глубокую очистку и высокое качество по сравнению с дистилляцией.

Дело в том, что при дистилляции даже не кипящая жидкость частично испаряется, а значит, в любом случае, определенное количество различных фракций оказывается в очищенной жидкости. Для того чтобы достичь хорошего качества, требуется проведение до 6-7 процедур.

Ректификация обеспечивает получение чистого, однородного продукта за один проход. При очистке самогона указанный эффект существенно сказывается на крепости:

Так при одной дистилляционной перегонке она не превышает 35-40%, при двух – до 50-55%, трех – до 70%.
Крепость 90-95% (спирт) достигается после не менее 5 перегонок.
Ректификационная колонна позволяет получить практически чистый спирт за один цикл. Кроме того при дистилляции сохраняется вкус и запах исходного сырья.

Способ дистилляции имеет и определенные положительные стороны:

Даже многочисленные перегонки при соблюдении технологии позволяют терять не более 20-22% жидкости.
Потери в ректификационных установках значительно выше – могут достигать 32-35%.
Надо отметить и простоту технологии. Ректификация требует значительно более сложного и дорогостоящего оборудования.

Посмотрите видео, в котором опытный самогонщик сравнивает процессы дистилляции и ректификации и дает советы по выбору аппарата для перегонки самогона:

Какая ректификационная колонна лучше

Вопрос выбора самогонного аппарата является довольно распространенной темой в тематических сообществах на просторах рунета. Кто-то больше хвалит классические бытовые дистилляторы. Кто-то наоборот склоняется в сторону ректификационных колонн. Наибольшей популярностью пользуется самогонный аппарат Вейн. Он появился чуть позже другого фаворита – самогонного аппарата Люкссталь мастер. В приведенном ниже обзоре мы сравним эти 2 уникальных в своем роде агрегата и постараемся определить их сильные и слабые стороны.

Как следует из названия оба аппарата представляют собой ректификационные колонны, однако они имеют ряд отличий. Чтобы ничего не упустить рассмотрим каждый самогонный аппарат отдельно.

Самогонный аппарат Люкссталь-Мастер уже давно на рынке и за это время получил свою долю популярности. Основной особенностью ректификационной колонны Люкссталь-Мастер выступает инновационная царга в тело которой включены сразу 2 дефлегматора. Помимо этого данный самогонный аппарат имеет еще одну особенность – большое разнообразие перегонных кубов. В частности при покупке можно выбрать бражник от 12 до 50 литров. Исходя из этого можно подобрать ректификационную колонну исключительно под себя и под свои нужды.

Комплектация довольно богатая. Здесь были обнаружены обычные хомуты, цифровой терметр, а так же довольно редкий зажим Гофмана. Он используется для переключения режимов самогонного аппарата.

К слову о режимах стоит отметить, что их 2 и используются они для приготовления 2х различных категорий напитков: дистиллятов и ректификатов. Если стоит задача изготовить ром, коньяк, бренди, виски или обычный самогон то аппарат следует заранее переключить в режим дистилляции. Если же требуется на выходе получить водку, бальзам или абсент то тогда колонна должна быть переведена в режим ректификации. Переключение осуществляется при помощи зажима Гофмана который изолирует второй дефлегматор и препятствует проникновению в него охладителя коим выступает вода.

Сравнивая ректификационную колонну Люкссталь-мастер с классическими дистилляторами у нее есть несомненное преимущество перед классическими дистилляторами – возможность задействовать второй «холодильник».

ПЛЮСЫ

Возможность работы в режиме дистилляции и ректификации
Удобное переключение режимов работы
Имеются перегонные кубы больших размеров
Большая база комплектующих

Второй самогонный аппарат, попавший на обзор это ректификационная колонна Вейн. Визуально ее царга имеет довольно широкий диаметр, что положительно влияет на циркуляцию в системе спиртосодержащих паров. Помимо этого имеется возможность закрепить последовательно внутри царги до 5 сеток Панченкова которые могут использоваться для более интенсивного насыщения флегмы. Помимо этого сетка Панченкова может служить фильтром, который может быть полезен при перегонке браги густых сортов.

Еще одной особенностью ректификационной колонны вейн является наличие уникального трубчатого холодильника. В отличие от стандартных моделей, применяемых в классической дистилляции этот агрегат не содержит змеевика. Его функцию выполняют параллельно расположенные трубки, которые позволяют существенно ускорить процесс охлаждения и тем самым повысить производительность самогонного аппарата.

Так же отдельного стоит отметить систему патрубков расположенных в корпусе ректификационной колонны. Они позволяют настроить систему на один из 4х режимов. Так можно получить максимальную производительность при классической дистилляции, глубокую очистку и насыщение или, наконец, качественную ароматизацию напитка.

С точки зрения функциональности ректификационная колонна значительно опережает своего собрата,но проигрывает в скорости переключения режимов. Если у ректификационной колонны Люкссталь Мастер требуется просто открыть (или закрыть) зажим Гофмана, то у ректификационной колонны вейн нужно подключить шланги в заданной конфигурации.

ПЛЮСЫ

Надежная основательная царга
Возможность работы в 4х режимах
Высокая производительность трубчатого холодильника
Большая полость для крепления сеток Панченкова
Возможность работать с густыми фруктовыми и зерновыми брагами
Большая база комплектующих

Подводя итог по обеим ректификационным колоннам хочется сказать, что они обе очень интересны и позволяют приготовить большое количество самых разнообразных напитков, открывая для себя новые грани в самогоноварении.

Контактные устройства (тарелки и насадки)

Контактные элементы в ректификационной колонне участвуют в формировании баланса жидкости и пара, а также в концентрации пара.

Каждый такой элемент ограничивает определенную зону, в которой протекает своеобразный цикл дистилляции – испарение и последующая конденсация отдельной фракции, при этом часто пара пересекает эту границу и движется вверх, вовлекая в свой поток легколетучие компоненты.

В любой подобной зоне устанавливается определенное равновесие.

Справка! Основной эффект обеспечивается за счет увеличения площади фазных контактов, что активизирует тепловой и массовый обмен.

Основными являются следующие контактные элементы:

Теоретическая тарелка. По сути это сформированная равновесная зона без установки дополнительной детали. Для получения хорошо очищенного алкогольного напитка организуется от 24 до 32 таких зон.
Физическая тарелка. Это реальная деталь тарельчатой формы, в которой накапливается жидкостный слой. Пар вынужденно проходи сквозь него, что проявляется многочисленными пузырьками. Данный вариант обеспечивает достаточно большую контактную площадь. Для получения полноценного, чистого спирта в колонне надо установить до 45-55 физических тарелок.
Насадки. Данные контактные элементы в основном предназначены для обеспечения процесса конденсации пара. Они гораздо меньше, чем тарелки, оказывают сопротивление паровому потоку. В колоннах может использоваться несколько разновидностей – кольцо, сетка, спираль. В самодельных аппаратах нередко ставится «решето» — диск с многочисленными отверстиями. Одним из лучших материалов для насадок считается медь. Можно применить медные сплавы или алюминий.

Как добиться лучшего результата?

При эксплуатации ректификационной колонны требуется соблюдать определенные меры, позволяющие добиваться нормального режима ее работы и получения качественного конечного продукта.

Особо следует выделить мероприятия в следующих направлениях.

Исключение «захлебывания» установки

Эта «болезнь» связана с замедлением и прекращением стекания флегмы, что приводит к ее накоплению в цилиндре и блокированию парового потока. В результате «захлебывания» внутри колонны повышается давление, появляется громкое булькание и шум.

Явление может провоцироваться такими причинами:

Превышение допустимой скорости движения парового потока, что может вызываться чрезмерным нагревом жидкости в кубе;
Излишнее наполнение куба исходным сырьем или засоры в нижней зоне трубы;
Слишком маленькое давление в нижней части колонны, что характерно для высокогорных условий;
Повышение напряжения в питающей электросети, что вызывает незапланированное повышение мощности нагревательного элемента;
Нарушения в конструкции или технологии.

Избежать данного неприятного явления помогает установка автоматического контроля и регулирования процесса. Особое внимание уделяется нагреву сырья и наполнению куба.

Своевременное выведение готового продукта и оседающих тяжелых фракций

В первом случае, методика проста – на начальном этапе (до стабилизации температуры и давления) только четверть легколетучих паров конденсируется с конечным продуктом и выводится наружу, а далее – отводится максимальный его объем.

Появление осадка из тяжелых фракций выявлять сложнее. Ориентироваться приходится на запах и цвет жидкости в самом низу колонны.

Правильная подготовка установки к пуску

Перед началом ректификации необходимо проверить состояние аппарата, прежде всего, герметичность колонны. Для проверки перекрывается вывод готового продукта и закачивается холодная вода.

Только убедившись в герметичности установки можно приступать к заливке сырья и нагреву куба.

Не следует ждать от бытового аппарата чудес и замены им самогонного аппарата. Минимальная крепость исходной жидкости должна быть не меньше 30%, в противном случае на выходе не получится продукт, по крепости близкий к чистому спирту.

Важно! Не следует в куб заливать брагу, не прошедшую первичную дистилляцию.

При изготовлении установки своими руками нельзя допускать потери тепловой энергии через корпус колонны. Особенно важно защитить нижнюю часть, т.е. зону до первого дефлегматора.

В качестве теплоизоляции рекомендуется использовать:

пенопласт,
пеноизол,
современные фольгированные утеплители.

Ректификационные колонны позволяют глубоко очистить жидкости или выделить легкую фракцию. В промышленных условиях они находят применения во многих отраслях, в т.ч. с их помощью обеспечивается нефтепереработка, изготавливается качественный спирт.

В домашних условиях такие установки пригодны для получения очень крепких, качественных спиртных напитков из самогона. При правильной эксплуатации они совершенно безопасны и эффективны.

Устройство самодельного самогонного аппарата

Обычно самодельный самогонный аппарат состоит из:

Важно! Не экономьте а фильтрах! Чем больше их будет, тем лучше. Некоторые исходные вещества не так хороши и чисты, какими их описывают производители, а на выходе получается продукция ужасного качества.

Чтобы компенсировать убыток от самого «грязного» исходника, рекомендуется ставить фильтры на входе и выходе каждого элемента.

Как сделать и собрать простейший самогонный аппарат в домашних условиях рассказывается на видео:

Подведем краткие итоги: сделать конструкцию можно своими руками.

Каких-то сложных инженерных конструкций в ней нет, а значит самодельная колонна практически ничем не будет отличаться покупной, материалы для колонн и можно выбирать любые от материал внешней стенки будет зависеть параметры теплопередачи, расширение и сужение пропускного канала вследствие термических перепадов.

Внимание! Источник нагрева и фурнитура могут быть любые, тем не менее от качества всех деталей будет зависеть чистота и крепость конечного продукта.

Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в том, что из себя представляет ректификационная колонна, какое имеет строение, какие процессы в ней происходят и из каких материалов ее делать.

Источник

Принцип работы ректификационной колонны, самогонный аппарат

Ректификация и дистилляция, особенности и отличительные признаки.

Ректификационная колонна, ее устройство и виды.

Самогонный аппарат (дистиллятор).

Почему стоит приобрести оборудование для домашнего приготовления напитков.

Ректификация и дистилляция, особенности и отличительные признаки.

Ректификацией называют процесс разделения жидких веществ путем их испарения под действием разных температур. В результате кипения жидкости пары поднимаются, охлаждаются и делятся на различные фракции, такие как: этиловый и метиловый спирт, воду, альдегиды, остаточные масла и т.д. Благодаря данному процессу получают чистейший спирт отличного качества. Из-за высокой стоимости и присутствия в больших количествах сомнительной алкогольной продукции в торговых точках, все больше потребителей переходят на альтернативные способы изготовления домашних спиртных напитков. Для осуществления такого рода идей в продаже появились различные установки самых интересных модификаций, носящих названия: ректификационная колонна, дистиллятор, самогонный аппарат.

Спирт можно получать не только методом ректификации, существуют различные виды дистилляторов для перегонки спиртосодержащих жидкостей. Оба вида имеют принципиальные различия, заключающиеся не только в технологии получения конечного продукта, но и в их качестве. Ректификационный способ очистки также широко используют в промышленности, различных лабораториях. Суть процесса заключается в распределении смешанных составляющих компонентов между фракциями пара и жидкости, которые контактируют между собой, после чего восходящий паровой поток вбирает в себя летучие компоненты. Все это делает процесс ректификации более производительным в сравнении с дистилляцией.

В чем же разница между этими двумя способами? Итак, по порядку. Крепость напитка, полученного при ректификации, может достигать 90 градусов, в случае с дистилляцией будет градусов 40 – 60. Присутствует разница во вкусе напитка, дистиллятор сохраняет вкус и аромат исходного продукта, тогда как спирт, выгнанный ректификационным способом, не имеет примесей и запаха. Есть разница во фракционном разделении, при ректификации оно более чистое. Необходимо несколько перегонок дистиллята для удаления вредных веществ, при ректификации они исчезают после первого раза. Спиртовые потери при ректификации отсутствуют, при ином способе они могут составлять как минимум 20 процентов. И наконец, последняя отличительная характеристика, предупреждающая о взрывопожарной безопасности – в обоих случаях присутствует такой риск, поэтому необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией по применению данных установок во избежание нанесенного здоровью ущерба.

