11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ректификационная колонна схема с описанием

Стабильная ректификационная колонна

Чертеж- принципиальная схема ректификационной колонны высокой стабильности

Стабильная ректификационная колонна

Ознакомившись с популярными сайтами и форумами ректификационной тематики я решил внести свой вклад в общее дело. Домашние мастера мучаются с колоннами, навешивают на них много автоматики. Датчики давления, старт-стоп системы срывающие весь процесс ректификации и т.д.

Основные проблемы кроются в малой высоте, в неверных расчетах установок, работа на газовой плите, ориентирование на давление в колонне, и просто банальное непонимание сути процесса ректификации. И что главное- все напрочь забывают, что правильной колонне автоматика не требуется. Автоматика- только помощник.

Приведенная схема ректификационной колонны является одним из шести вариантов решения выше обозначенных проблем. «Хитрость» в том, что ее можно сделать невысокой (сверхмалой) и получать вполне качественный спирт. Оговорюсь. работа на газовой плите опасна, малейшая ошибка может привести к непоправимым последствиям- вы предупреждены. Стабильность работы конкретного схемного решения кроется в т.н. накопительной емкости под смещенным в сторону дефлегматором, регулируя подачу мощности (нагрева) в кубе, охлаждение и возврат флегмы, можно добраться до стабильной спиртовой полки при высоте насадочной части всего 80см. В колонне полностью отсутствуют «проблемы» температурной пилы из-за невозможности попадания брызг на датчик термометра. Гидроуровень установленный в узел отбора позволяет наблюдать за уровнем накопленной флегмы, что позволяет более точно стабилизировать процесс в начале ректификации и исключает захлеб колонны при правильной эксплуатации. Накопительный «стакан» заимствован у известного и одноименного устройства (Экстрактора Сокслета).. Франц фон Сокслет (Franz von Soxhlet)

Развивая идеи по конструкции можно поработать и с автоматикой. Вместо регулятора отбора можно поставить электронный клапан, подключив его через компаратор снимающий показания температуры. Таким образом колонна превращается в сверхмалую колонну переодического действия с дробным отбором. Компаратор программируется на открытие клапана при определенной температуре, клапан открывается, накопленная флегма сливается в приемную емкость после чего процесс в колонне сорвется и поднимется температура, а компаратор сработает на закрытие клапана. Можно конечно и руками открывать-закрывать, но процесс это утомительный. Таким образом, на колонне можно отобрать все вещества по очереди, немного подробней процесс описан тут

Полноразмерная схема находится на форуме, там же можно обсудить и получить помощь по расчету.

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Введение

В химической технологии для разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или более компонентов, широко используют процессы перегонки.

Перегонка основана на различиях температур кипения, парциальных давлений и летучестей отдельных компонентов, составляющих исходную смесь.

В широком смысле, перегонка представляет собой процесс, включающий частичное испарение разделяемой смеси и последующую конденсацию образующихся паров, осуществляемые однократно (дистилляция) или многократно (ректификация).

В результате конденсации паров получается жидкость-дистиллят (ректификат), состав которого отличается от состава исходной смеси и содержит больше низкокипящего компонента.

Процесс многократного взаимодействия между неравновесной жидкой и паровой фазами при их противоточном, относительно друг друга движении, называется ректификацией.

При ректификации между фазами происходит массо – и теплообмен, обусловленный стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар обогащается низкокипящим компонентом, а жидкость высококипящим компонентом. Многократный контакт жидкости и пара приводит к практически полному разделению исходной смеси. Таким образом, отсутствие равновесия и разности температур при движении фаз является необходимым условием проведения процесса ректификации.

Процесс непрерывной ректификации осуществляется в ректификационной установке, включающей колонну ректификации, подогреватель исходной смеси, дефлегматор, кипятильник кубовой жидкости, холодильники дистиллята и кубового остатка, сборники продуктов разделения и насосное оборудование.

Основным аппаратом установки является колонна ректификации, в которой пары, поднимающиеся из куба колонны, взаимодействуют со стекающей сверху жидкостью.

Конечным продуктом разделения являются дистиллят и кубовый остаток.

