Ректификационный аппарат
Чтобы получить какой-либо алкогольный напиток в первую очередь необходимо приготовить брагу – бродящую спиртосодержащую массу. По многим причинам брагу не пьют: неприятный запах, все еще активные дрожжи, избыток углекислого газа, некрасивый внешний вид и т.д. Поэтому обязательным этапом изготовления алкогольного напитка является перегонка. О том, что такое перегонка и какое оборудование необходимо для получения спирта мы сейчас расскажем.
Ректификационный аппарат или ректификационная колонна позволяет получать чистый спирт крепостью 96 градусов из спиртосодержащих жидкостей, например из браги или самогона.
Говоря научным языком, ректификация – это непрерывное и ступенчатое взаимодействие между неравновесными составами пара и жидкости, движущимися в колонном аппарате противотоком друг к другу. Основан этот процесс на различии физических свойств компонентов, а именно на их летучести. Всем известно из школьного курса физики, что разные вещества имеют разную температуру кипения при одинаковом давлении. Соответственно они обладают различной летучестью. Напомню, что температура кипения воды 100 градусов Цельсия, а спирта этилового 78,4 при давлении 760 мм. ртутного столба. Спирт можно назвать компонентом низкокипящим, а воду высококипящим.
При взаимодействии между восходящим потоком пара и стекающей жидкостью из пара конденсируется в основном высококипящий компонент, а выделяющаяся теплота конденсации идет на испарение из жидкости низкокипящего компонента. Поэтому пар, двигаясь по колонне, непрерывно обогащается низкокипящим компонентом и на выходе колонны представляет собой практически чистый низкокипящий компонент.
Ректификацию проводят как под атмосферным давлением, так и при давлениях выше и ниже атмосферного. Давление выше атмосферного применяют тогда, когда разделяемая смесь при атмосферном давлении находится в газообразном состоянии; ректификацию при пониженных давлениях (под вакуумом) проводят для разделения высококипящих компонентов.
Ректификация жидких смесей проводится в аппаратах (колоннах) разных типов и конструкций. Ступенчатое взаимодействие происходит в колонных аппаратах тарельчатого типа, а непрерывное в насадочных аппаратах.
Где же применяются ректификационные аппараты, кроме как для получения чистого спирта?
С помощью процесса ректификации получают ценные вещества при переработке растительных полимеров в целлюлозно-бумажной промышленности. Ректификационные аппараты используются для разделения нефти, органических растворителей и масел на различные компоненты. Перегонка и ректификация используется в процессах очистки сточных вод, с регенерацией шламов после очистки атмосферного воздуха от загрязнений.
Тарельчатая ректификационная колонна.
Роль контактных элементов в ректификационных колоннах обычно играют тарелки, в нашем случае из нержавеющей стали. Смысл такой тарелки, как и любого другого контактного устройства — обеспечить наиболее тесное соприкосновение жидкой и паровой фаз для получения состояния равновесия между ними. Пузырьки пара с развитой поверхностью проскакивают через слой флегмы, находящейся на тарелке. В результате такого “пробулькивания”, тепломассообмен между жидкой и паровой фазами возрастает. Однако, после прохода пара через одну тарелку равновесие между фазами не достигается, поэтому используется целая система тарелок. Мерой отличия состояния паровой и жидкостной фаз от их равновесного состояния является коэффициент полезного действия (КПД) тарелки. У классических тарелок КПД составляет порядка 50-60%.
Высота колонны зависит от числа тарелок и расстояния между ними. Чем меньше расстояние между тарелками, тем ниже колонна. Однако при уменьшении расстояния между тарелками увеличивается унос брызг и возникает опасность перебросав жидкости с нижних тарелок на верхние, что существенно уменьшает к.п.д. установки.
Число тарелок ректификационной колонны или высота насадки определяются технологическим расчетом; оно зависит от физико-химических свойств разделяемых компонентов, требуемой чистоты разделения и к.п.д. тарелки. Обычно ректификационные колонны имеют 10 — 30 тарелок, но колонны для разделения смесей с близкими температурами кипения насчитывают сотни тарелок и имеют соответственно высоту до 30 — 90 м.
Работа ректификационной установки.
Получить высокую степень разделения компонентов возможно благодаря применению установки для простой перегонки с дефлегмацией. Аппарат состоит из перегонного куба, дефлегматора, холодильника (конденсатора), приемных сосудов.
Дефлегматор — это теплообменник, иначе говоря холодильник, в межтрубное пространство которого подается вода для охлаждения выходящих из куба паров. Расход охлаждающей воды регулируется, что может изменять количество конденсирующихся в дефлегматоре паров, возвращаемых обратно в куб.
Ректификационная установка работает следующим образом. Сначала сырье(кубовая жидкость) доводится до кипения. Полученный пар поднимается вверх по ректификационной колонне и попадает в дефлегматор, где осуществляется его конденсация. Часть конденсата (флегмы) поступает обратно в ректификационную часть колонны, а другая часть проходит через теплообменник (холодильник) и в виде дистиллята стекает в приемную емкость. Отношение между расходами флегмы и отбираемого дистиллята называется флегмовым числом и устанавливается с помощью регулятора отбора. По всей высоте ректификационной части колонны происходит процесс тепломассообмена между поднимающимся вверх паром и стекающей вниз флегмой. В результате чего, в дефлегматоре колонны накапливается в виде пара и в узле отбора в виде флегмы самый легкокипящий (с наименьшей температурой кипения) компонент кубовой жидкости, а следом за ним сама собой выстраивается “номерная очередь” (вниз по высоте колонны ) из разных веществ.
К современным ректификационным аппаратам предъявляются следующие требования: высокая разделительная способность, надежность и гибкость в работе, низкие эксплуатационные расходы, небольшой вес и простота, техничность конструкции. Последние требования не менее важны чем первые, поскольку они не только определяют капитальные затраты, но и в значительной мере влияют на величину эксплуатационных расходов, обеспечивают легкость изготовления аппарата, монтажа и ремонта, а также безопасность при работе.
Итак, какие плюсы для самогонщика дают ректификационные аппараты?
- Высокая скорость перегонки.
- Не нужно постоянно следить за сменой фракций и чистить самогон после каждого цикла.
- Автоматическое разделение на фракции.
- Высочайшее качество очищения благодаря многократным перегонкам.
- Максимальная крепость самогона – до 96 градусов.
Вы можете ознакомиться с нашим профессиональным оборудованием.