Отличие	Дистилляция	Ректификация
Органолептика напитка	Сохраняет аромат и вкус исходного сырья.	Получается чистый спирт без запаха и вкуса (проблема имеет решение).
Крепость на выходе	Зависит от количества перегонок и конструкции аппарата (обычно 40-65%).	До 96%.
Степень разделения на фракции	Низкая, вещества даже с разной температурой кипения перемешиваются, исправить это невозможно.	Высокая, можно выделить чистые вещества (только с разной температурой кипения).
Способность убрать вредные вещества	Низкая или средняя. Для повышения качества требуется минимум две перегонки с разделением на фракции хотя бы при одной из них.	Высокая, при правильном подходе отсекаются все вредные вещества.
Потери спирта	Высокие. Даже при правильном подходе можно извлечь до 80% от всего количества, сохранив приемлемое качество.	Низкие. Теоретически, реально извлечь весь этиловый спирт без потери качества. На практике минимум 1-3% потерь.
Сложность технологии для реализации в домашних условиях	Низкая и средняя. Подходит даже самый примитивный аппарат со змеевиком. Возможны улучшения оборудования. Технология перегонки проста и понятна. Самогонный аппарат обычно не занимает много места в рабочем состоянии.	Высокая. Требуется специальное оборудование, изготовить которое без знаний и опыта невозможно. Процесс сложнее для понимания, нужна предварительная хотя бы теоретическая подготовка. Колонна занимает больше места (особенно по высоте).
Опасность (в сравнении друг с другом), оба процесса пожаро- и взрывоопасны.	Благодаря простоте самогонного аппарата дистилляция несколько безопаснее (субъективное мнение автора статьи).	Из-за сложного оборудования, при работе с которым существует риск допустить больше ошибок, ректификация опаснее.

Ректификационная колонна, ее устройство и виды.

Весь процесс ректификации происходит в устройстве под названием ректификационная колонна. Прибор представляет собой вертикальную теплоизолированную трубу, с различными встроенными элементами внутри. Количество элементов зависит от конструкции, именно они влияют на взаимодействие пара и жидкости. Из всех известных бытовых приборов для самогоноварения именно это устройство занимает лидирующую позицию в производстве спирта самого высокого качества. Ректификационные колонны бывают двух видов: насадочные и тарельчатые, каждый тип аппарата имеет свои отличительные признаки по степени очистки и производительности.

1. Насадочные устройства.

Насадочные колонны отличаются от тарельчатых типов меньшим гидравлическим сопротивлением, а процесс ректификации в таких типах установок происходит при помощи вакуума. Колонна делится на верхнюю и нижнюю части, в каждом отсеке внутри колонны располагается решетка с насадкой. Насадки внутри колонны могут быть:

А) Регулярные – кассеты из перфорированных сеток и листов.

Б) Нерегулярные – в виде насыпного слоя инертного материала.

В верхнем отсеке колонны находятся приспособления для поступающего пара, жидкости и дальнейшего их распределения. Колонна снабжена нагревательным элементом, благодаря которому происходит образование пара: он поднимается к решетке верхней части колонны и проходит по трубе вверх, жидкость наоборот, стекает вниз. В результате контакта пара и воды каждое из этих веществ насыщается отдельными летучими компонентами и после того, как цикл будет пройден – пары отправляются в дефлегматор, часть жидкости идет в остаток, а частично опять попадает в часть нагрева.

Насадки данного вида обладают хорошими свойствами химической инертности, механической прочности, а также имеют малое гидравлическое сопротивление.

2. Тарельчатый вид колонн.

Тарельчатые колонны часто используют на крупных промышленных объектах, но и в быту они имеют довольно распространенное применение. Преимущество таких колонн перед насадочными устройствами в том, что они более тонко разделяют жидкость и пар на фракции. Тарельчатые ректификационные колонны имеют различия по виду тарелок, расположенных внутри устройства, они могут быть:

А) Колпачкового типа – на тарелках колонны установлен колпачок для лучшего выхода пара и развеивания его на более мелкие пузырьки. Приток и отток жидкости в таких колоннах регулируют при помощи трубок, а само ее движение осуществляется по тарелкам в разных направлениях.

Б) Ситчатого типа – с тарелками, в которых имеется много входных отверстий по типу решета. Для контроля уровня жидкости на тарелке служат специальные трубки с опущенными их концами в стаканы нижних тарелок, где они образуют гидравлические затворы. Ректификационные тарельчатые колонны ситчатого типа имеют больший уровень коэффициента полезного действия, чем, например, колпачковый тип. Ситчатые тарелки удобны в монтаже и уходе, они легко крепятся и снимаются.

Существует еще несколько видов ректификационных колонн, например, пленочные и барботажные аппараты. Но они не пользуются особой популярностью. Самыми распространенными устройствами считаются модели, описанные выше.

По качеству готового продукта можно отметить, что ректификация превосходит дистилляцию. При использовании ректификационных колонн в спирт не попадают вредные примеси, и он не имеет специфического запаха. Это является неоспоримым преимуществом ректификационных колонн при производстве спирта — готовый продукт не требует повторного перегона.

Практика работы на бражной колонне

Бражная колонна. Выбор.

Первые полтора года практиковал на прямоточнике (бак+короткая насадка с защитой от брызгоуноса). Набравшись практического опыта и изучив более подробно процессы дистилляции, решил перейти на более современное оборудование. Выбор пал на бражную колонну. Оценив представленные на рынке модели, выбрал бражную колонну, реализованную по типу конструктора. Получилось дороже, чем если брать в монолитном исполнении, но такая компоновка позволяет собирать аппарат под конкретную задачу (от перегона браги в режиме пот-стил, до ректификации).

На этой странице не буду останавливаться подробно, как выбирал. Желающие могут посмотреть «муки выбора» вот по этой ссылке (в том числе и обсуждение концепта в соц.сетях).

Комплектация моего оборудования.

Бражная колонна

Перегонный куб

Наигравшись по первости с 12 л. кубом, выбирая новое оборудование, планировал покупать куб объемом не меньше 30 л. в итоге взял на 37.

После 12 л. куба не понимал, зачем нужен кран для слива? После первой практики с 37 л, этого вопроса больше не возникало. Вещь не то чтобы полезная, а необходимая — иначе ждать пока барда остынет, чтобы слить. Но, у меня кран для слива всего на 0,5 дюйма. Этого мало при работе с мучными и зерновыми заторами. Если есть возможность — просите установить не меньше 1 дюйма.

В качестве основы для бака взята кастрюля «Люкстайл». Откровенно говоря — плохой выбор. Очень тонкое железо. Не рекомендую. Берите нормальные кубы у производителей самогонных аппаратов.

под 37 л, 2 кВт мало, 4,5 кВт ни каждая проводка выдержит.

Оптимальный выбор — 3 кВт.

Заглушка два дюйма

Заглушка на 2 дюйма, в комплектацию не входила.

Приобрел отдельно.

Зачем?

Например при малом объеме перегоняемой браги или спирта-сырца, глушу вход под ТЭН и аппарат готов к работе как на электро-, так и газовой плитах. Удобно и практично.

Крышка куба (вид сверху)

Крышка стандартная от кастрюли Люкстайл, доработанная за счет фланца, см. фото.

Я не эксплуатировал с нормальными (толстыми крышками), поэтому не могу сравнить.

Что мне не нравиться — при полном сборе и это только при царге в 70см, аппарат отклоняется на несколько градусов. Очевидно, что не хватает жесткости у родной крышки.

Please reload

Крышка куба (вид снизу)

Стрелкой выделена силиконовая прокладка.

Все хорошо работает. Плотно прижимается и не пропускает.

Помимо двух дюймового выхода, в крышке установлены:

— отверстие под термометр

— подрывной клапан

Считаю, что покупать куб без подрывного клапана, это все равно что курить при заправке автомобиля…

Регулятор мощности

Регулятор мощности реализован на базе РМ-2.

Вопрос и замечаний нет. Вещь!

Если у Вас нагрев на ТЭНах, НАДО БРАТЬ!!!

В стандартной комплектации, аппарат укомплектован царгой в 70 см.

Пока хватает.

Как надумаю делать спирт, докуплю царгу, как минимум метровую.

РПН насадки для царги

В качестве насадки использую РПН.

Для 70 см царги потребовалось 5 м, шириной 10 см.

РПН нарезана длиной по 70 см.

Please reload

Перегнав с диоптром всего несколько раз, не понимаю, как я раньше без него жил…

Если у Вас до сих пор нет этого девайса, рекомендую купить.

Про надо или не надо покупать — писать не буду. Сами решайте.

Но если решили покупать, обратите внимание на следующий нюанс — для слива флегмы обязательно должен быть отвод в центр насадочной части царги. Необходимо для правильного тепло-массообмена (ТМО). На фото стрелочкой указан этот нюанс.

На что еще обратить внимание — наличие выходного штуцера под термометр. В моем — не было, пришлось докупать меж-царговый переходник с возможностью установить термометр.

Доохладитель с игольчатым краном

Стоит не дорого. Надо брать с игольчатым краном. Игольчатый кран позволит легко настроить покапельный отбор.

Дефлегматор|Парциальный холодильник

Полностью устраивает.

Переходник между царгами с штуцером под термометр

Из-за отсутствия в узле отбора или царги штуцера под термометр, пришлось докупить вот такой переходник.

Покупка вынужденная

После змеевика на моем первом аппарате, это просто какой то зверь. Потребность в холодной воде минимальна, а холодильник покрыт испариной. Очень доволен.

На вход установил обычный шаровый кран, чтобы прижимать воду, когда использую дефлегматор. Иначе не удавалось наполнить дефлегматор (при одновременном подключении холодильника и «дефа» через тройник)

Соединительные клампы

Вещь стандартная.

Замечаний нет.

Набор быстросъемных соединений и шланги

При первом же запуске потек тройник. Все остальное в рабочем состоянии.

Хорошо что протестировал воду, до выхода на стадию её подключения.

Тестируйте работу системы водоохлаждения до запуска оборудования.

Please reload

Перегон в режиме пот-стил (брагу в спирт-сырец)

Схема сборки аппарата для режима пот-стил

1. Перегонный бак

2. Поворотник (если брага пениться, то перед поворотником ставлю Диоптр)

3. Поворотник

4. Холодильник

Схема подключения воды

точка 1, ввод холодной воды

точка 2, отвод воды из холодильника

Перегонял рисовую брагу на кодзи в спирт-сырец.

Результаты перегона в таблице

Перегон в режиме ректификационной колонны

Цель — получить максимальное укрепление.

Отбор голов — по «жидкости»

Отбор тела — по «жидкости»

Схема сборки аппарата для «ректификационной перегонки»

1. Перегонный бак

2. Царга + семь РПН насадок

3. Переходник между царгами с штуцером под термометр

4. Диоптр

5. Узел отбора

6. Доохладитель

7. Холодильник

Схема подключения воды

точка 3, ввод холодной воды в доохладитель

точка 4, отвод воды из доохладителя в холодильник в точку 1 (дефлегматор)

точка 2, отвод воды из дефлегматора в канализацию

Предварительный расчет

— Спирт-сырец из рисовой браги на кодзи — 12 л, крепостью 35%, ас = 4,2 л

— Разбавил СС 35 % до 20 %, в итоге получилось 21 л. для второго перегона

Как разбавить спирт-сырец для второго перегона?

Сколько надо добавить воды, чтобы получить нужную крепость? Для расчета воспользуемся упрощенной формулой или калькулятором ниже.

требуемое кол-во воды = (А/В) х С — С

А — крепость имеющегося продукта, В — желаемая крепость, С — объём имеющегося продукта

в нашем случае нам потребуется = 35/20 х 12 000 мл — 12000 мл

= 9 000 мл (или 9,00 литра воды)

* у воды и спирта разная плотность. 100 мл спирта и 100 мл воды в итоге дают меньщше 200 мл., но для бытовых условий этим можно пренебречь

Если же вам нужны более точные расчеты, скачайте себе на смартфон калькулятор самогонщика, ссылка

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.kaa.spiritcalc

Предварительный расчет фракций для второго перегона

Для расчета фракций использую наработки более опытных коллег и свой собственный практический опыт.

При отборе голов, ориентируюсь на норматив 10% от абсолютного спирта. Но предыдущий опыт перегона именно рисовых браг, свидетельствовал, что после отбора 5% АС, шел СЭМ без голов. Заложил в расчет еще 2% на форс-мажорные ситуации. Подробно по фракциям, в таблице ниже.

Второй (фракционный) перегон

1. Разгон колонны на максимуме. Снизил мощность нагрева после достижения в баке температуры примерно 75-80 градусов.

2. На 75 градусах в баке, включил охлаждение (подачу воды на холодильник)

3. Контролируя температуру в холодильнике и наблюдая возврат флегмы в колонну через диоптр, установил подаваемую мощность нагрева (у меня это примерно 1/3 от максимальной мощности)

при «ректификации», желательно придерживаться температуры воды (на выходе из холодильника) в районе 35-45 градусов, так как при сильном охлаждении флегмы, «теряется» часть насадочной части из-за того, что холодная флегма до момента её нагрева и вступления в тепломассообмен, больше чем необходимо скатывается вниз по насадке. Кроме того, вырастает вероятность жидкостных пробок (захлёбов).

4. Дал колонне поработать на себя (в течение часа)

5. Начал покапельный отбор голов. Объем голов оказался выше расчетного показателя. Отбирал пока в отборе не пропал запах химозы.

6. После отбора голов, довел подаваемую мощность примерно до 50% от максимальной и отбирал тело, пока в Сэме не стала появляться горечь, характерная для хвостовых фракций.

7. Хвосты не отбирал.

Промежуточные показатели и итоги представлены в таблице ниже.

Перегон в режиме Бражной колонны

Цель — получение ароматного Сэма из яблочного спирта-сырца, 6,6 л, крепостью 41%. СС разбавил до 20%. Получилось примерно 13,6 л. для перегона

Отбор фракций:

Отбор голов — по «жидкости»

Отбор тела — по «по пару»

Схема сборки аппарата для в режиме бражной колонны с отбором голов по «жидкости», тела — по «пару»

1. Перегонный бак.