Принципиальная схема установки приведена на рисунке 1.1 и на чертеже

Рис.1 Принципиальная схема ректификационной установки:

1-ёмкость для исходной смеси ; 2, 9- насосы; 3- теплообменник-подогреватель; 4 — кипятильник; 5- ректификационная колонна; 6- дефлегматор; 7- холодильник дистиллята; 8- ёмкость для сбора дистиллята; 10- холодильник кубовой жидкости; 11- ёмкость для кубовой жидкости.

Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рис. 1. Исходную смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификацион­ную колонну 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси хF

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка хW , т. е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава хР , получаемой в дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения — дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8.

Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость — продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 10 и направ­ляется в емкость 11.

Читать еще:  Роза садовая кустовая посадка и уход в открытом грунте

Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом).

Расчет ректификационной колонны сводится к определению ее основных геометрических размеров — диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойств фаз, а также от типа насадки.

Для автоматизации процесса, регистрации, контроля и регулирования его параметров в технологической схеме предусмотрены следующие контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации:

— регулирование уровня жидкости(П) в емкостях исходной смеси, кубового остатка и дистиллята, за счет подачи исходной смеси в емкость и отбора продуктов разделения потребителю или на дальнейшую переработку;

— регулирование температуры (Т) исходной смеси на выходе в колонну после подогревателя, верха и низа колонны, дистиллята и кубовой жидкости на выходе из холодильника, за счет подачи греющего пара, флегмы и охлаждающей воды;

— регистрация давления (Р) на нагнетающих линиях насосов, пара на входе в теплообменную аппаратуру, верха и низа колонны.

Дата добавления: 2015-06-29 ; Просмотров: 7590 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Ректификационная колонна своими руками

Получение чистого спирта высокого качества возможно только с помощью ректификационной колонны. Самогонный аппарат с этой задачей не справится, но и покупать агрегат для очистки алкоголя совсем не обязательно. Ректификационную колонну можно изготовить своими руками.

Естественно, для этого понадобятся определенные знания и материалы, но, детально изучив вопрос, соорудить такое устройство вполне реально. В сегодняшней статье приведены не только описание и назначение ректификационной колонны, но и принцип ее изготовления в домашних условиях.

Ректификационная колонна своими руками и как она устанавливается

Ректификационная колонна сильно отличается от обычного самогонного аппарата, ведь с ее помощью можно даже в домашних условиях приготовить спирт повышенного качества и крепости (рисунок 1).

Рисунок 1. Ректификационная колонна позволяет получить спирт более высокого качества

В отличие от обычного аппарата, который может производить только самогон да и то в малых количествах, посредством ректификационной колонны делают такие элитные напитки, как абсент и виски. Конечно, для этого понадобится особенно тщательный отбор спирта и сам специальный агрегат.

Назначение и общее описание

Ректификация представляет собой процесс очистки спирта от тяжелых сивушных масел и легких эфирных составляющих. Благодаря этому спирт приобретает высокую крепость. Получить такое сырье можно только с помощью особого типа устройства – ректификационной колонны.

Ректификационная колонна – сложный агрегат, который состоит из нескольких узлов. К ним относятся царга, дефлегматор, узел отбора и термометр (рисунок 2).

Рисунок 2. Устройство ректификационной колонны

Основное отличие колонны от обычного самогонного аппарата в том, что в ней испарение и конденсация протекают постоянно. В результате и получается ректификат – спирт самого высокого качества.

Устройство и принцип действия

Чтобы изготовить ректификационную колонну своими руками, нужно ознакомиться не только с размерами и чертежами устройства, но и изучить сам принцип работы такого оборудования.

Агрегат работает следующим образом:

  1. Колонну делают из меди или нержавейки, поскольку эти материалы не вступают в химическую реакцию со спиртом и не выделяют ядовитых соединений.
  2. Внутри колонны происходит ректификация – непрерывный обмен пара и жидкостей.
  3. Сначала жидкость закипает в нижней части устройства (кубе), в результате чего начинает активно выделяться пар, содержащий спирт.
  4. Пар поднимается по трубе и попадает в дефлегматор, где проходит повторную конденсацию за счет охлаждения водой, а затем стекает вниз.
  5. В процессе стекания конденсат снова попадает под действие горячего пара и вступает с ним в процесс обмена. В это время флегма (стекающая жидкость) насыщается паром, а он, в свою очередь, жидкостью.
  6. Окончательная конденсация пара происходит в холодильнике, откуда в емкость стекает максимально очищенный спирт.

Процесс непрерывной ректификации обеспечивается специальными тарельчатыми элементами в промышленных колоннах и металлическими губками и стеклянными шариками в самодельных вариантах агрегатов.

Ректификационная колонна или самогонный аппарат

Чтобы определиться, стоит ли изготавливать ректификационную колонну, или можно ограничиться обычным самогонным аппаратом, следует сравнить характеристики этих устройств (рисунок 3).

Обычно в расчет принимаются такие критерии:

  1. Качество конечного продукта: с помощью самогонного аппарата получается спирт, качество (включая вкус и запах) полностью соответствуют изначальному качеству браги. С помощью ректификационной колонны получают спирт высочайшего качества без постороннего вкус и запаха.
  2. Крепость спирта: самогонный аппарат позволяет получить спирт крепостью 40-65% в зависимости от качества сырья и количества перегонок. В любой ректификационной колонне спирт достигает средней крепости 93-95%.
  3. Очистка от вредных веществ: в самогонном аппарате средняя, поэтому даже готовую водку в дальнейшем фильтруют. Если используется ректификационная колонна, необходимости в такой процедуре нет, так как все вредные соединения удаляются еще во время перегонки.

Из этого списка видно, что использовать ректификационную колонну действительно выгоднее, чем самогонный аппарат. С другой стороны, изготовление даже самой простой конструкции требует покупки специальных материалов и четкого соблюдения технологии.

Читать еще:  Способы изготовления плитки

Как сделать ректификационную колонну в домашних условиях.

Рисунок 3. Ректификационная колонна позволяет получить спирт более высокого качества для производства элитного алкоголя

Чтобы сделать простую ректификационную колонну, нужно детально изучить ее конструкцию, закупить подходящие материалы и заготовить чертежи, по которым будет проводится сборка.

Необходимые материалы

Для начала необходимо запастись подходящими материалами. Как уже говорилось выше, ректификационную колонну лучше делать из меди или из нержавейки (рисунок 4).

Итак, из материалов понадобятся:

  • труба из меди (диаметр 30-50 мм, длина 130-140 см);
  • губки из нержавейки;
  • упорные шайбы;
  • металлическая сетка;
  • пенополипропилен;
  • термометр.

Рисунок 4. Материалы, необходимые для изготовления

Лучше запастись материалами с запасом, чтобы в процессе изготовления не возникло непредвиденных трудностей.

Рекомендации по сборке

Медные ректификационные колонны, изготовленные дома, по функционалу не уступают тарелочным моделям промышленного производства. Собирать такой агрегат самому сложнее, чем обычный самогонный аппарат, но качество спирта приятно удивит любого ценителя домашнего алкоголя (рисунок 5).

Сборка осуществляется так:

  1. Медную трубу разрезают на две равные части и у каждой зачищают края. Между ними создают соединение. Оно может быть резьбовым, но обязательно разборным. Таким образом, одна часть трубы будет выполнять роль царги, а вторая – корпуса дефлегматора.
  2. На трубу-царгу с обеих концов устанавливают сетки и упорные шайбы. Именно они помогут удерживать наполнитель внутри.
  3. Губки из нержавейки режут небольшими кусочками по 5-15 мм каждый. Этими фрагментами наполняется труба. Чтобы стружка внутри не сдавливалась, на 1 л объема царги берут не более 280 граммов кусочков.
  4. Когда труба будет наполнена, сетки и шайбы устанавливают на место, а царгу крепят к перегонному кубу.
  5. Вторую часть трубы оборудуют вторичным полым корпусом. Внутри него будет циркулировать вода. В качестве такого корпуса используют трубу с диаметром на 10-20 мм шире основной. При этом вторичная должна быть на 30 мм короче. Длинную трубу располагают внутри короткой, вверху и внизу приваривают кольца, внешний диаметр которых должен равняться толщине трубы (30-50 мм) плюс 10-20 мм толщины холодильника. Внутренний диаметр должен точно соответствовать толщине трубы.
  6. Во вторичном корпусе просверливаются два отверстия (под подачу воды и обратку). Потом приваривают патрубки.
  7. Сверху на дефлегматор устанавливают крышку. В ней делают отверстие для атмосферной трубки.
  8. Для узла забора просверливают отверстие на расстоянии 20 мм от места соединения царги с дефлегматором. Внутри последнего на уровне отверстия приваривают кольцо. С его помощью готовый продукт будет собираться и стекать в узел отбора.
  9. Внешний холодильник изготавливают так же, как в самогонном аппарате и подключают с помощью трубки от капельницы с регулятором к узлу отбора.
  10. Царгу и куб обшивают пенополипропиленом для дополнительной теплоизоляции. Термометр устанавливают в нижней части царги, чтобы была возможность измерить температуру внутри нее.