2. Царга (пустая), без насадок

3. Переходник между царгами со штуцером под термометр

4. Диоптр

5. Узел отбора

6. Доохладитель

7. Два поворотника

9. Холодильник

Схема подключения воды

Тр. — тройник. Подача холодной воды через тройник на точку 1 и точку 2 одновременно

точка 1, ввод холодной воды в холодильник

точка 2, ввод холодной воды в дефлегматор

точку 3, вывод из дефлегматора на слив

точка 4, вывод из холодильника на слив

Воду на доохладитель не подключал, так как при капельном отборе, через силиконовый шлаг головы в приемник поступают

Предварительный расчет фракций для второго перегона

Перегон. Нюансы

1. Из-за относительно небольшого объема перегоняемого спирта-сырца, в качестве нагрева использовал не тэн, а электроплиту. Отверстие под тэн закрыл приобретенной заглушкой (см. описание к комплектации в начале страницы).

2. Разгон бражной колонны на максимуме. У моей плиты это 2,4 китайских кВт.

3. На 70 градусах в баке, начало «потеть» стекло диоптра. Включил подачу воды на дефлегматор. На холодильник воду не подавал. Мощность уменьшил до 2,1 кВт.

4. Пошел возврат флегмы. Уменьшил мощность нагрева до 1,1 вВт.

5. Дал 20 минут колонне поработать на себя.

6. Начал покапельный отбор голов. Отбирал пока в отборе не пропал запах химозы.

7. После отбора голов, выключил дефлегматор и поднял подаваемую мощность примерно до 1,5 кВт. На этой мощности провел весь основной прогон.

8. После повышения температуры в поворотнике до 82 градусов, снова включил дефлегматор.

9. Отбирал тело, пока в Сэме не стала появляться горечь, характерная для хвостовых фракций. Первые признаки горечи пошли примерно при температуре 94,5 градусов в баке.

9. Хвосты не отбирал.

Промежуточные показатели и итоги представлены в таблице ниже.

Проверка конструкции дистилляционной колонны

| EPIC Modular Process

Как успешно спроектировать дистилляционную колонну? Вообще говоря, при проектировании любой промышленной ректификационной колонны необходимо выполнить пять основных этапов:

Анализ парожидкостного равновесия
Установить рабочие цели колонки
Определите рабочее давление или условия вакуума
Проведение оценки R / Dmin, Nmin и стадии подачи
Определить диаметр и высоту колонны

Как выполнить каждый из этих шагов, подробно описано экспертом по дистилляции Терри Толливером в нашем блоге «Пошаговая процедура проектирования колонны непрерывной дистилляции».

Сегодня мы предлагаем несколько ключевых моментов, которые нужно проверить, чтобы убедиться, что ваш дизайн находится в правильном направлении. Ниже приведены некоторые вещи, которые следует перепроверить, когда вы получите предварительную модель своей ректификационной колонны:

Начнем с основ. Вы выбрали правильный тип дистилляционной системы для своего процесса? Подумайте о количестве химикатов, которые вам нужно разделить, и о том, сколько этапов для этого потребуется. Колонна фракционирования подходит для разделения нескольких компонентов в одной колонке.Система непрерывной дистилляции поддерживает установившееся состояние и обычно используется для отделения одного интересующего химического вещества. Другие типы перегонки включают: перегонку с водяным паром, вакуумную, зонную, реактивную перегонку, каталитическую, азеотропную перегонку, предварительную перегонку, мгновенную перегонку, замораживание и экстракционную перегонку. Вы выбрали тип системы, наиболее подходящий для ваших целей разделения?
Правильно ли вы использовали коэффициенты активности при определении волатильности? Если вы оцениваете это самостоятельно, всегда рекомендуется перепроверить некоторые внешние источники.Правильный расчет коэффициентов имеет решающее значение.
Допускает ли выбранное вами давление или вакуум соответствующую разницу температур между процессом дистилляции и вспомогательными процессами, которые должны происходить в дистилляционной колонне? Системы подачи охлаждающей воды, пара, горячего масла — все это будет иметь отношение к работе вашей колонны. Работа колонны при атмосферном давлении или давлении обычно дешевле, но вакуумная перегонка может быть более энергоэффективной.
Ваш технологический процесс чувствителен к нагреванию? Если да, вернитесь и проверьте свои требования к давлению. Возможно, вам придется работать при более низком давлении, чтобы избежать обесцвечивания, загрязнения или разложения.
Ваш коэффициент рефлюкса примерно в 1,2 раза больше минимального коэффициента рефлюкса? Если да, вероятно, вы выбрали оптимальное количество ступеней и правильное место подачи. Если нет, подумайте, является ли оптимальным компромисс между использованием коммунальных услуг и количеством этапов.
Выбрана ли у вас соответствующая приведенная скорость пара? Это имеет большое значение для конструкции ректификационной колонны для диаметра и ширины
Правильно ли расположены лотки? Учли ли вы затопление, просачивание и плохое распределение в конструкции вашей дистилляционной колонны? Обеспечение правильного распределения жидкости в колонне может быть затруднительным и повлияет на чистоту вашей перегонки.
Вы выбрали размер набивки, соответствующий диаметру колонки? Меньшие диаметры могут использовать меньшие размеры упаковки.Упаковка влияет на HETP и перепады давления.
Включает ли высота вашей колонки объем отстойника, обеспечивающий задержку примерно 2-3 минуты при уровне 50%, исходя из внутреннего потока жидкости из нижней тарелки?
Есть ли у вас паровое пространство в два диаметра колонки или два фута (максимум) в каждой точке распределения жидкости / пара и над верхней тарелкой? Оба последних пункта влияют на требования к размеру дистилляционной колонны и могут способствовать неоптимальному разделению, если все сделано неправильно.

Чтобы получить дополнительные ресурсы по конструкции дистилляционной колонны, свяжитесь с EPIC Modular Process прямо сейчас.

Ищете информацию о промышленном дистилляционном оборудовании и системах? Кликните сюда.

Основное оборудование для дистилляции и эксплуатация

Дистилляционная колонна является важным элементом, используемым при перегонке жидких смесей для разделения смеси на составные части или фракции в зависимости от разницы в летучести. Фракционные колонны используются в небольших лабораторных перегонках, а также в крупных промышленных перегонках.

Типы ректификационных колонн

Существует много типов дистилляционных колонн, каждая из которых предназначена для выполнения определенных типов разделения, и каждая конструкция отличается по сложности.

Колонны партии

При периодической работе сырье в колонну вводится порциями. То есть в колонну загружается «порция», а затем выполняется процесс дистилляции. Когда желаемая задача достигнута, вводится следующая партия корма.

Колонны непрерывного действия

Напротив, непрерывные колонны обрабатывают непрерывный поток сырья.Никаких перерывов не происходит, если нет проблем с колонной или окружающими технологическими установками. Они способны работать с высокой пропускной способностью и являются наиболее распространенными из двух типов. Мы сосредоточимся только на этом классе столбцов.

Типы непрерывных колонн

Непрерывные колонны можно классифицировать по:

характер кормов, которые они перерабатывают

двоичный столбец — фид содержит только два компонента

Многокомпонентная колонка

— корм содержит более двух компонентов

количество потоков продуктов у них

столбец с несколькими продуктами — столбец имеет более двух потоков продуктов

, где выходит дополнительный корм, когда он используется для помощи при разделении

экстрактивная дистилляция — когда дополнительное сырье появляется в потоке кубового продукта
азеотропная дистилляция — дополнительное сырье появляется в верхнем потоке продукта

тип внутренней части колонны

тарельчатая колонна — в которой тарелки различной конструкции используются для удержания жидкости, чтобы обеспечить лучший контакт между паром и жидкостью и, следовательно, лучшее разделение

Насадочная колонна

— вместо тарелок используются «насадки» для улучшения контакта между паром и жидкостью

Основные компоненты ректификационных колонн

Дистилляционные колонны состоят из нескольких компонентов, каждый из которых используется либо для передачи тепловой энергии, либо для улучшения передачи материалов.
Типичная дистилляция содержит несколько основных компонентов:

вертикальная оболочка, в которой осуществляется разделение жидких компонентов
Внутренние элементы колонны, такие как тарелки / тарелки и / или насадки, которые используются для улучшения разделения компонентов
ребойлер для обеспечения необходимого испарения для процесса дистилляции
конденсатор для охлаждения и конденсации пара, выходящего из верхней части колонны
орошающий барабан для удержания конденсированного пара из верхней части колонны, чтобы жидкость (орошение) могла быть возвращена обратно в колонну

В вертикальном кожухе размещены внутренние части колонны, которые вместе с конденсатором и ребойлером составляют дистилляционную колонну.Схема типичной дистилляционной установки с одним потоком сырья и двумя потоками продукта показана ниже:

Основные операции и терминология

Жидкая смесь, которая должна быть обработана, известна как подача, и она обычно вводится где-то около середины колонны на тарелку, известную как подающая тарелка. Лоток подачи разделяет колонну на верхнюю (обогащающую или ректификационную) секцию и нижнюю (очистную) секцию. Сырье стекает по колонне, где собирается в нижней части ребойлера.

Тепло подается в ребойлер для образования пара. Источником подводимого тепла может быть любая подходящая жидкость, хотя на большинстве химических предприятий это обычно пар. На нефтеперерабатывающих заводах источником нагрева могут быть потоки на выходе из других колонн. Пар, поднимаемый в ребойлере, повторно вводится в установку в нижней части колонны. Жидкость, удаляемая из ребойлера, известна как кубовый продукт или просто кубовый продукт.

Пар движется вверх по колонне и, покидая верхнюю часть агрегата, охлаждается конденсатором.Конденсированная жидкость хранится в емкости для выдержки, известной как орошающий барабан. Некоторая часть этой жидкости возвращается обратно в верхнюю часть колонны, и это называется орошением. Конденсированная жидкость, которая удаляется из системы, известна как дистиллят или головной продукт.

Таким образом, внутри колонны существуют внутренние потоки пара и жидкости, а также внешние потоки исходных материалов и потоков продуктов в колонну и из нее.

Часть 1:
Что такое ректификационные колонны?

Часть 2:
Внутреннее устройство столбца

Изображение предоставлено Национальным энергетическим центром передового опыта Государственного колледжа Бисмарка

Конспект лекций RMP

Дистилляция

Чтобы сократить время загрузки, этот материал разделен на семь
файлы, соответствующие пронумерованным точкам ниже.Настоящий файл
(distill.html) содержит только пункт 1.

Принципы дистилляции
Моделирование дистилляции
Рабочие уравнения для дистилляции
Расчеты дистилляции
Баланс энтальпии дистилляции
Энтальпийно-концентрационный метод
Размеры оборудования и колонн

Дистилляция I: принципы

Определение и цель:

Дистилляция — наиболее широко используемый процесс разделения в химической промышленности.
промышленность.Он также известен как фракционная перегонка или
фракционирование . Обычно используется для разделения жидких смесей на
два или более паровых или жидких продукта с разным составом.

Дистилляция представляет собой операцию стадии равновесия . На каждой стадии паровая фаза
контактирует с жидкой фазой, а масса — от пара до
жидкость и из жидкости в пар. Менее летучие, «тяжелые» или «высокие»
кипение », компоненты концентрируются в жидкой фазе; более летучие,
«легкий», компоненты концентрируются в паре.Используя несколько этапов в
серии с рециркуляцией, разделение может быть выполнено.

Принцип работы:

Сырье для дистилляционной колонны может быть жидкостью, паром или парожидкостной смесью. Это
может войти в любую точку колонны, хотя оптимальный лоток подачи
место должно быть определено и использовано. Может подаваться более одного потока
в систему, и может быть нарисовано более одного продукта.

Столбец разделен на серию из ступеней .Они соответствуют
каскад равновесных стадий. Жидкость течет по колонке
от ступени к ступени и контактирует с паром, текущим вверх.

Традиционно большинство колонн строилось из набора различных
«подносы» или «тарелки», поэтому эти термины в конечном итоге
взаимозаменяемы с «ступенями». Каждая тарелка в дистилляционной колонне
разработан для обеспечения контакта между паром и жидкостью на сцене.
Дистилляцию можно проводить в насадочной колонне (точно так же, как абсорбция).
будет выполняться в столбце с лотками), но пока мы сосредоточимся на столбцах с лотками.

Этапы могут нумероваться сверху вниз или снизу вверх. При анализе
stage, потоки и композиции принимают номер стадии, которую они покидают.
В тексте этого класса верхний лоток столбца называется «Лоток 1» и
числа вниз — это соглашение, которое мы будем использовать. MSH также обозначают
потоки между верхом колонны и конденсатором с нижним индексом «а»
и те, что внизу с буквой «b». Лично я предпочитаю позволять
«Лоток 1» — нижний лоток колонны, ребойлер — «Лоток 0» и
номер вверх (так что, если вы поймаете меня за этим, не паникуйте).Мне это нравится
способ нумерации, потому что он имеет тенденцию упрощать компьютерные
расчеты.

Продукт, выходящий из верхней части столбца, называется продуктом накладных расходов ,
«верхний погон», «верхний продукт», дистиллят или «продукт дистиллята». Дистиллятный продукт может быть
жидкость или пар (а иногда и то и другое) в зависимости от типа используемого конденсатора. В большинстве случаев расход дистиллята составляет
присвоен символ D, а состав x _D или y _D.

Продукт, выходящий из нижней части колонны, называется дном .
продукт или «дно», обозначенный символом B, с составом x _B.