Рисунок 5. Сборка должна проводится в точном соответствии с чертежами

Собирать готовый продукт можно в любую емкость, но лучше использовать стеклянную.

Чертежи с размерами

Технология изготовления ректификационной колонны своими руками достаточно сложная, но вполне реализуемая. Главное – запастись необходимыми материалами и воспользоваться готовыми чертежами.

Рисунок 6. Готовый чертеж колонны

Примеры чертежей ректификационных колонн с размерами для изготовления в домашних условиях приведены на рисунке 6.

Инструкция по изготовлению ректификационной колонны приведена в видео.

Ректификационная колонна: принцип работы, как сделать своими руками

Поделиться ссылкой:

Секреты самогоноварения дошли до нас из древности. С давних времён люди знали, как правильно подготавливать брагу, собирать установку для дистилляции и получать качественные и вкусные напитки в домашних условиях и в промышленных масштабах. Сейчас можно встретить огромный ассортимент самогонных аппаратов, при желании вы можете приобрести подходящую под ваши параметры модель устройства или сделать все элементы самостоятельно. Выбор метода зависит от предпочтений в производстве спирта и от масштабов работы. Сегодня мы поговорим об одном из таких важных элементов, как ректификационная колонна.

В обычных условиях при использовании классической модели домашнего самогонного аппарата винокурам удается получить спирт крепостью 40-60°. Понижение градуса идёт за счёт наличия вредных примесей и воды, которые проходят по системе трубок и попадают в конечный дистиллят. Для решения данной проблемы используются методы повторной перегонки, применения системы фильтров и встраивания в конструкцию сухопарников, холодильников и дефлегматоров. Они помогают очистить спирт и удалить лишние химические вещества. Это способствует повышению крепости и улучшению вкусовых качеств напитка, однако для получения чистого спирта данные элементы не подойдут. При желании получать в домашних условиях чистый этанол вам понадобится ректификационная колонна.

Для чего нужна колонна?

Если вы тоже захотели модернизировать свой самогонный аппарат, чтобы получать чистый и качественный ректификат, стоит ознакомиться с основным предназначением, конструкцией и понять принцип работы колонны. Данная информация пригодится не только для самостоятельного создания установки, но и для приобретения качественной модели. Так вы сможете оценить технические характеристики и подобрать подходящую конструкцию оборудования.

Читать еще:  Удаление ржавчины с садового инструмента

Ещё совсем недавно ректификационная колонна применялась только на крупных заводах и предприятиях по производству алкогольных напитков. С её помощью производители получали спирт крепостью 96°, на основе которого создавали водку. Именно эту цель преследуют винокуры, занимающиеся самогоноварением в домашних условиях. Только с помощью ректификации модно получить качественный дистиллят высокой крепости. При помощи других элементов и устройств невозможно добиться подобного результата. Для лучшего понимания мы предлагаем прочитать информацию нашей статьи, в которой подробно разобрана работа ректификационной колонны.

Составляющие колонны и принцип работы

Для начала стоит обратить внимание на внешний вид установки. Она представляет собой высокую трубку небольшого диаметра, которая может быть выполнена из нержавеющей стали (применяются только пищевые варианты для дистилляции браги на основе злаковых культур) или из медной трубы (отлично подойдёт для фруктовой браги). Она состоит и нескольких основных элементов, среди которых выделяется царга (может применяться как отдельный элемент в самодельных установках), дефлегматор, узел отбора и термометр для контроля температуры поступающих паров спирта. Внутри ректификационная колонна имеет специальный наполнитель, который увеличивает площадь соприкосновения с парами этанола, он также может быть выполнен из меди или нержавейки.