В некоторых ситуациях, особенно при переработке нефти, один или несколько
промежуточные или «побочные» продукты могут быть удалены из колонны.

Пар, выходящий из верхней части колонны, проходит через теплообменник,
конденсатор , где он частично или полностью конденсируется. В
жидкость, которая в результате временно удерживается в «аккумуляторе» или
орошающий барабан .Из барабана выводится струя жидкости и
возвращается на верхнюю тарелку колонны как орошение (R или L) для продвижения
разделение.

Часть колонны над подающим лотком называется
секция исправления . В этом разделе пар обогащен
контакт с рефлюксом.

Часть колонны под подающим лотком называется стриппинг-станком .
Раздел . Жидкая часть корма служит флегмой для
эта секция.

Рабочее давление в колонне обычно регулируется
регулировка теплоотвода в конденсаторе.

Основание колонны обычно используется как резервуар для хранения
жидкость, выходящая из нижнего лотка. Теплообменник, ребойлер , является
использовали для кипячения этой жидкости. Образующийся пар, «вскипание» (V)
возвращается в колонну на одном из трех или четырех нижних лотков.

В нормальном режиме работы есть пять «ручек», которые можно отрегулировать, чтобы
управлять поведением дистилляционной колонны — поток питания, два
потоки продуктов, поток орошения и поток кипячения (или нагрев ребойлера
Вход).

Нормальный столбец имеет температурный градиент и
градиент давления снизу вверх.

Идеальные ступени

Ступени построены для максимального контакта между входящим паром и
поступающая жидкость. Во время контакта часть жидкого компонента
на входе жидкость испаряется и уходит вместе с паром; некоторые из
тяжелый компонент входящего пара конденсируется и уходит с
жидкость.

По определению, идеальная ступень — это ступень, в которой пар и жидкость
покинуть сцену в состоянии равновесия.Следовательно, состав пара
Функционально зависит от жидкого состава. Идеальность — это
приближение, но ступенчатая эффективность
можно использовать для учета реальных случаев. Ключевой результат идеальной сцены
предположение состоит в том, что потоки жидкости, покидающие идеальную стадию, считаются
быть в их точке пузыря. Потоки пара уходят в точку росы.

Когда азеотропы отсутствуют, как верхние, так и нижние продукты могут быть получены в
любой желаемой чистоты — если предусмотрено достаточное количество ступеней и достаточное количество орошения
доступный.На практике количество ступеней ограничено.
к количеству рефлюкса, поэтому не каждое разделение может быть выполнено.
Теоретические ограничения на производительность накладываются
полным орошением (минимальные стадии) и минимальным орошением (бесконечное число идеальных
этапы).

Конденсаторы и ребойлеры

Есть две основные категории конденсаторов, различающиеся степенью конденсации.

В общем конденсаторе все
пар, покидающий верхнюю часть колонны, конденсируется.Как следствие,
состав пара, выходящего из верхней тарелки y ₁, является
То же, что и для жидкого дистиллята и орошения, x _D.

В частичном конденсаторе пар только частично
сжиженный. Полученная жидкость возвращается в колонну в виде жидкости,
и поток парообразного продукта удаляют. Композиции этих
три потока (V ₁, D и R) различны. Обычно D
(состав y _D) находится в равновесии с R (состав
х _D).

Частичный конденсатор функционирует как ступень равновесного разделения, поэтому
колонны с частичным конденсатором эффективно обладают дополнительным идеалом
сцена.

«Коэффициент орошения» является важным параметром в работе колонны. Это
обычно определяется как отношение флегмы к дистилляту (L / D),
хотя иногда используются другие составы (L / L + D и т. д.).

Большинство ребойлеров — это частичные ребойлеры , то есть они только испаряют
часть жидкости в основании колонны.Частичные ребойлеры также обеспечивают
идеальная стадия разделения.

Ребойлеры бывают нескольких форм:
они могут быть типа «термосифона», которые полагаются на тепловое воздействие на
плотность для прохождения жидкости через теплообменник, «принудительный
циркуляционные типы, которые используют насос для проталкивания жидкости, или даже
типы «укола», которые проходят через боковую часть колонны в
резервуар для жидкости.

В больших и сложных колоннах можно использовать ребойлеры с боковым потоком. Эти
слить жидкость с лотка, нагреть ее, а затем вернуть пар жидкости
смесь в те же или похожие лотки.

Состояние подачи

Тепловое состояние подачи определяет внутреннюю
потоки.

Если температура подачи ниже точки кипения, необходимо нагреть ее до
где его можно испарить. Это тепло должно быть получено путем конденсации
пар поднимается по колонне, поэтому поток жидкости, движущийся вниз
столбец увеличивается на все количество корма плюс конденсированный
материала и поток пара вверх уменьшается.

Если сырье входит в виде перегретого пара, оно испарит часть
жидкость для выравнивания энтальпии.В этом случае жидкость стекает вниз
столбик опускается и поток пара увеличивается на всю
количество корма плюс испарившийся материал.

Если сырье насыщенное (жидкость или пар), дополнительное тепло не должно подаваться.
добавляется или вычитается, а подача добавляется непосредственно к жидкости или пару
поток.

Эффекты кормления настолько важны, что переменная q назначается как
дескриптор.

Переохлажденная жидкость
q> 1
q = 1 + cp _L (T _bp -T _f) / лямбда
Насыщенная жидкость (подача до точки кипения)
q = 1
Частично испарено
0
q — доля жидкого сырья.Это можно найти
выполнив расчет вспышки, а затем q = (L / F) = (1-V / F)
Насыщенный пар (подача точки росы)
q = 0
Перегретый пар
q
q = (- cp _V * (T _f -T _dp) / лямбда)

Каталожные номера:

Foust, A.S. et al. , Принципы работы подразделения ,
2-е издание, Джон Вили, 1980, стр. 13-14.
McCabe, W.L., J.C. Smith, P. Harriott, Unit Operations of Chemical
Engineering , 5-е издание, McGraw-Hill, 1993.

R.M. Цена
Оригинал: март 1997 г.
Изменен: 14 апреля 1998 г .; 13 февраля 2003

(PDF) На пути к энергоэффективным технологиям дистилляции — правильный выбор

На пути к энергоэффективным технологиям дистилляции — правильный выбор A.A. Kiss et al.

14. Деянович И., Матияшевич Л., Олуич Э., Колонна с перегородкой — прорыв на пути к устойчивой дистилляции 1

, Химическая инженерия и переработка, 49 (2010), 6, 559-580. 2

15. Деянович И., Матияшевич Л., Халворсен И. Дж., Скогестад С., Янсен Х., Кайбель Б., Олуич 3

., Проектирование колонн с разделительными стенками из четырех компонентов для разделения многокомпонентных компонентов 4

смесь ароматических углеводородов, Химические исследования и разработки, 89 (2011), 8, 1155-1167. 5

16. Деянович И., Матияшевич Lj., Янсен Х., Олуич Э., Проектирование насадочной разделительной стенки 6

колонны для завода по переработке ароматических углеводородов, Industrial & Engineering Chemistry Research, 7

50 (2011), 5680-5692. 8

17. Диес Э., Лэнгстон П., Овехеро Г., Долорес Ромеро М., Экономическая целесообразность использования тепла 9

Насосы

при перегонке для снижения энергопотребления, Прикладная теплотехника, 29 (2009), 10

1216 -1223. 11

18. Дуглас Дж. М. Концептуальный дизайн химических процессов, McGraw-Hill, Нью-Йорк, 1988.12

19. Эль-Дессуки Х., Эттуни Х., Алатики И., Аль-Нувайбит Г., Оценка пароструйных эжекторов, 13

Химическая инженерия и обработка, 41 (2002), 551-561. 14

20. Энгелиен Х.К., Ларссон Т., Скогестад С., Реализация оптимальной работы для нагрева. 15

Интегрированные дистилляционные колонны

, IChemE Transactions, 81 (2003), 227-281. 16

21. Энгелиен Х.К., Скогестад С., Многоступенчатая дистилляция применительно к промышленному исследованию, 17

Химическая инженерия и обработка, 44 (2005), 819-826.18

22. Фен Х., Бернтссон Т., Критический КПД для экономически целесообразного промышленного теплового насоса 19

application, Applied Thermal Energy, 17 (1997), 1, 93-101. 20

23. Фоньо З., Мизси П., Экономическое применение тепловых насосов в комплексных системах дистилляции 21

, Системы рекуперации тепла и ТЭЦ, 14 (1994), 3, 249-263. 22

24. Фоньо З., Бенко Н., Сравнение различных конфигураций дистилляции с использованием теплового насоса, 23

IChemE Transactions, 76, A (1998), 348-360.24

25. Пресноводный Д. К., Термическая экономия в дистилляции, Труды Учреждения 25

инженеров-химиков, 29 (1951), 149-160. 26

26. Гадалла М., Олужич З., де Рийкеб А., Янсенс П.Дж., Снижение выбросов CO

внутренних выбросов 27

интегрированных теплообменных колонн для разделения близкокипящих смесей, Энергия, 31 28

(2006), 2409-2417. 29

27. Гадалла М., Хименес Л., Олуич Э., Янсенс П. Дж., Термогидравлический подход к 30

концептуальному проекту дистилляционной колонны с внутренним теплообменником (i-HIDiC), 31

Computers and Chemical Engineering, 31 (2007), 1346-1354. 32

Как выбрать вакуумные насосы для химической дистилляции

Чтобы определить, какой тип вакуумного насоса будет наиболее подходящим для применения, важно понимать процесс дистилляции, факторы, обеспечивающие работу дистилляции, и особенности различных типы насосов.

Как работает дистилляция?

Дистилляция, дегазация, сушка, фильтрация, мембранное разделение, адсорбция и кристаллизация — все это процессы разделения, основанные на различиях в физических свойствах веществ в смеси. Дистилляция зависит от различий в температуре кипения или давлении пара в зависимости от температурных характеристик. Нагревание, испарение и конденсация — это инструменты, используемые при дистилляции, которые разделяют жидкие компоненты в жидкой смеси.

Для разделения жидких компонентов с разницей в точках кипения менее 30 ° C обычно рекомендуется ректификационная колонна с тарелками или насадкой. Это обеспечивает многократную конденсацию и повторное испарение флегмы по мере продвижения вверх по колонне для лучшего разделения компонентов.

Изображен пример установки дистилляционной колонны для обработки разделения.

Более летучие жидкости имеют более низкие температуры кипения или более высокие зависимости давления пара от температуры и легче испаряются.Смесь паровой фазы богаче более летучими соединениями, и затем ее можно конденсировать, удерживать и, при необходимости, возвращать для дальнейшего разделения и очистки. Чем больше разница в летучести компонента смеси, тем легче он отделяется.

Понимание волатильности

Летучесть — это концентрация вещества в растворе (или его мольная доля) в паровой фазе по сравнению с концентрацией того же вещества в жидкой фазе.Летучесть — это также давление чистого компонента вещества по сравнению с его общим давлением. Относительная летучесть двух веществ — это отношение давлений паров их чистых компонентов.

Летучесть вещества «i» определяется как: Ki = yi / xi. Где,

Ki — волатильность i-го компонента.
yi — мольная доля i-го компонента в паровой фазе.
xi — мольная доля i-го компонента в жидкой фазе.
(Мольная доля — это отношение количества молей вещества к общему количеству молей в растворе.)

Соотношение между давлением чистого компонента вещества и его общим давлением одинаково:

Поскольку yiP = xiPvi, где P — полное давление, а Pvi — давление пара чистого компонента: тогда yi / xi = Pvi / P.

Относительная летучесть «α» двух веществ равна: α = K1 / K2 = (y1 / x1) / (y2 / x2) = Pv1 / Pv2

Для упрощенной бинарной смеси, которая ведет себя как идеальная жидкость, можно построить фазовую диаграмму при постоянном давлении с мольной долей более летучего компонента по горизонтальной оси и температурой по вертикальной оси.

Нижняя кривая обычно называется «точкой кипения», когда для данной мольной доли жидкой смеси жидкость начинает кипеть при данной температуре. Верхняя кривая обычно называется «точкой росы», что указывает на разные температуры, при которых различные мольные доли пара начинают конденсироваться.

В качестве примера на рисунке 1 представлена фазовая диаграмма при постоянном давлении для бинарной смеси с хорошим поведением. Он показывает, что смесь закипит при 0.59 Температура (T), когда более летучий Компонент 1 составляет 0,3 молярной доли жидкой смеси и будет иметь насыщенный пар «y1», что составляет почти 0,75 мольной доли всего пара. Эта большая разница между паровой и жидкой составляющей Компонента 1 облегчает отгонку.

Рисунок 1.

Процесс вакуумной дистилляции

Для упрощенной бинарной смеси, которая ведет себя как идеальная жидкость, вакуумная перегонка обеспечивает удобный и эффективный формат разделения при более низких температурах без вредных реакций с другими газами, такими как кислород.

В некоторых случаях смесь двух или более жидкостей с заданной мольной долей компонентов будет вести себя как чистая жидкость, где пар, который выкипает при постоянной температуре, имеет ту же мольную долю в паровой фазе, что и в жидкой фазе. и никакого дальнейшего разделения компонентов не происходит. Это известно как «азеотроп». Например, смесь этанола и воды будет разделяться простой перегонкой до тех пор, пока мольная доля этанола не достигнет 0,895, и дальнейшее изменение концентрации не произойдет.

Некоторые азеотропы можно разделить, изменив давление, при котором происходит дистилляция. В некоторых из этих случаев может помочь вакуумная перегонка, обеспечивающая изменение давления для смещения азеотропа для дальнейшего разделения. Азеотроп этанол / вода исчезает при давлении перегонки ниже 70 миллиметров (мм) HgA. Как и во всех других процессах, стоимость дальнейшего разделения диктует его осуществимость.

Общие сведения о потоке для правильного определения размеров вакуумного насоса — запись вебинара

Загрузите слайды и посмотрите запись БЕСПЛАТНОЙ веб-трансляции, чтобы узнать:

как расход влияет на оптимальный размер вакуумного насоса.Узнайте, как правильно выбрать размер вакуумного насоса на основе зависимости между расходом и вакуумом
Практические советы по выбору размеров с использованием расчетов расхода и вакуумного давления, а также методов проб и ошибок
Пять распространенных ошибок при выборе вакуумного насоса
Примеры и последствия этих ошибок
Простые советы, как избежать этих ловушек

Перейти на вебинар

Процесс молекулярной дистилляции

Молекулярная дистилляция представляет собой аналогичный процесс, но происходит при гораздо более низких давлениях (обычно от 0 до 0 ° C).От 1 до 0,0005 мм рт.ст.), так что столкновение молекул дистиллята с конденсатором преобладает по сравнению с межмолекулярными столкновениями.

Процесс тонкопленочной дистилляции с использованием перегонных кубов с протираемой пленкой (WFS) и испарителей (WFE) обеспечивает удобный метод отделения соединений для химической, пищевой или фармацевтической промышленности, которые имеют высокие температуры кипения или высокую вязкость, или чувствительны к термическому воздействию. разлагаются, но легко испаряются при умеренных температурах и низком давлении.

Предпочтительные вакуумные насосы

Конденсаторы служат для удаления большей части конденсирующихся паров.Однако для удаления постоянных газов, в том числе утечки воздуха и насыщенных паров при температуре выпуска из выпускного конденсатора, наиболее распространенными и предпочтительными насосами для простой или фракционной вакуумной перегонки являются жидкостные кольцевые и сухие вакуумные насосы. Для работы при более низком давлении роторный бустер может быть подключен последовательно к любому из них, чтобы обеспечить более высокую производительность при более низком давлении.

Жидкостное кольцо не требует внутренней смазки и может работать с большинством жидкостей, таких как вода, масло с низкой вязкостью или многими растворителями, которые совместимы с его материалами и технологическим процессом с точки зрения давления пара и вязкости.Он может справляться с пробками жидкости из-за сбоев технологического процесса или с непрерывным потоком жидкого конденсата из предконденсатора.

В некоторых случаях жидкостное кольцо может работать как вакуумный насос для неконденсируемых газов, так и как конденсатор прямого контакта для паров, увеличивая его общую откачивающую способность. Это один из самых надежных и долговечных механических насосов благодаря своей упрощенной конструкции с одним вращающимся валом в сборе. Он также доступен из нержавеющей стали 316 для большей коррозионной стойкости к технологическим стокам.

Показан жидкокольцевой вакуумный насос KLRC 300 Tuthill Kinney.

Винтовой сухой насос также не требует внутренней смазки и может справляться с некоторым уносом жидкости, но, как следует из названия, для оптимальной производительности лучше поддерживать насос в сухом состоянии.

Выбивные горшки обычно рекомендуются для улавливания жидких пробок. Поскольку сухой насос не содержит жидкости в своей насосной камере, он не ограничивается давлением пара жидкости и может достигать более низких давлений без образования загрязненных технологическим процессом отходов.Сухой насос обрабатывает конденсируемые пары, удерживая их в паровой фазе при повышенной температуре при переходе от всасывания к нагнетанию, поэтому они могут конденсироваться в последующем конденсаторе. Винтовой сухой насос и роторно-лопастные бустеры также доступны с дополнительными защитными покрытиями.

Из-за требований к низкому давлению для молекулярной дистилляции и уменьшенному уносу доступны многоступенчатые бустерные установки, в которых в качестве атмосферной ступени используются жидкостные кольцевые, сухие ротационные винтовые или масляные роторно-поршневые вакуумные насосы.

Показан винтовой сухой вакуумный насос Tuthill SDV 800.

Вот преимущества и недостатки жидкостных кольцевых и сухих насосов:

Преимущества сухого насоса	Недостатки сухого насоса
Более низкое предельное давление и более высокая производительность на стороне низкого давления для одноступенчатого насоса.	Выше закупочная цена.
Низкое энергопотребление.	Повышенная сложность влияет на надежность.
Меньшее потребление охлаждающей воды.	Сложнее разобрать и собрать на месте конечным пользователем.
Более компактная занимаемая площадь.	Работа с растворителем ограничена температурой самовоспламенения растворителя.
Может перекачивать растворители с высоким давлением пара.	Ограниченное проглатывание жидкости.
Экологически чистый с меньшим уровнем загрязнения.

Преимущества жидкостно-кольцевого насоса	Недостатки жидкостного кольцевого насоса
Может работать как вакуумный насос и как конденсатор прямого контакта.	Обычно более высокие эксплуатационные расходы, чем сухие.
Более низкая закупочная цена.	Повышенное потребление электроэнергии и охлаждающей воды.
Простота вращающихся частей повышает надежность.	Увеличенная занимаемая площадь.
Низкие эксплуатационные расходы.	Производительность насоса ограничена давлением паров герметика.
Благодаря простоте насоса, конечный пользователь может легко разобрать и собрать на месте.	Требуется запас жидкого герметика для подпитки или замены.
Более низкая рабочая температура для термочувствительного или полимеризуемого технологического материала.	В результате эксплуатации обычно образуется большее количество опасных отходов.
Жидкий герметик позволяет работать с газами / парами на входе с более высокой температурой.
Может заглатывать жидкость из технологического процесса или конденсат из расположенного выше конденсатора.
Менее чувствителен к технологическим частицам из-за больших зазоров.
Жидкость в насосе может действовать как гаситель, снижая вероятность возгорания от искры.

Жидкостное кольцо в сравнении с сухим вакуумным насосом

При выборе наилучшего насоса для применения необходимо учитывать множество факторов, касающихся веществ, которые необходимо перегонять, веществ, которые должны оставаться в жидком растворе, самих типов насосов и других аспектов процесса:

Температуры кипения веществ.
Кривые зависимости давления паров веществ от температуры.
Вязкость и чувствительность к термическому разложению веществ.
Унос жидкости, который насос должен выдержать.
Способность насоса справляться с пробками жидкости при сбоях технологического процесса.
Необходимость обеспечения более высокой производительности насоса при более низком давлении.
Уровень коррозионной стойкости насоса.
Площадь, занимаемая насосом, и сложность обслуживания.
Зависимость закупочной цены насоса от цены на потребляемую мощность.
Использование технологической охлаждающей воды и образование опасных отходов.

Об авторе

Дэвид Агирре (David Aguirre) — менеджер по вакуумным продуктам компании Tuthill Vacuum & Blower Systems.

О вакуумных и нагнетательных системах Tuthill

Tuthill Vacuum & Blower Systems была образована в 2002 году после ряда приобретений и корпоративной реструктуризации. В настоящее время компания является единственным производителем вакуумных насосов Kinney ^®, а также роторных нагнетателей M-D Pneumatics ^TM, вакуумных усилителей и вакуумных насосов.Несколько недавних пополнений в команде Tuthill помогли расширить инженерные возможности компании. Процесс начался с найма Роджера Палмера, нового директора по техническим вопросам. Под руководством Роджера команда Тутхилла изучает все существующие продукты, чтобы выявить возможности повышения производительности и улучшения производственного процесса, стремясь совершенствоваться с каждым днем. Для получения дополнительной информации отправьте электронное письмо по адресу [email protected] или посетите сайт www.tuthill.com.

Все фотографии любезно предоставлены Tuthill Vacuum & Blower Systems.

Чтобы прочитать аналогичные статьи о Industrial Vacuum Technology , , посетите https://www.blowervacuumbestpractices.com/technology/.

Оптимальное расположение загрузочного лотка в колонне фракционирования ШФЛУ

1 февраля 2018 г.

Ректификационная колонна — это колонна, оснащенная тарелками или насадочными материалами для разделения смеси компонентов на два или более продуктов, по крайней мере один из которых будет иметь регулируемый состав или давление пара.В системах сырой нефти или конденсата такой ректификационный агрегат часто называют стабилизатором и является альтернативой ступенчатому разделению. Ректификационная колонна, по сути, представляет собой колонну постоянного давления, в которой для разделения компонентов используются тепло, абсорбция и отгонка в зависимости от разницы в их точках кипения [1].

Фракционные или дистилляционные колонны названы на основе продуктов, которые они производят в головном погоне, например, деэтанизатор будет производить поток дистиллята, который в основном содержит этан и более легкие компоненты, такие как метан и азот, с остаточным продуктом из пропана и более тяжелых компонентов (C ₃₊).Точно так же депропанизатор будет производить поток дистиллята, который в основном представляет собой пропан, а нижний поток представляет собой бутан и более тяжелые компоненты (C ₄₊). Глава 16 «Кондиционирование и обработка газа» представляет отличный обзор основ фракционирования и абсорбции [1].

Спрогнозировать оптимальное расположение лотка подачи на этапе проектирования непросто, особенно если используется упрощенный расчет. Практически все методы ускоренного расчета для определения местоположения загрузочного лотка основаны на предположении об общем орошении [1].

Этот совет месяца (ТОТМ) продемонстрирует, как определить оптимальное расположение питающей тарелки в колонне фракционирования или дистилляции ГКЖ с помощью краткого метода и строгого метода с использованием имитатора процесса. В качестве примера мы рассмотрим определение размеров деэтанизатора путем выполнения баланса материалов и энергии, расчетов кратчайшего пути дистилляционной колонны и тщательных расчетов для каждой тарелки. Наконец, TOTM определит оптимальное расположение лотка подачи с помощью кратчайших и строгих методов.

Пример использования деэтанизатора:

Рассмотрим колонну деэтанизатора с составами сырья, скоростью потока, температурой и давлением, представленными в таблице 1. Размер колонны деэтанизатора желательно определить:

A. Для извлечения 90 мольных процентов пропана из сырья в кубовый продукт и

B. Мольное отношение этана к пропану в кубовом продукте равно 2%

Для понимания концепции TOTM выполнит выбор размера в три этапа:

1.Материально-энергетический баланс

2. Укороченный метод ректификационной колонны

3. Строгие пословные расчеты для ректификационной колонны

Все вышеперечисленные шаги могут быть выполнены с помощью доступных инструментов / операций в имитаторе процесса. В этом TOTM все расчеты выполняются с использованием UniSim Design [2] с опцией уравнения состояния Пенга-Робинсона [3]. На рисунке 1 представлена блок-схема процесса (операции / инструменты) для вышеуказанных шагов [2].

Таблица 1 .Состав и состояние корма

Рисунок 1 . Схема технологического процесса [2]

Материально-энергетический баланс:

Давайте выберем этан в качестве легкого ключевого компонента (LK) и пропан в качестве тяжелого ключевого компонента (HK), поскольку требования к их разделению указаны. Предположим, что все компоненты легче компонента LK идут вверх, а все компоненты тяжелее компонента HK идут вниз.

Давление в конденсаторе колонки обычно устанавливается в зависимости от температуры охлаждающей среды. Типичный диапазон рабочего давления для деэтанизатора составляет 375–450 фунтов на квадратный дюйм (2586–3103 кПа) [1]. Поскольку давление подачи составляет 435 фунтов на квадратный дюйм (3000 кПа), предположим, что давление в верхней части колонны составляет 403 фунтов на квадратный дюйм (2779 кПа), а давление в нижней части составляет 410 фунтов на квадратный дюйм (2828 кПа).

Мы можем использовать инструмент «разделитель компонентов» в симуляторе процесса для выполнения начального баланса материалов и энергии. Разделитель компонентов показан в нижней части рисунка 1.Указано разделение для пропана (HK) (90 мол.% Идет вниз, а оставшиеся 10 мол.% — вверх). Разделение этана неизвестно, но может быть определено методом проб и ошибок вручную или с помощью инструмента «отрегулировать» или «решателя» симулятора процесса, который существенно изменяет разлитый этан, так что мольное отношение этана к пропану в кубовом продукте становится равным 2. %. Расчетное разделение этана 97 мол.% Идет наверх.

Расчетные мольные доли компонентов LK и HK в верхней и нижней части, а также указанные значения в потоке сырья представлены в таблице 2.«Разделитель компонентов» также определяет оценки расходов верхнего и нижнего потока, состава, температуры и потребности в энергии.

Таблица 2 . Уточненный (кормовой) и оценочный состав ключевых компонентов

Метод краткого расчета для дистилляционной колонны:

Используя значения давления в верхней и нижней колонне и мольных долей основных компонентов (из таблицы 2), можно использовать короткую дистилляционную колонну в симуляторе процесса для определения минимального количества равновесных (теоретических) тарелок и минимального коэффициента флегмы. (Скорость рефлюкса / скорость дистиллята), (L / D) _мин.Схема технологического процесса для метода укороченной перегонки в дистилляционной колонне представлена в середине рисунка 1.

Расчетное минимальное количество тарелок с использованием корреляции Фенске [1,4] составляет 6,1, а минимальный коэффициент рефлюкса с использованием корреляции Андервуда [1,5] составляет (L / D) _мин. = 0,618. Рабочий коэффициент рефлюкса обычно находится в диапазоне 1,05–1,25 раза (L / D) _мин [1]. Предполагая, что рабочий коэффициент орошения составляет 1,15 раза (L / D) _мин, тогда рабочий коэффициент орошения равен 0.711. Для этого рабочего коэффициента орошения программа определяет количество равновесных тарелок с использованием корреляции Гиллиленда [1,6], оптимальную загрузочную тарелку с использованием корреляции Киркбрайда [1,7], состав компонентов в продуктах верхнего и нижнего погона, верхней и нижней части скорости потока, температуры, а также обязанности конденсатора и ребойлера. В таблице 3 представлены краткие результаты.

Таблица 3 . Сводка указанных и рассчитанных значений с помощью метода сокращения столбцов

Спрогнозировать оптимальное расположение лотка подачи на этапе проектирования непросто, особенно если используется расчет быстрого доступа.Практически все упрощенные методы расчета местоположения загрузочного лотка предполагают общий рефлюкс. Удобная эмпирическая корреляция Киркбрайда [1,7] находится в уравнении 1.

(1)

N + M = S (2)

Где: N = количество лотков равновесия над лотком подачи

M = количество лотков равновесия под лотком подачи

B = скорость нижней части, моль

D = скорость дистиллята, моль

x _HKF = состав тяжелой шпонки в подаче

x _LKF = композиция светового ключа в подаче

x _LKB = композиция из светлого ключа в низах

x _HKD = состав тяжелого ключа в дистилляте

S = количество тарелок равновесия в колонке

Подстановка соответствующих значений параметров из таблиц 2 и 3 в уравнения 1 и 2 приводит к значениям N и M.

Поскольку N + M = 16,9, N = 5,42 и M = 11,48, расчетное оптимальное расположение лотка подачи хорошо согласуется со значением, приведенным в таблице 3. Приблизительно 5,42 лотка равновесия потребуется над лотком подачи и 11,48 лотка равновесия (включая ребойлер). ) ниже.

Фактическое количество тарелок в колонне можно оценить, разделив равновесное количество тарелок на общую эффективность тарелок. Типичная общая эффективность тарелки деэтанизатора составляет 50–70% [1].Предполагая, что общая эффективность тарелки составляет 60%, фактическое количество тарелок будет 16,9 / 0,6 = 28, что находится в диапазоне типичного фактического количества тарелок в деэтанизаторе 25–35 [1].

Дистилляционная колонна для точных расчетов по тарелкам:

Выполнив краткие вычисления, мы получили хорошие оценки различных переменных для этой колонки деэтанизатора. Для указанных спецификаций этана и пропана, 17 уравновешивающих тарелок (включая ребойлер) плюс конденсатор, верхнее и нижнее давление, расчетное расположение питающей тарелки и оценка рабочего коэффициента орошения может быть выполнено строгое компьютерное моделирование.Обратите внимание, что количество лотков для уравновешивания, оценка местоположения лотков для подачи и рабочая скорость обратного потока были определены в предыдущих разделах.

Поскольку сокращенный метод оценивает расположение лотка подачи и другие переменные, мы будем использовать расчеты лотка за лотком с помощью компьютерного моделирования, чтобы улучшить размер деэтанизатора и найти лучшее оптимальное расположение лотка подачи. Последовательная технологическая схема колонны деэтанизатора показана в верхней части рисунка 1.

Результаты строгого моделирования для каждого лотка для условий, представленных в данном тематическом исследовании, представлены в Таблице 4 и на Рисунке 2.Смоделированы несколько местоположений загрузочного лотка, и оптимальным является то, которое обеспечивает наименьшую нагрузку на конденсатор (режим ребойлера). Оптимальное расположение лотка подачи — лоток 3 сверху (N = 3 и M = 14, включая ребойлер).

Таблица 4 . Работа конденсатора и ребойлера в зависимости от расположения загрузочного лотка

Рисунок 2 . Функции конденсатора и ребойлера в зависимости от расположения загрузочного лотка

Температурные профили колонки в зависимости от положения лотка подачи показаны на Рисунке 3.Оптимальное расположение лотка подачи должно обеспечивать плавный температурный профиль. Неправильное расположение лотка подачи обычно проявляется резким скачком наклона температурного профиля. Форсунки с множественной подачей и / или подогреватель сырья обычно используются для обеспечения гибкости при адаптации к изменяющимся условиям подачи.

Рисунок 3 . Профиль температуры колонки в зависимости от расположения загрузочного лотка

Несколько основных проектных параметров для размещения 3 лотков подачи представлены в таблице 5.

Таблица 5 . Сводка основных проектных параметров для размещения лотка подачи 3

В качестве альтернативы можно построить профиль колонки молярного отношения композиции LK / HK с номером тарелки. Оптимальное место подачи определяется соответствием молярного отношения LK / HK в сырье к профилю колонны LK / HK. Этот метод сводит к минимуму нагрузку на ребойлер и конденсатор для дистилляционной колонны.

Резюме:

Этот TOTM продемонстрировал, как можно использовать имитатор процесса для определения размера деэтанизатора и определения оптимального расположения загрузочного лотка путем минимизации нагрузок на ребойлер и конденсатор.Эта процедура в равной степени применима и к другим фракционирующим установкам NGL.

Выбор правильного расположения подающего лотка важен для оптимизации работы фракционирующей колонны. Размещение загрузочного лотка слишком высоко в башне может привести к чрезмерной нагрузке на конденсатор (коэффициент орошения) для соответствия техническим характеристикам дистиллятного продукта. Слишком низкое расположение источника питания может привести к чрезмерному нагреву ребойлера для удовлетворения технических требований к нижнему продукту.

Поскольку методы быстрого доступа обеспечивают приблизительную оценку местоположения загрузочного лотка, необходимо использовать строгую программу моделирования для каждого лотка, чтобы определить оптимальное расположение загрузочного лотка, минимизируя нагрузку на конденсатор / ребойлер.

Форсунки для многократной подачи и / или подогреватель подачи обычно используются для обеспечения гибкости при адаптации к изменяющимся условиям подачи.

Чтобы узнать больше о подобных случаях и о том, как минимизировать эксплуатационные проблемы, мы предлагаем посетить наши G4 ( Очистка и переработка газа, ) , G5 (Практические приложения компьютерного моделирования в переработке газа) , и G6 (Очистка газа и извлечение серы) курсы.

PetroSkills предлагает консультации по этому и многим другим вопросам.Для получения дополнительной информации об этих услугах посетите наш веб-сайт по адресу http://petroskills.com/consulting или напишите нам по адресу [email protected].

Автор: Д-р Махмуд Мошфегян

Подпишитесь на рассылку «Совет месяца» по электронной почте!

Список литературы

Киркбрайд, К. Г., Нефтеперерабатывающий завод 23 (9), 321, 1944.

Гиллиланд, Э. Р., Многокомпонентная ректификация: оценка количества теоретических тарелок в зависимости от коэффициента рефлюкса, Инд.Англ. Chem., 32, 1220-1223. 1940.

Андервуд, А. Дж. В, Теория и практика тестирования кубов. Пер. Inst. Chem. Eng., 10, 112-158, 1932.

Фенске, М. Р. Фракционирование прямогонного бензина Пенсильвании, Ind. Eng. Chem .; 24 482-485. 1932.

Peng, D.Y. and D. B. Robinson, Ind. Eng. Chem. Fundam. 15, 59-64, 1976.

UniSim Design R443, сборка 19153, Honeywell International Inc., 2017.

Кэмпбелл, Дж. М., Кондиционирование и переработка газа, Том 2: Модули оборудования, 9 ^{-е издание}, 2 ^nd Printing, Editors Hubbard, R.и Сноу – МакГрегор, К., Campbell Petroleum Series, Норман, Оклахома, 2014.

6.5: ODE и Excel модель простой дистилляционной колонны

Введение

Дистилляция — это широко используемый метод разделения, основанный на разнице летучести. Современная форма дистилляции, известная сегодня, может быть приписана раннему арабскому алхимику Джабиру ибн Хайяну и разработке одного из его изобретений — перегонного куба. Дистилляционный аппарат обычно называется перегонным кубом и состоит как минимум из ребойлера, в котором нагревается разделяемая смесь, конденсатора, в котором паровые компоненты охлаждаются обратно до жидкой формы, и ресивера, в котором концентрированный жидкий компонент фракции собраны.о \]

Где X _A — мольная доля компонента A в смеси, а P _A ° — давление паров чистого компонента A. Эта идеальная модель основана на бинарной смеси бензола и толуола, но для в других смесях могут наблюдаться серьезные отклонения от закона Рауля из-за молекулярных взаимодействий. Для этих вышеупомянутых смесей, где компоненты не похожи, единственной точной альтернативой является достижение парожидкостного равновесия путем измерения.

При простой перегонке две жидкости с разными точками кипения разделяются путем немедленной передачи паров из ребойлера в конденсационную колонну, в которой конденсируются паровые компоненты. В результате дистиллят обычно не является чистым, но его состав можно определить по закону Рауля при температуре и давлении, при которых испарения испарялись. Следовательно, простая перегонка обычно используется для разделения бинарных смесей, где температуры кипения отдельных компонентов обычно значительно различаются, или для отделения летучих жидкостей от нелетучих твердых веществ.

Ссылка на термины, используемые в ссылке на дистилляцию, включена в конце этой статьи.

Контроль дистилляции

Дистилляционные колонны включают огромное количество процессов разделения в химической промышленности. Из-за их широкого спектра применения в этих отраслях промышленности и того, что их правильная работа способствует повышению качества продукции, производительности и других капитальных затрат, очевидно, что их оптимизация и контроль имеют большое значение для инженера-химика.Управление перегонкой становится проблематичным из-за большого разнообразия термодинамических факторов, возникающих в процессе разделения. Например:

Разделение отклоняется от линейности уравнений по мере увеличения чистоты продукта.
Связь переменных процесса происходит, когда составы контролируются.
Нарушения возникают из-за перемешивания подачи и потока
Изменения эффективности лотков приводят к нестабильному режиму работы.

Чтобы улучшить контроль перегонки, вы должны уметь охарактеризовать эти потенциальные проблемы и понять, когда они возникают, поскольку они приводят к динамическому поведению колонны.Ключевое значение для контроля имеет поддержание материального и энергетического баланса и их должного воздействия на колонну. Ниже показана схема простой бинарной дистилляционной колонны. Использование формулы материального баланса

\ [\ dfrac {D} {F} = \ dfrac {z-x} {y-x} \]

, где \ (z \), \ (x \) и \ (y \) — концентрация сырья, кубовых остатков и дистиллята соответственно, вы обнаружите, что по мере увеличения \ (D \) (дистиллята) его чистота уменьшается. Это наводит на мысль, что уровень чистоты косвенно зависит от скорости потока этого продукта.Подвод энергии также является ключевым, потому что он определяет скорость потока пара (\ (V \)) вверх по колонне, которая имеет прямое влияние на соотношение \ (L / D \) (коэффициент обратного потока) и, следовательно, связано с увеличением количества происходит разделение. Подводя итог, подводимая энергия определяет степень разделения, а поток материала определяет степень разделения продуктов.

Динамика пара и жидкости в колонне также вносит свой вклад в теорию управления технологическим процессом благодаря нескольким важным взаимосвязям.Изменение V (путем изменения энергии ребойлера) вызывает чрезвычайно быструю реакцию в составе верхнего погона, в то время как изменение коэффициента орошения требует более длительной реакции на его воздействие на ребойлер.

В колоннах с более низким давлением происходит явление, известное как унос или затопление, при котором жидкость выдувается в лотки вместо того, чтобы опускаться в лотки. Это значительно снижает эффективность разделения и, следовательно, меньший прирост продукта. Использование насадочной колонны в этих приложениях с низким давлением обеспечивает большую эффективность по сравнению с тарельчатыми колонками, а также позволяет быстрее достичь профиля устойчивого состояния.Контроль возникновения уноса в любом случае — еще один важный аспект, который следует учитывать при разработке систем управления для колонн.

Регулирующий контроль

Для процесса дистилляции обязательно, чтобы регулирующие средства контроля, такие как регуляторы уровня, потока и давления, функционировали должным образом, чтобы дополнительно гарантировать эффективность регуляторов состава продукта.

С точки зрения регулирующего контроля, регуляторы уровня используются для поддержания заданных уровней в ребойлере, аккумуляторе, а в случае дистилляционной колонны с двумя колоннами из-за большого количества тарелок для одной колонки также поддерживают уровень в промежуточный аккумулятор.Неправильное использование регуляторов уровня может привести к проблемам в другом месте процесса дистилляции. Например, плохой контроль уровня в аккумуляторе и ребойлере может привести к проблемам с контролем состава для конфигураций контроля материального баланса. Также, если режим работы ребойлера поддерживается одним из этих контроллеров уровня и контроллер вызывает колебания в ребойлере, следовательно, может происходить циклическое изменение давления в колонне.

Регуляторы потока используются для управления и поддержания желаемых скоростей потока флегмы, дистиллята и кубовых продуктов, а также теплоносителя, используемого в ребойлере.Уставки этого конкретного типа контроллера определяются различными контроллерами состава и уровня в процессе.

Регуляторы давления расположены в верхней части дистилляционной колонны в непосредственной близости от дистиллята. Здесь давление в верхней части колонны, вызванное накоплением компонентов в паровой фазе, действует как интегратор, вызывая изменение уровня в аккумуляторе. Это давление можно контролировать различными способами.

Регулировка давления с помощью конденсатора

Максимальный расход охлаждающей воды в конденсатор (работа при минимальном давлении в колонне)
Отрегулируйте скорость конденсации верхнего продукта (например, регулируя расход хладагента в конденсатор)
Регулировка уровня жидкости в конденсаторе (изменение площади теплообмена)

Регулирование давления с помощью гидроаккумулятора

Удалить пар из верхнего аккумулятора
Непосредственное изменение количества материальной фазы (например, путем закачки инертных газов)

Контроль состава и ограничений

Поскольку для дистилляции требуется желаемая концентрация продукта или скорость потока, используется ограничительный контроль для обеспечения желаемых рабочих условий с помощью заданных значений, установленных в соответствии с требованиями системы.Ограничением обычно является концентрация, и контроль этой концентрации может варьироваться в зависимости от приложения. Практически во всех отраслях промышленности контролируется концентрация только одного продукта, в то время как концентрация другого может варьироваться. Это известно как управление одиночным составом, и его намного проще достичь и поддерживать, чем управление двойным составом, которое определяет обе концентрации продукта. Однако преимуществом Dual Control является повышенная энергоэффективность из-за повышенного разделения.P&ID размещения общих элементов управления, используемых для управления составом, показаны ниже. Линии управления не включены в эту схему из-за различного количества возможностей управления для системы.

Установка ограничений на столбец позволяет правильно контролировать продукт, а также указывает на вопросы безопасности и обслуживания. Наиболее распространенными ограничениями для контроля являются максимальный режим работы ребойлера и конденсатора, который является результатом ряда переменных, включая засорение, неправильный размер клапана и чрезмерное увеличение подачи.Другими распространенными ограничениями являются точки затопления и просачивания, которые указывают на неправильное соотношение \ (L / V \), и их можно компенсировать, регулируя падение давления в колонне.

Наиболее распространенные корректировки для контроля ограничений включают изменение режима работы ребойлера для удовлетворения ограничений и почти всегда сопровождаются последующими механизмами возврата для обеспечения качества продукции.

Обеспечение контроля однократного состава
Уменьшение подачи
Повышение уставки чистоты продукта

Эффективный контроль дистилляции

Прежде чем проводить углубленный анализ управления перегонкой, чрезвычайно важно уделить внимание следующим основам.

Во-первых, убедитесь, что регулятивный контроль действительно функционирует согласованно.
Для изменения температуры дефлегмации используйте средства контроля дефлегмации.
Обязательно проверьте и оцените время простоя, точность и надежность анализатора. Это необходимо для учета времени задержки от анализатора состава продукта при использовании управления с обратной связью для управления потоком сырья, коэффициентом обратного флегма и мощностью ребойлера. См. Мертвое время. Чтобы выбрать подходящий анализатор, обратитесь к

Убедитесь, что термисторы или термометры сопротивления, используемые для измерения температуры лотка для определения состава, полностью исправны и правильно расположены.Здесь следует позаботиться о том, чтобы использовать температуры с поправкой на давление. Для датчиков температуры

см. Следующую информацию.

Когда потоки, такие как D, B, L и V, используются в качестве управляемых переменных для управления составом, они должны быть изменены относительно измеренной скорости подачи, когда изменения скорости подачи колонки являются обычным нарушением.

Краткое изложение методов контроля дистилляции
Параметр управления	Пример метода управления
Расход дистиллята (D)	Регулятор расхода (уставка, управляемая уровнем аккумулятора)
Расход нижней части (Вт)	Регулятор расхода (уставка регулируется уровнем в нижней части столбца)
Расход орошения (L _D)	Контроллер потока (уставка регулируется температурой верхнего лотка)
Ребойлер Расход пара	Регулятор расхода (уставка контролируется анализатором состава кубовых остатков)
Скорость подачи	Регулятор расхода (заданное значение вводится вручную в зависимости от операций агрегата)
Чистота дистиллята (x _D)	Регулятор потока орошения (уставка регулируется температурой верхнего лотка)
Чистота дна (x _Вт)	Регулятор расхода пара (уставка контролируется онлайн-анализатором)
Давление в колонне	Регулятор потока продувки (уставка регулируется давлением в колонке)

Проблемы управления и нарушения

Расстройства состава корма и потока корма

Для того, чтобы правильно определить конечную чистоту продукта и поток, вы должны учитывать влияние нарушений в системе колонок.Наиболее значительным, но наиболее легко устранимым из этих нарушений является нарушение состава корма, при котором происходит изменение состава корма, приводящее к серьезному нарушению состава продукта. Следовательно, конфигурация дистилляционной колонны должна учитывать правила регулирования такого нарушения подачи сырья. Сбои в потоке сырья регулируются с помощью управления соотношением L / F, D / F, V / F и B / F с помощью датчиков уровня и коэффициента обратного потока.

Нарушения энтальпии корма и обратного потока

Нарушения энтальпии сырья становятся проблемой для колонн, работающих при низких коэффициентах орошения, и вызывают большое отклонение от ожидаемых концентраций продукта из-за изменений в расходах пара и жидкости в колонне.Обычной компенсацией этого является использование питающего теплообменника для регулирования надлежащей энтальпии в колонне. В большинстве случаев корм предварительно нагревается перед подачей в колонну. Регулируя продолжительность работы подогревателя (т.е. уменьшая или увеличивая расход теплоносителя), можно поддерживать постоянное соотношение пара / жидкости в сырье. Быстрые изменения внешних условий колонны (особенно большие отклонения температуры во время ливней) могут вызвать переохлаждение орошения, изменяя состав продуктов.Контроль рефлюкса может исправить это должным образом.

Отклонения давления пара и в колонне

Наиболее серьезные нарушения в дистилляционной колонне возникают при падении давления пара в ребойлере. Резкое падение давления пара приводит к падению эффективности ребойлера и, следовательно, огромному увеличению примесей в продукте. Этого можно избежать, используя контур управления переопределением для этого конкретного случая. Из-за влияния давления на относительную летучесть компонентов в системе нарушение давления в колонне приводит к изменению качества продукта.Это может эффективно поддерживаться контроллером состава для компенсации этих перепадов давления.

ODE Моделирование дистилляционной колонны

Для моделирования дистилляционной колонны используются два метода: динамическое моделирование и моделирование установившегося состояния. Ключевое различие между моделями заключается в том, что динамическое моделирование используется для отслеживания изменений в дистилляционной колонне как функции времени, в то время как модель устойчивого состояния рассматривает заданный набор условий в один конкретный момент времени (т.е. когда колонка находится в устойчивом состоянии).

Динамическая модель

Динамическое моделирование дистилляционной колонны можно использовать по разным причинам: для отслеживания изменений в колонне в результате изменений подачи, для прогнозирования эффектов засорения тарелок и для прогнозирования возникновения затопления. Динамическая модель позволяет пользователю улучшить управление перегонкой, имея возможность справляться с нарушениями, которые вызывают нарушения нормальной работы колонны.

Алгоритм разработки модели динамической ректификационной колонны следующий:

Шаг 1) Запишите материальный баланс компонентов для каждого этапа в столбец.

Материальный баланс компонентов для всех ступеней, кроме подающего лотка, верхнего конденсатора и ребойлера:

\ [\ frac {d M_ {i} x_ {i}} {dt} = L_ {i-1} x_ {i-1} + V_ {i + 1} y_ {i + 1} -L_ {i} x_ {i} -V_ {i} y_ {i} \]

Допущение: для простоты накопление на каждом этапе постоянно ;

\ [\ frac {d M_ {i}} {d t} = 0 \]

Упрощенный материальный баланс компонентов для каждой стадии (со временем меняется только состав):

\ [M_ {i} \ frac {d x_ {i}} {dt} = L_ {i-1} x_ {i-1} + V_ {i + 1} y_ {i + 1} -L_ {i} x_ {i} -V_ {i} y_ {i} \]

Ниже приведены примеры уравнений, используемых в модели дистилляционной колонны Excel Interactive ODE, которые предназначены для того, чтобы помочь пользователю понять, как работает эта модель.

ODE используется для определения жидкого состава, выходящего из лотка 2 (ректификационная секция):

\ [\ frac {d x_ {2}} {dt} = \ frac {1} {M_ {2}} \ left [L_ {1} x_ {1} + V_ {3} y_ {3} -L_ { 2} x_ {2} -V_ {2} y_ {2} \ right] \]

ODE используется для определения жидкого состава, выходящего из лотка 5 (секция отпарки):

\ [\ frac {d x_ {5}} {dt} = \ frac {1} {M_ {5}} \ left [L_ {4} x_ {4} + V_ {6} y_ {6} -L_ { 5} x_ {5} -V_ {5} y_ {5} \ right] \]

Остаток компонентов верхнего конденсатора:

\ [\ frac {d x_ {D}} {dt} = \ frac {1} {M_ {D}} \ left [V_ {1} \ left (y_ {1} -x_ {D} \ right) \ справа] \]

Баланс компонентов лотка подачи:

\ [\ frac {d x_ {3}} {dt} = \ frac {1} {M_ {3}} \ left [L_ {2} x_ {2} + V_ {4} y_ {4} -L_ { 3} x_ {3} -V_ {3} y_ {3} \ right] \]

Остаток компонентов ребойлера:

\ [\ frac {d x_ {W}} {dt} = \ frac {1} {M_ {W}} \ left [L_ {6} x_ {6} -W x_ {W} -V_ {7} y_ {7} \ right] \]

Шаг 2) Запишите общий остаток материала вокруг конденсатора и ребойлера

Материальный баланс конденсатора:

Допущение 1: Полный конденсатор (весь пар из верхней части колонны конденсируется в жидкость).
Допущение 2: Уровень жидкости в верхнем аккумуляторе остается постоянным.

\ [D = \ left [V_ {1} + L_ {D} \ right] \]

Материальный баланс ребойлера:

\ [W = [F-D] \]

Чтобы эти уравнения работали, пользователь должен указать:

Расход орошения (моль / мин)
Скорость потока кубовых остатков (моль / мин).

Шаг 3) Определите все расходы

Стадия подачи выходящего пара:

\ [V_ {3} = V_ {4} + F \ left (1-q_ {F} \ right) \]

Ступень подачи жидкости на выходе:

\ [L_ {3} = L_ {2} + F \ left (q_ {F} \ right) \]

Расход пара в секции отпарки:

Допущение: Эквимолярный перелив пара в секции отпарки

\ [V_ {4} = V_ {5} = V_ {6} = \ left (V_ {7} \ right) \]

Расход пара в секции ректификации:

Допущение: Эквимолярный перелив пара в секции ректификации

\ [V_ {1} = V_ {2} = \ left (V_ {3} \ right) \]

Расход жидкости в секции ректификации:

Допущение: Эквимолярный перелив жидкости в секции ректификации

\ [L_ {2} = L_ {1} = \ left (L_ {D} \ right) \]

Расход жидкости в секции отпарки:

Допущение: Эквимолярный перелив жидкости в секции отпарки

\ [L_ {6} = L_ {5} = L_ {4} = \ left (L_ {3} \ right) \]

Шаг 4) Определите условия равновесия

Бинарная система, используемая в модели Excel ODE, представляет собой систему бензол-толуол.Данные о равновесии для этой системы были введены в модель, и относительные летучести были рассчитаны для различных равновесных составов.

Относительная волатильность (по данным равновесия):

\ [\ alpha = \ frac {y _ {\ text {benzene}} \ chi _ {\ text {toluene}}} {\ chi _ {\ text {benzene}} y _ {\ text {toluene}}} \]

, где α определяется как относительная летучесть двух компонентов в системе.

Эти относительные летучести были нанесены на график в зависимости от температуры, и для подгонки данных использовалась линейная регрессия.

Относительная волатильность как функция температуры:

\ [\ alpha = [- 0,009 T + 3,3157] \]

Это уравнение моделирует изменение разделения на каждой тарелке в зависимости от температуры тарелки, которая уменьшается вверх по колонке.

Равновесный состав пара для каждой ступени:

Допущение: тарелки в колонне имеют 100% эффективность (пар и жидкость, выходящие из тарелки, находятся в равновесии)

\ [y_ {i} = \ frac {\ alpha x_ {i}} {1 + (\ alpha-1) x_ {i}} \]

Замена альфа уравнением, зависящим от температуры, показывает, как температура тарелки влияет на количество бензола в парах, покидающих каждую тарелку.

Шаг 5) Запишите энергетические балансы компонентов для каждой стадии.

Энергетические балансы ODE необходимы для правильной работы динамической модели. Массоперенос происходит внутри колонны, потому что температура изменяется от верха колонны к низу, что позволяет разделить компоненты в системе.

Поскольку подводимая энергия в столбец добавляется в ребойлер, ODE ребойлера является первым уравнением, вводимым в модель. В нашей модели это дается как:

\ [\ frac {d T_ {7}} {dt} = \ frac {1} {M_ {W}} \ left [L_ {6} x_ {6} -W x_ {W} \ right] \ left [ T_ {6} -T_ {7} \ right] + \ frac {q_ {r}} {M_ {W} c_ {p}} \]

Следующим шагом является добавление балансов энергии для каждой последующей ступени в ректификационной колонне.Единственная ступень в столбце, которая имеет немного другое ОДУ энергии, — это ступень подачи, определяемая по формуле:

Последний энергетический баланс вокруг конденсатора.

Допущение: температура обратного потока орошения постоянна (нагрузка конденсатора верхнего погона варьируется, чтобы это компенсировать).

Шаг 6) Определите входные данные для модели ODE

После того, как все уравнения были введены в модель, все оставшиеся неизвестные переменные должны быть помещены в раздел, чтобы пользователь мог указать эти входные значения при запуске модели.Для модели дистилляции Excel ODE пользовательские входные данные включают:

Скорость подачи
Мольная доля светлого куска в корме
Расход орошения
Уровни конденсатора, ребойлера и поддона
Фаза подачи (q-значение)
Температура подачи
Размер шага интеграции

Для моделирования эффектов возмущений пользователь может также изменить эти входные значения:

Расход сырья после 200 временных шагов
Состав корма после 600 временных шагов

Шаг 7) Используйте метод Эйлера для решения ODE

На этом этапе используется метод Эйлера.чтобы интегрировать каждое ОДУ на каждом временном шаге в интервале, чтобы найти значение параметра на следующем временном шаге. Создание графика зависимости этих значений от времени позволяет пользователю увидеть, как изменения входных значений влияют на такие параметры, как состав или расход дистиллята и кубовых остатков.

Дополнительные соображения для моделирования динамической дистилляции

Интерактивная модель дистилляционной колонны Excel ODE не учитывает тепловые эффекты внутри колонны или вокруг нее.При моделировании реальной колонны может быть полезно определить оптимальные температуры подачи и орошения для достижения максимально возможного разделения. Ввод энергии в ребойлер — еще одно соображение, которое может потребоваться смоделировать в экономических целях.

Кроме того, для более точной настройки модели динамической дистилляции могут быть добавлены дополнительные параметры и уравнения. Одним из примеров этого может быть добавление входного значения K _D или K _U для управления уровнями в нижней части колонны или верхнего конденсатора.

Модель устойчивого состояния

Модель установившегося состояния, которая описывается с помощью диаграммы МакКейба-Тиле, показывает теоретические стадии в колонне дистилляции бинарных компонентов. Пример диаграммы МакКейба-Тиле показан ниже.

Верхняя рабочая линия представляет собой графическое представление динамики пара / жидкости на каждой ступени в секции ректификации колонны (над стадией подачи), в то время как нижняя рабочая линия представляет динамику пара / жидкости в секции отпарки колонны. (ниже стадии подачи).Начальная точка верхней рабочей линии представляет состав дистиллята, а нижняя точка нижней рабочей линии представляет состав кубового остатка. Линия подачи показывает состав поступающего корма, а также то, является ли сырье паром, жидкостью или их комбинацией. Чтобы разработать эту модель стационарного состояния, необходимо знать компоненты системы, чтобы можно было получить данные о равновесии. Также для этой модели необходимо знать следующие параметры:

коэффициент рефлюкса
дистиллятный состав
состав дна
кормовой состав
фаза подачи

Общие уравнения, используемые в модели установившегося состояния, приведены в таблице ниже:

Медиа: уравнения для моделирования.doc

Диаграммы МакКейба-Тиле отлично подходят для моделирования работы в установившемся режиме, но они не описывают, как возмущения влияют на работу колонны. Для каждого изменения конкретного параметра должна быть составлена отдельная диаграмма МакКейба-Тиле. Динамическая модель, хотя и более сложная, чем модель установившегося состояния, показывает, как колонна работает во время пусков, когда возникают возмущения и где возникают условия установившегося состояния. Таким образом, динамическая модель ODE дистилляционной колонны может позволить пользователю увидеть, как чистота продукта и скорость потока меняются со временем.

Глоссарий терминов

M _i = Молярная фиксация на лотке i
L _i _{— 1} = Молярный расход жидкости в тарелку i
L _i = молярный расход жидкости на выходе из тарелки i
V _i _{+ 1} = Молярный расход пара на входе в тарелку i
V _i = Молярный расход пара на выходе из тарелки i
x _i = мольная доля легкого компонента в жидкой фазе лотка i
y _i = мольная доля легкого компонента в газовой фазе лотка i
B = Расход нижней части
D = Расход дистиллята
f = Скорость подачи
= Относительная летучесть системы бензол-толуол.
q = Значение состава пара и жидкости

Наша модель дистилляции Excel

Ниже вы найдете ссылку на нашу модель дистилляции в Excel. Это исключительно большая загрузка, поэтому это может занять некоторое время, если вы не используете высокоскоростное подключение к Интернету. Поскольку для завершения итераций требуется некоторое время, вычисления в электронной таблице не выполняются непрерывно. Наберитесь терпения, так как выполнение расчетов при изменении рабочих параметров может занять несколько секунд.Кроме того, из-за характера итеративного процесса, который Excel использует для определения значений ячеек, большие отклонения могут привести к сбою модели, что приведет к ошибке # Ошибка # для многих ячеек. В этом случае закройте модель и повторно откройте ее с веб-сайта, чтобы попробовать другие параметры.

Чтобы продемонстрировать динамические изменения, происходящие во время работы, пошаговые изменения включены в модель Excel. Чтобы показать влияние изменения подачи, введите изменение в ячейку C-18. Это изменение произойдет при t = 2 мин в течение 2 минут, а затем расход подачи вернется к исходному значению.Чтобы продемонстрировать изменение состава корма при t = 6 мин, введите изменение в ячейку C-19 в модели Excel. Это изменение состава будет постоянным в остальное время и не вернется к предыдущему значению. Обратите внимание на изменения, происходящие на графиках по мере того, как происходят эти ступенчатые изменения. Модель Excel можно найти здесь => Media: ODEDistillationModel-Final.zip

Эта модель имеет заданный диапазон регулирования, поскольку типичная работа дистилляционных колонн требует работы в определенном диапазоне значений, где входные параметры незначительно меняются.Для исходной модели рекомендуется использовать следующие переменные.

Поток сырья в колонну = 50,00
Состав корма (xF) = 0,5
Расход орошения = 15
Нижний поток при T = 0 = 35,00
Мтрей = 10
М конденсатор = 50
Мребойлер = 50
qF = 0,4
Температура подачи = 80
Температура рефлюкса = 80
Начальная температура колонки = 80
Qребойлер = 100

Избегайте резких изменений начальных значений, в противном случае может произойти значительная ошибка, вызывающая сбой модели.Основная причина этого связана с тепловыми эффектами, которые учитываются в модели, и тем фактом, что количество тарелок на колонне установлено равным 6.

Термины, обычно используемые в дистилляции

Активная область тарелки: Область тарелки, где движущийся вверх пар входит в контакт с нисходящей жидкостью (где происходит массообмен)
Нисходящий стакан: Участок на стороне тарелок, где жидкость течет через дистилляционную колонну
Нарушение (перегонка): Любое незначительное изменение в дистилляционной колонне, вызванное внешним или внутренним источником, которое вызывает непостоянство продукта
Затопление: Жидкость из активной области тарелки уносится вверх в поток пара (происходит при низких отношениях L / V)
Контроль соотношения: Регулируемое соотношение двух управляемых переменных
Загрязнение тарелки: Активная площадь тарелки уменьшена, что снижает эффективность разделения в колонне
Расстройство: Любое существенное изменение в перегонке, вызванное внешним источником, который приводит к неустойчивой работе колонны, требующей ручного управления для усиления контроля.
Точки запотевания: Жидкость из активной области лотка просачивается вниз через лоток вместо того, чтобы течь через сливной стакан (происходит при высоких отношениях L / V)

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Используя приведенную выше модель дистилляционной колонны в формате Excel, посмотрите, как изменение концентрации исходного материала нарушает установившееся уравновешивание начального потока и как колонка, таким образом, приспосабливается к изменению состава исходного материала на указанном временном шаге.Затем определите влияние изменения скорости потока исходного материала и потока флегмы в указанные моменты времени во время работы колонки. Кроме того, определите эффект увеличения размера шага для использования в методе Эйлера.

Помните: чрезмерное изменение может привести к взрыву дистилляционной колонны, поэтому будьте осторожны при определении разумных изменений. Введите изменения в расходе или концентрации в C17-C20 электронной таблицы. Введите новый размер шага в ячейку D21.

Решения

Нормальный выходной сигнал концентрации для дистилляционной колонны показан ниже.Расход сырья 50 моль / мин, скорость флегмы 15 моль / мин, состав сырья 0,5 мольной доли легкого компонента. Размер шага 0,01 минуты.

Студенты должны видеть, что импульсное изменение скорости потока на самом деле не меняет профиль устойчивого состояния колонки. Однако изменение концентрации исходного материала приведет к тому, что колонка подпрыгнет, а затем уравновесится для новых значений концентрации. Ниже приведен график с изменением скорости потока сырья до 100 моль / мин и изменением концентрации до 0.6 световой составляющей.

Большие размеры шага вызовут сбой модели, потому что ошибка, связанная с производными, становится больше с каждой взятой производной. Ниже шаг 0,05 минуты. В какой-то момент производные становятся полезными данными, и поэтому модель дистилляционной колонны взрывается невероятными значениями, как показано ниже.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Как новый сотрудник специализированной химической компании, вы попадаете на проект, где вас просят спроектировать и указать элементы управления на современной дистилляционной колонне, используемой для разделения двоичной системы.Ваш руководитель дает вам несколько подсказок о механизме контроля, основанном на происходящем химическом взаимодействии.

Товарным компонентом является тяжелый компонент, а смесь имеет низкую относительную летучесть.
Легкий компонент непригоден для использования, однако он чрезвычайно токсичен и требует точного контроля.
Это небольшая операция, требующая разделения при низком давлении.
На предприятии возникли проблемы с паром, который обычно используется для нагрева ребойлера.

Нарисуйте модель P&ID того, как вы бы смоделировали этот столбец, упомяните все элементы, которые вы должны учитывать в процессе, и то, что вы бы сделали, чтобы управлять ими.

Ответ

Поскольку желателен контроль тяжелых компонентов, вам понадобится контур обратной связи, основанный на режиме работы ребойлера, регулирующего состав кубового остатка. Также обратите внимание на то, насколько точный контроль расхода пара вверх по колонне может быть лучше всего осуществлен с помощью регулирования ребойлера. Поскольку это низкое давление, вы должны начать беспокоиться о уносе и возможности затопления колонки.Следовательно, должны быть датчики давления, контролирующие давление в колонне, чтобы поддерживать его на оптимальном уровне, используя насадочную колонку вместо тарельчатой колонны, чтобы обеспечить лучшее разделение компонентов. Поскольку было доказано, что наличие пара на месте является проблемой, вы, вероятно, захотите иметь избыточность, встроенную в пар ребойлера, или, возможно, иметь собственную автономную подачу пара, потому что это потенциально может поставить под угрозу качество вашего продукта.

Как выбрать ректификационную колонну | Алкопроф

Особенности ректификационной колонны

Подведем итог

Какую ректификационную колонну лучше выбрать

Ректификационная колонна: какую лучше выбрать?

Как выбрать самогонный аппарат!? / Хабр

Сухопарник или ректификационная колонна — как выбрать

Особенности аппарата с сухопарником

Как работает сухопарник

Отличия ректификационной колонны

Сравнение ректификационной колонны и аппарата с сухопарником

устройство, схема и принцип работы аппарата, при помощи которого осуществляется перегонка самогона

Устройство аппарата для перегонки самогона

Как правильно выбрать ректификационную колонну

Особенности ректификационной колонны

Подведем итог

Принцип работы

Разница между дистилляцией и ректификацией спирта

Какая ректификационная колонна лучше

Контактные устройства (тарелки и насадки)

Как добиться лучшего результата?

Исключение «захлебывания» установки

Своевременное выведение готового продукта и оседающих тяжелых фракций

Правильная подготовка установки к пуску

Устройство самодельного самогонного аппарата

Принцип работы ректификационной колонны, самогонный аппарат

Ректификация и дистилляция, особенности и отличительные признаки.

Ректификационная колонна, ее устройство и виды.

1. Насадочные устройства.

2. Тарельчатый вид колонн.

Рекомендуем

Практика работы на бражной колонне

Практика работы на бражной колонне

Бражная колонна. Выбор.

Комплектация моего оборудования.

Бражная колонна

Наигравшись по первости с 12 л. кубом, выбирая новое оборудование, планировал покупать куб объемом не меньше 30 л. в итоге взял на 37.

​

​

под 37 л, 2 кВт мало, 4,5 кВт ни каждая проводка выдержит.

Оптимальный выбор — 3 кВт.

Крышка стандартная от кастрюли Люкстайл, доработанная за счет фланца, см. фото.

​

Я не эксплуатировал с нормальными (толстыми крышками), поэтому не могу сравнить.

​

Что мне не нравиться — при полном сборе и это только при царге в 70см, аппарат отклоняется на несколько градусов. Очевидно, что не хватает жесткости у родной крышки.

Стрелкой выделена силиконовая прокладка.

Все хорошо работает. Плотно прижимается и не пропускает.

​

Помимо двух дюймового выхода, в крышке установлены:

— отверстие под термометр

— подрывной клапан

​

Считаю, что покупать куб без подрывного клапана, это все равно что курить при заправке автомобиля…

Регулятор мощности реализован на базе РМ-2.

Вопрос и замечаний нет. Вещь!

​

Если у Вас нагрев на ТЭНах, НАДО БРАТЬ!!!

В стандартной комплектации, аппарат укомплектован царгой в 70 см.

Пока хватает.

​

Как надумаю делать спирт, докуплю царгу, как минимум метровую.

В качестве насадки использую РПН.

Для 70 см царги потребовалось 5 м, шириной 10 см.

​

РПН нарезана длиной по 70 см.

​

Перегнав с диоптром всего несколько раз, не понимаю, как я раньше без него жил…

Если у Вас до сих пор нет этого девайса, рекомендую купить.

Про надо или не надо покупать — писать не буду. Сами решайте.

​

​

Стоит не дорого. Надо брать с игольчатым краном. Игольчатый кран позволит легко настроить покапельный отбор.

Полностью устраивает.

Из-за отсутствия в узле отбора или царги штуцера под термометр, пришлось докупить вот такой переходник.

​

Покупка вынужденная

После змеевика на моем первом аппарате, это просто какой то зверь. Потребность в холодной воде минимальна, а холодильник покрыт испариной. Очень доволен.

​

При первом же запуске потек тройник. Все остальное в рабочем состоянии.