Исходя из основного принципа строения данная конструкция выполняет определенные функции в процессе перегонки. Работа ректификационной колонны обеспечивает удаление фракций с высокой температурой кипения (по сравнению с этанолом), к ним относятся сивушные масла и вода. Данный эффект достигается за счёт поэтапного выполнения нескольких процессов, о которых будет сказано ниже:

  1. После закипания браги в перегонном кубе жидкая часть начинает испаряться и попадает по соединительным трубкам в следующие элементы конструкции. Ректификационная колонна принимает газовую смесь и начинает охлаждать ее.
  2. При достижении верхней точки трубки смесь из газообразного состояния переходит в жидкость и конденсируется на стенках устройства. Это происходит за счет действия разности температур, при чем в первую очередь осаждаются фракции с высокой температурой кипения, поскольку для их охлаждения и достижения точки конденсации достаточно изменить температуру на несколько градусов.
  3. Конденсированная жидкость стекает по стенкам вниз в перегонный куб, по пути она взаимодействует с поступающими парами спиртовой смеси и вступает во взаимодействие с ними. Так происходит обмен между газовой и жидкой составляющей, что способствует быстрой и эффективной очистке самогона при прохождении через систему трубок.
  4. В верхней части трубки дополнительно устанавливается дефлегматор, который используется для сбора и отделения флегмы (вредные химические соединения, альдегиды и кислоты, придающие плохой вкус и запах). Он может быть выполнен в нескольких вариантах: рубашечный, спиралевидный или плёночный тип элемента.
  5. После прохождения через представленные структуры вся смесь попадает в узел отбора, который выполняет функцию распределения. При попадании в данный элемент примеси удаляются по системе трубок в отдельную тару, предназначенную для сбора примесей.

Представленный процесс состоит из нескольких этапов, основанных на сложных химических взаимодействиях молекул веществ. После длительной ректификации получается очищенный спирт, который можно применять как в домашних условиях, так и в промышленном производстве.

Ректификационная колонна своими руками

Существует множество вариантов изготовления представленного элемента, мы рассмотрим наиболее простую и доступную для создания в домашних условиях конструкцию. Процесс изготовления начинается с подбора подходящих инструментов и материалов, а также измерения деталей будущей заготовки. В первую очередь производится расчет ректификационной колонны, идеально для создания подойдёт трубка длиной 120-140 см и диаметром 3-5 сантиметра.

Подготовленную трубку из нержавеющей стали или меди необходимо разрезать пополам и зачистить ее края. Внутри необходимо выполнить резьбу для возможности быстрого соединения двух частей. Элемент будет иметь нижнюю (царга) и верхнюю (дефлегматор) части. Царга закрепляется с обоих краев металлической сеткой и болтами для удержания наполнителя внутри колонны. Предварительно внутрь камеры помещается измельченная металлическая губка для мытья посуды (важно использовать пищевой вариант, поскольку он не вступает во взаимодействие с парами этанола).

После заполнения трубки наполнителем она закрывается сеткой и укрепительными болтами с обоих концов, после этого конструкция устанавливается поверх перегонного куба. Теперь можно приступать к работе с верхним отделом, который будет выполнять роль холодильника или дефлегматора. Для этого потребуется дополнительно использовать трубку большего диаметра для создания полости между двумя стенками. В это пространство будет поступать вода из крана для охлаждения смеси. Более узкая трубка помещается внутрь широкой полой трубы и по обеим сторонам закрывается кольцами, препятствующими выходу воды. В верхней части дефлегматора приваривается крышка, в которой делается отверстие для выведения пара.

Чуть выше места соединения нижней и верхней частей ректификатора создаётся углубление для размещения узла отбора, через который будет удаляться флегма. После этого дополнительно создаётся внешний холодильник и обеспечивается доступ воды к системе. При желании в металлический корпус можно встроить термометр для контроля и отслеживания температуры во время перегонки.

Видео


голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector