§ 13.2 Coloane de distilare: proiectarea și funcționarea lor
După cum sa menționat mai sus, rectificarea se efectuează în aparate speciale - coloane de rectificare, care sunt elementele principale ale unităților de rectificare.
Proces de rectificare poate fi efectuată periodic și continuu, indiferent de tipul și designul coloanelor de redresare. Să luăm în considerare procesul de rectificare continuă, cu ajutorul căruia are loc separarea amestecurilor lichide în industrie.
Coloana de distilare- vertical aparat cilindric cu sudate (sau prefabricate) carcasă în care se află schimbătoarele de masă și de căldură (plăci orizontale 2 sau duză). În partea de jos a coloanei (fig.13.3) se află un cub 3, în care are loc fierberea lichidului de cuvă. Încălzirea în cub se realizează cu ajutorul aburului mort situat într-o bobină sau într-un cazan de încălzire cu tub și tub. O parte integrantă a coloanei de distilare este un condensator de reflux 7 pentru condensarea vaporilor care părăsesc coloana.
Coloana tăvii de distilare funcționează după cum urmează. Cubul este încălzit constant, iar lichidul încă fierbe. Aburul generat în cub se ridică pe coloană. Amestecul inițial de separat este preîncălzit până la fierbere. Este alimentat într-o farfurie nutritivă 5, care împarte coloana în două părți: cea inferioară (exhaustivă) 4 și partea superioară (întărire) 6. Amestecul inițial din placa de nutrienți curge în jos către plăcile de dedesubt, interacționând pe drum cu aburul care se deplasează în sus. Ca urmare a acestei interacţiuni, vaporii se îmbogăţesc cu o componentă foarte volatilă, iar lichidul care curge în jos, fiind sărăcit în această componentă, se îmbogăţeşte cu una nevolatilă. În partea inferioară a coloanei este în curs de desfășurare procesul de extracție (epuizare) a componentului volatil din amestecul inițial și transferul acestuia în abur. O parte din produsul finit (rectificat) este alimentată la refluxul părții superioare a coloanei.
Lichidul care intră în partea de sus a coloanei de irigare și care curge prin coloană de sus în jos se numește reflux. Aburul, care interacționează cu refluxul pe toate tăvile din partea superioară a coloanei, este îmbogățit (întărit) cu o componentă foarte volatilă. Vaporii care părăsesc coloană sunt trimiși la condensatorul de reflux 7, în care sunt condensați. Distilatul rezultat este împărțit în două fluxuri: unul sub formă de produs este trimis pentru răcire ulterioară și pentru depozitarea produselor finite, celălalt este trimis înapoi în coloană ca reflux.
Cel mai important element al unei coloane de distilare de tip disc este o tavă, deoarece vaporii interacționează cu lichidul pe acesta. În fig. 13.4 prezintă o diagramă a dispozitivului și a funcționării placa de capac. Are fund 1, legat ermetic de corpul coloanei 4, conexiuni de abur 2 și țevi de scurgere 5. Conexiunile pentru abur sunt proiectate pentru a trece vaporii care se ridică din tava inferioară. Prin conductele de scurgere, lichidul curge din placa de deasupra în cea inferioară. Pe fiecare racord de abur este montat un capac 3, cu ajutorul căruia vaporii sunt direcționați în lichid, bule prin el, se răcesc și se condensează parțial. Fundul fiecărei tăvi este încălzit de vaporii tăvii de dedesubt. În plus, căldura este generată în timpul condensării parțiale a aburului. Din cauza acestei călduri, lichidul de pe fiecare tavă fierbe, formând propriii vapori, care se amestecă cu vaporii proveniți din tava de dedesubt. Nivelul lichidului de pe tavă este menținut prin intermediul conductelor de scurgere.
Orez. 13.3. Diagrama coloanei de distilare: / - corp; 2 - farfurii; 3 - cub; 4, 6 - părți cuprinzătoare și de armare ale stâlpului; 5 -farfurie hranitoare; 7 - condensator de reflux
Procesele care au loc pe tavă pot fi descrise după cum urmează (vezi Fig. 13.4). Lăsați vaporii compoziției L să vină în placă din placa inferioară, iar lichidul compoziției curge din placa superioară prin tubul de preaplin V. Ca urmare a interacțiunii perechii A cu lichid V(aburul, care barbote prin lichid, îl evaporă parțial și se condensează ea însuși parțial) se formează un nou vapor al compoziției CUși nou fluid de compoziție D, in balanta. Ca urmare a funcționării plăcii, abur noi CU mai bogat în substanță volatilă în comparație cu aburul furnizat din tava inferioară A, adică pe o farfurie cu abur CUîmbogățit cu o substanță foarte volatilă. Lichid nou D, dimpotrivă, a devenit mai sărac într-o substanță foarte volatilă în comparație cu lichidul care venea din tava de sus V, adică pe placă lichidul este epuizat într-o componentă foarte volatilă și este îmbogățit într-o componentă nevolatilă. Pe scurt, munca tăvii se reduce la îmbogățirea vaporilor și epuizarea lichidului cu o componentă foarte volatilă.
Orez. 13.4. Schema dispozitivului și funcționarea tăvii cu capac cu bule: / - fundul tăvii; 2 - conducta de abur;
3 - capac; 4 - corpul coloanei; 5 - teava de scurgere
Orez. 13.5. O imagine a funcționării plăcii de redresare în diagramă la-x: 1- curba de echilibru;
2 - linia concentraţiilor de lucru
Placa pe care se realizează o stare de echilibru între vaporii care se ridică din ea și lichidul care curge se numește teoretic.În condiții reale, datorită interacțiunii pe termen scurt a vaporilor cu lichidul de pe tăvi, nu se realizează starea de echilibru. Separarea amestecului pe o placă reală este mai puțin intensă decât pe una teoretică. Prin urmare, pentru a realiza: munca unei plăci teoretice necesită mai mult de o placă reală.
În fig. 13.5 ilustrează funcționarea unei tăvi de rectificare folosind o diagramă la-NS. Placa teoretică corespunde unui triunghi dreptunghic umbrit, ale cărui catete sunt valoarea creșterii concentrației componentei foarte volatile în vapori, egală cu mustață-y A , iar magnitudinea scăderii concentrației componentei foarte volatile din lichid, egală cu X B - X D . Segmentele corespunzătoare modificărilor de concentrație indicate converg pe curba de echilibru. Aceasta presupune că fazele care părăsesc tava sunt în echilibru. Cu toate acestea, în realitate, starea de echilibru nu este atinsă, iar intervalele de modificări ale concentrației nu ating curba de echilibru. Adică placa de lucru (reala) va corespunde unui triunghi mai mic decât cel prezentat
în fig. 13.5.
Designul tăvilor coloanei de distilare este foarte divers. Să luăm în considerare pe scurt cele principale.
Coloane cu tăvi cu capac cu bule utilizat pe scară largă în industrie. Utilizarea capacelor asigură un contact bun între vapori și lichid, amestecare eficientă pe tavă și transfer intensiv de masă între faze. Capacele pot fi rotunde, poliedrice și dreptunghiulare, plăci - unică și multi-capac.
O tavă cu capace canelate este prezentată în fig. 13.6. Aburul din tava inferioară trece în goluri și intră în jgheaburi superioare (răsturnate), care îl direcționează către jgheaburi inferioare umplute cu lichid. Aici, aburul este barbotat prin lichid, ceea ce asigură un transfer intensiv de masă. Nivelul lichidului de pe tavă este menținut printr-un dispozitiv de preaplin.
Coloanele cu tăvi de sită sunt prezentate în Fig. 13.7. Tăvile au un număr mare de găuri cu diametru mic (de la 0,8 la 3 mm). Presiunea vaporilor și viteza de trecere a acestuia prin orificii trebuie să fie în concordanță cu presiunea lichidului pe tavă: vaporii trebuie să depășească presiunea lichidului și să împiedice scurgerea acestuia prin orificii către tava de dedesubt. Prin urmare, tăvile cu sită necesită o reglare adecvată și sunt foarte sensibile la schimbările de mod. În cazul scăderii presiunii vaporilor, lichidul din tăvile de sită coboară. Tăvile de sită sunt susceptibile de contaminare (sedimente) care pot astupa găurile, creând condiții pentru presiuni mari... Toate acestea limitează utilizarea lor.
Coloane pline(Fig. 13.8) diferă prin aceea că în ele rolul plăcilor este jucat de așa-numitul „ambalaj”. Ca duze se folosesc inele ceramice speciale (inele Raschig), bile, tuburi scurte, cuburi, corpuri în formă de șa, spirală etc., din diverse materiale (portelan, sticlă, metal, plastic etc.).
Aburul intră în partea inferioară a coloanei de la un cazan de la distanță și se deplasează în sus pe coloană către lichidul care curge. Distribuindu-se pe o suprafață mare formată de corpurile de ambalare, aburul este în contact intens cu lichidul, schimbând componente. Ambalajul trebuie să aibă o suprafață mare pe unitate de volum, să ofere rezistență hidraulică scăzută, să fie rezistent la acțiunea chimică a lichidului și vaporilor, să aibă rezistență mecanică ridicată și să aibă un cost scăzut.
Coloanele umplute au rezistență hidraulică scăzută, sunt convenabile în funcționare: sunt ușor de golit, spălat, suflat, curățat.
Coloana de distilare, care acum 20 de ani era doar la distilerii, este acum folosită în viața de zi cu zi pentru producerea de alcool de înaltă calitate - rectificat, care este pentru obișnuit. lumina de lună încă o sarcină imposibilă.
Și pentru a înțelege mai bine ce este, care este structura și principiul de funcționare a coloanei de rectificare, precum și cum să realizați unitatea cu propriile mâini, ar trebui să vă familiarizați cu întrebarea mai detaliat.
Coloana de distilare este un dispozitiv complex format din mai multe unități: —zargi—, o unitate de prelevare și —termometru— —necesar pentru ca o rectificare completă să poată fi efectuată. Acest proces permite separarea unui amestec multicomponent format din substanțe cu un punct de fierbere/evaporare apropiat.
Principala diferență dintre rectificare și distilarea obișnuită este că, odată cu aceasta, evaporarea și condensarea substanțelor nu este un singur fenomen, ci un proces ciclic constant. Drept urmare, lumina de lună de tip coloană produce în continuare alcool de cea mai înaltă calitate - rectificat.
Dispozitivul și principiul de funcționare al coloanei de rectificare
Tsarga
Este situat la baza coloanei și este una dintre părțile sale principale. În interiorul acestuia are loc transferul de masă gaz-lichid - unul dintre principalele fenomene în procesul de rectificare. Se întâmplă în felul următor:
- Lichidul, care fierbe în alambicul de distilare, se evaporă și în formă gazoasă trece prin țarga.
- Aburul, care ajunge la condensatorul de reflux, este răcit și condensat pe pereții săi.
- Condensul curge mai întâi de-a lungul pereților deflegmatorului, iar apoi de-a lungul pereților țargului înapoi la cub.
- În acest moment, are loc un transfer de masă gaz-lichid între condensul care curge în jos și aburul în creștere. Constă în transferul de căldură și o anumită cantitate de substanțe evaporate din abur în condensat. Sub această influență, o parte din flegmă sunt componentele sale cu punct de fierbere scăzut: alcoolul și o mică proporție de apă se evaporă din nou, înainte de a ajunge. alambic, și mai greu de fiert: uleiurile de fusel și alte impurități continuă să se scurgă în cubul de distilare.
Astfel, în principal alcoolul se acumulează în partea superioară a coloanei, iar impuritățile circulă în principal în partea inferioară a unității. Ca rezultat, ieșirea este rectificată cu o putere de aproximativ 95%.
Coloana de rectificare poate avea unul sau mai mulți țari. În acest caz, cu cât coloana este mai înaltă, cu atât este mai mare zona pe care are loc schimbul de masă între reflux și abur, ceea ce la rândul său îmbunătățește calitatea produsului rezultat.
În interiorul sertarului există duze, pe suprafața cărora are loc transferul de masă principal. Produsele din oțel inoxidabil sunt potrivite pentru zahăr și cereale, iar cuprul - pentru piure de fructe.
Pe lângă duze, în interiorul sertarului pot fi amplasate și tăvi care măresc și mai mult zona pe care are loc transferul de masă gaz-lichid, ceea ce afectează calitatea materialului rectificat rezultat.
Pereții laterali ai sertarului pot avea încălzire suplimentară, ceea ce sporește evaporarea refluxului care nu a intrat pe duze și plăci. Această adăugare îmbunătățește și calitatea produsului final.
Deflegmator
Partea superioară a coloanei de distilare responsabilă de colectarea și răcirea vaporilor în creștere la reflux. De aici, lichidul condensat curge în jos în sertar.
Deflegmatorul poate fi realizat în mai multe diagrame schematice, cea mai simplă este versiunea de film, iar una dintre cele mai populare este frigiderul Dimroth,
Nod de selecție
Responsabil pentru colectarea unei părți din refluxul condensat și a ieșirii acestuia în exterior într-un recipient pentru colectare. În funcție de setările unității de decolare, variază și cantitatea de condens aspirată. Cu cât selecția sa este mai mică, cu atât calitatea rectificată este mai mare.
Termometru
În coloana de rectificare, spre deosebire de standardul moonshine still, este obligatoriu parte din sisteme. Cert este că rectificarea este un proces foarte delicat, foarte dependent de menținerea temperaturii corecte.
Cub de distilare cu elemente de încălzire
Deși coloana de distilare poate fi folosită și cu un cub convențional pentru gaz, electric sau, este mult mai bine să o echipați cu un element de încălzire.
O astfel de caracteristică, cum ar fi un termometru, este asociată cu nevoia de reglare precisă și fină a temperaturii din interiorul sistemului și, prin urmare, cu reglarea puterii dispozitivului care încălzește piureul.
Supapele de gaz necesită o mare îndemânare, plitele cu inducție au o treaptă fixă de la 100 la 300 W, dar regulatoarele încălzitoarelor vă permit să schimbați puterea cu 3-5 W.
Ce este mai bine, un alambic clasic sau o coloană de rectificare?
Pentru a înțelege avantajele rectificării față de distilare, merită să faceți o comparație vizuală a acestor tehnologii.
Criteriu | Distilare | Rectificare |
Calitățile gust-aromatice ale produsului final | Gustul și mirosul corespund piureului crud. | Alcool foarte pur, insipid și inodor. |
Puterea băuturii | În funcție de designul aparatului și de numărul de distilare de la 40 la 65%. | până la 97, în medie 93-95%. |
Gradul de separare a substanțelor cu diferite puncte de fierbere/evaporare | Substanțele scăzute și egale cu o diferență mare de temperatură de evaporare rămân împreună după condensare. | Foarte mare, dacă este necesar, nu numai că puteți separa alcoolul, ci și uleiurile de fusel în componentele lor. |
Gradul de separare Substanțe dăunătoare din alcool | Scăzut spre mediu. Calitatea separării poate fi îmbunătățită doar prin creșterea numărului de distilare. | |
Pierderea alcoolului | Mare, în cel mai bun caz, va fi posibil să colectați până la 80% din produsul conținut în piure. | Mici, pierderile în practică variază de la 1 la 3%, deși cu conditii ideale este posibil să nu existe. |
Complexitatea creării și utilizării unei unități bazate pe tehnologie | Modelele primitive mici spre medii nu au criterii stricte de dimensionare, iar potențialul de îmbunătățire a echipamentelor este limitat. Tehnologia este ușor și simplu de manevrat. | Înalt. Pentru a crea aveți nevoie de echipamente specializate și o listă strictă de materiale. Pentru o utilizare eficientă, aveți nevoie de cunoștințe teoretice. |
Pentru a obtine prin distilare un produs de aceeasi calitate ca la rectificare este necesar sa se efectueze aproximativ 10 distilari succesive. Trebuie avut în vedere că distilarea unui produs care conține alcool mai tare de 20-30% este explozivă (fabricarea casei este explozivă în mod implicit, dar în acest caz riscul crește semnificativ).
Cum să faci o coloană de distilare cu propriile mâini conform unei diagrame detaliate
Unitatea este realizata dupa un design simplu.
Calculul și asamblarea coloanei de rectificare se efectuează după cum urmează:
În loc de postfață
Alcoolul obtinut prin rectificare este mult mai bun decat distilatul din alambicul clasic.
Dar odată cu aspectele pozitive vin și limitări: cerințele pentru echipament sunt mult mai mari, iar producția acestuia este mai scumpă, în plus, operațiunea necesită și îndemânare ridicată.
Prin urmare, nu este atât de ușor să determinați fără echivoc care este mai bine, un alambic bun sau o coloană de distilare, dar, desigur, există o soluție intermediară - coloana de bere... Dă distilat, dar nerectificat, de foarte bună calitate, și este mai ușor de folosit, totul ține de priorități.
Pentru producția casnică de băuturi spirtoase, este nevoie de echipamente moderne, realizate din materiale de înaltă calitate. În magazine, producătorii oferă modele care sunt împărțite în distilatoare și redresoare. Mulți distilatori începători sunt chinuiți de întrebarea: ce este mai bine pentru prepararea berii acasă - o coloană sau un alambic cu lumină de lună.
Principiul de funcționare nu este mult diferit, dar produsul final al coloanei de rectificare este mai bun și mai curat, iar din punct de vedere al rezistenței nu are egal, deoarece este practic alcool pur. Pentru a afla cum diferă aceste dispozitive, ce parametri tehnici au, nuanțe individuale, dacă există dezavantaje, trebuie să citiți acest articol.
Întreaga procedură de distilare constă în schimbul de căldură care are loc în produs, în timpul procesului de răcire materiile prime sunt separate, iar substanța purificată apare la ieșirea din aparat. La diferite temperaturi de încălzire, obțineți diferite substanțe:
- t = + 56 C - obținem acetonă;
- t = + 65C - alcoolul metilic poate fi izolat;
- și numai la t = + 78 C se obține alcool rectificat;
- dacă continuăm să încălzim până la punctul de fierbere al apei și mai sus, de exemplu, până la 100 de grade, atunci la ieșire obținem apă asezonată cu uleiuri de fuel și tot felul de impurități.
Baza întregului proces care are loc în coloană este contactul dintre starea lichidă și de vapori a diferitelor substanțe, în urma căruia sunt eliberați diverși vapori, care se depun în condensatorul de reflux și numai cei care conțin alcool trec mai departe. .
Încălzirea suplimentară are loc în evaporator, dar numai până la +78 de grade, astfel încât toate impuritățile dăunătoare și apa se condensează și rămân în dispozitiv. În diferite părți ale produsului, există o interacțiune individuală a vaporilor și condensului, iar fracțiunile diferitelor niveluri de temperatură cad în condens și se scurg în partea inferioară.
O coloană este un dispozitiv cu o anumită înălțime, cu un recipient alungit pe toată lungimea sa, prin urmare, se obține o temperatură diferită: numai vaporii care conțin alcool ajung în vârf, toate celelalte fracțiuni cad în condensat, deoarece temperatura este mai mică decât necesare fierberii lor. Gustul și rezistența produsului final diferă semnificativ în bine de luminile trecute printr-un distilator standard.
Modelele moderne de coloane se disting printr-o productivitate foarte ridicată, iar alcoolul rezultat în urma rectificării nu are miros de fusel și impurități.
Care este diferența dintre un alambic cu lumină de lună și o coloană de rectificare
Cea mai importantă diferență: un aparat standard de preparare a berii acasă constă dintr-un alambic de distilare și o bobină de frigider, unde se condensează vaporii care conțin alcool. În unele modele, există o cameră de aburi uscată, unde există o separare de înaltă calitate a impurităților și aromatizarea vaporilor pentru a obține alcool de elită sub formă de coniac sau whisky.
Coloana, pe de altă parte, este un dispozitiv destul de complex, este destinată în principal curățării luciului de lună deja obținut pentru a elimina toate cele mai mici impurități și a obține alcool pur. Designul este realizat din oțel inoxidabil, cupru sau alamă, deoarece în interior au loc procese foarte complexe de temperatură ridicată, iar rezistența la coroziune trebuie să fie destul de mare.
Partea inferioară a coloanei se numește țarga, iar partea superioară este numită răcitor sau condensator de reflux, deoarece acolo are loc separarea finală a diferitelor refluxuri. Există un tub în capacul său pentru comunicare mediu inconjurator astfel încât presiunea internă să nu depăşească valoarea admisă. Am discutat deja despre toate nuanțele lucrării, așa că o omitem.
Produsul este instalat pe un rezervor de distilare sau cub, iar toate conexiunile trebuie să fie perfect etanșate. În partea de sus se află o conductă de evacuare a vaporilor de alcool, cea mai bună variantă atunci când are și un frigider suplimentar. Înălțimea produsului este decentă, unele mostre sunt de până la 2 m, astfel încât acest design poate să nu se potrivească în cameră: 2m + rezervor + aragaz. Cel mai bun mod- pentru a incalzi rezervorul pe o soba speciala pentru prepararea berii in casa: are dimensiuni reduse, ca un aragaz electric de masa.
Braga nu este recomandat să fie distilat prin coloană, deși astăzi producătorii au stăpânit deja producția de mostre îmbunătățite care pot face față unei astfel de aplicații. Verdictul este simplu: moonshine stills sunt concepute pentru a distila alcool brut, iar coloana îl poate curăța aproape complet de mirosuri și impurități nocive.
Tine minte! Coloana de distilare este folosită pentru obținerea alcoolului pur, iar dacă doriți să faceți rakia, țuică, unde aveți nevoie de aroma și gustul specific produsului original, atunci folosiți doar un alambic de lună.
Tipuri de alambicuri și coloane de rectificare
În total, există două tipuri principale de dispozitive în lume pentru prepararea practică a berii acasă:
- Vaporii care conțin alcool sunt evacuați în lateral pentru răcire - direct în serpentină sau prin cazanul de abur.
- Vaporii sunt evacuați în sus în dispozitivul de rectificare, unde impuritățile sunt separate, complet purificate de mirosuri și ulterior răcite.
Dispozitivele clasice sunt împărțite în funcție de sistemul de răcire: folosind o bobină sau cu flux direct, unde elementul de răcire este corpul frigiderului.
Coloanele sunt împărțite în funcție de cantitatea de produs final obținut:
- simplu, asigurând separarea materiei prime în două produse finale - rectificate și nămol;
- complex - ele asigură separarea în mai mult de două produse, coloane cu selecția de fracții suplimentare sub formă de bretele laterale și din benzi speciale de stripare.
Există și o împărțire în funcție de scop, valoarea presiunii, principiul de funcționare sau organizarea contactului în cadrul structurii.
În plus, coloanele sunt împărțite în complete și incomplete. Produsele incomplete sunt împărțite în încă două tipuri:
- Coloana de piure sau de stripare, care funcționează pe următorul principiu: aburul care conține alcool intră în placa superioară și părăsește alambicul apa pura... Condensul scade în frigider și condensatorul de reflux nu este instalat.
- În coloanele de alcool, totul se întâmplă într-o imagine în oglindă: aburul este alimentat sub tava inferioară. Alcoolul este îndepărtat din partea superioară, iar restul cu apă este îndepărtat de jos, condensatorul de reflux îndeplinește funcția de alimentare cu un mediu lichid. Astfel de coloane sunt instalate pe alambik.
Primele nu sunt destinate obținerii de alcool pur, iar a doua opțiune nu este folosită pentru obținerea apei pure.
Caracteristicile ambelor dispozitive
Toată lumea știe că scopul principal al moonshine still este de a obține un lichid care conține alcool din spălare prin distilare și apoi purificare. Principalul parametri tehnici sunt:
Volum
El este cel care afectează scara producției acasă, prin urmare alegerea produsului se bazează pe acest parametru: cu cât mai mult piure, cu atât mai mulți litri de alcool brut care este purificat. metode diferite sau se efectuează re-distilarea.
Material
Practic, toate piesele modelelor moderne sunt realizate din oțel inoxidabil alimentar sau medical. Următoarele mărci sunt utilizate în producție:
- AISI 304, datorită proprietăților sale de curățare destul de ridicate, este utilizat în medicină, în fermele de lapte și fabrici similare;
- otel grad 430 are de calitate inferioară, dar produsele din acesta pot fi încălzite pe aragazul cu inducție;
- aliaje cu cupru și combinații de oțeluri de diferite grade se găsesc în multe modele de alambicuri autohtone și străine.
V dispozitive de casă aluminiul este încă folosit, dar practic este înlocuit cu materiale mai fiabile. Bobinele sunt realizate din cupru sau alamă, numai dispozitivele de elită numite alambik, care sunt folosite pentru producerea alcoolului de elită acasă, sunt realizate în întregime din cupru.
Dispozitive suplimentare
Acestea includ un termometru, un alcoolmetru, o cameră de abur, un condensator de reflux și altele care ajută la controlul procesului de distilare. Curățarea repetată dă bun rezultat, dar nu se realizează în cazul în care este necesar să se obțină o băutură parfumată cu miros.
Pentru claritate, este mai bine să prezentați caracteristicile tehnice ale coloanelor universale de rectificare sub forma unui tabel mic:
Toate îmbinările de etanșare din coloană sunt realizate din silicon alimentar la temperaturi înalte, cu o durată de viață garantată de cel puțin 10-20 de ani, temperaturile sunt permise până la + 150 ° C.
Avantaje și dezavantaje
Un dispozitiv standard pentru producerea luciului de lună are următoarele avantaje:
- Cel mai simplu design, principiul de funcționare este clar pentru toți utilizatorii, îl puteți realiza singur fără costuri financiare mari.
- Un număr mare de rețete care vin cu model finit, dar le puteți extinde semnificativ studiind rețeta pe Internet.
- Fiabilitate ridicată a construcției și a tuturor materialelor.
- Cost redus, care afectează în special disponibilitatea pe scară largă pentru toate segmentele populației.
Coloanele de distilare au propriile avantaje:
- Obținerea unui produs curat, fără miros și impurități.
- Rezistența produsului final este mult mai mare decât cea a unui aparat simplu.
- Este folosit pentru a separa lichidul care conține alcool de piureul pe bază de zahăr, deoarece acolo există o mulțime de impurități și mirosuri străine.
În comparație, dispozitivul clasic are mai multe caracteristici negative:
- productivitate scăzută;
- procent scăzut de alcool - nu mai mult de 70%;
- grad scăzut de purificare în timpul distilării primare;
- pericol dacă nu sunt respectate măsurile de siguranță.
Coloanele de rectificare au un singur dezavantaj - înălțimea mare de construcție.
Care este mai bine să alegi
Dacă comparăm designul unui produs clasic pentru prepararea berii acasă și coloana de rectificare, atunci diferența este tangibilă și sunt folosite în scopuri diferite. Prin urmare, alegerea ta va depinde direct de obiective, precum și de ceea ce vei depăși:
- Pentru piure de vin, precum și pe bază de fructe de pădure și fructe, este mai bine să folosiți un alambic de lună.
- Pentru spălarea cu zahăr, este mai bine să folosiți o coloană, deoarece produsul final este curat și inodor.
Astăzi, pe piață există modele de produse versatile care pot funcționa ca o simplă unitate de distilare sau ca o coloană de distilare puternică.
Dispozitivele fabricate de producătorii germani, care au un sertar suplimentar, care sunt înșurubate în distilator, sunt la o cerere specială în rândul distilatorilor cu experiență. De exemplu, coloana și aparatul au aceeași productivitate de 2 l / h, dar produsul este destul de diferit:
- densitatea sau rezistența unui produs clasic este de doar 60%, iar cea a unei coloane este de 96%;
- nivelul de purificare al distilatorului este de 60 de ori mai mic decât cel al coloanei.
Alambicurile Moonshine sunt mai practice datorită dimensiunii lor, iar coloanele sunt mult mai înalte - cele mai compacte vor avea aproximativ un metru înălțime.
Dacă comparăm performanța diferitelor produse, atunci clasicul produce 2 litri pe oră de alcool brut, iar coloana - 2 litri de alcool pur 96,6%, sau în termeni de 60% moonshine - 6-7 litri. Prin urmare, atunci când cumpărați, trebuie să decideți ce este mai important pentru dvs. - puritatea produsului final sau simpla utilizare a produsului oriunde. Capacitatea financiară joacă, de asemenea, un rol important.
concluzii
Dacă vorbim despre puritatea produsului final, atunci coloanele de rectificare sunt o tăietură deasupra unui simplu alambic, dar partea financiară este de mare importanță. Fiecare utilizator își alege modelul necesar, dar afirmăm fără pasiune că clasicii genului încă pierd în fața progresului tehnic în fața unei coloane de rectificare mai productive în ceea ce privește indicatorii tehnici de bază.
Rectificare Este o metodă de separare a componentelor unui amestec, bazată pe proprietatea componentelor unui amestec dat de a se fierbe la diferite temperaturi.
Rectificarea este un proces de separare a amestecurilor binare, multicomponente sau continue în componente practic pure sau amestecuri (fracții) ale acestora care diferă în puncte de fierbere (pentru amestecuri binare și multicomponente) sau intervale de fierbere (pentru amestecuri continue).
Analiza produselor petroliere pentru conținutul de hidrocarburi individuale și clasele acestora arată că uleiul și fracțiunile sale sunt un amestec complex cu mai multe componente. Numărul de componente din ulei depășește 2000. Datorită numărului mare de componente, uleiul este considerat a fi un amestec continuu iar compoziția sa este exprimată printr-o curbă a punctelor de fierbere adevărate (ITC), care are un caracter neted, continuu.
Prin urmare, procesul de rectificare este un transfer de masă în ambele sensuri între 2 faze ale amestecului, dintre care una este lichidă, iar cealaltă este vapori. Cu alte cuvinte, aceasta este o interacțiune de contact repetitivă a fazelor de neechilibru sub formă de ulei lichid și abur.
Procesul de rectificare se desfășoară ca urmare a contactului fluxurilor de vapori și lichid. În acest caz, o condiție indispensabilă este deplasarea vaporilor și a lichidului unul către celălalt de-a lungul înălțimii (lungimii) redresorului. Forța motrice a transferului de căldură și masă între vapori și lichid din aparat este diferența de temperatură de-a lungul înălțimii (lungimii) aparatului.
Decopertarea coloanelor, clasificarea lor și principiul de funcționare
Coloana de distilare este una dintre unitățile centrale ale unității tehnologice pentru rafinarea primară a petrolului sau a produselor petroliere. Utilizarea acestui dispozitiv este cauzată de necesitatea implementării calea ușoară separarea uleiului sau a produselor acestuia în fracții în funcție de punctele de fierbere ale acestora. Această metodă se numește rectificare, iar aparatul pentru efectuarea acestui proces se numește coloană de rectificare.
Dar o singură coloană de distilare nu poate face față sarcinilor de separare a fracțiilor. La rafinăriile de petrol, coloana este strâns legată de multe alte echipamente - pompare, schimb de căldură, cuptor, separare.
Cel mai convenabil este să ilustrați principiul de funcționare al redresorului folosind exemplul unei coloane cu tăvi cu capac cu bule.
Coloane de distilare
Transferul de căldură și masă între fazele de vapori neechilibrate și lichide în mișcare în contracurent în rectificare se realizează pe dispozitive de contact (CU), care sunt adesea numite „tăvi”.
În coloanele de distilare se creează fluxul de reflux de abur elemente de incalzire(cuptor, injectare vapori de apă supraîncălziți), și lichid - prin dispozitive de condensare (, irigare cu circulație la rece).
Ca urmare a interacțiunii dintre fazele de vapori și lichide la KU, în conformitate cu legile echilibrului termodinamic vapor-lichid, faza de vapori este îmbogățită cu componente cu punct de fierbere scăzut, iar lichidul - cu componente cu punct de fierbere ridicat. Prin urmare, KU este cea care determină în mare măsură eficiența globală a procesului de separare.
Pentru coloanele de ulei în general și pentru coloanele AVT, în special, se pot distinge o serie de caracteristici inerente acestora:
- productivitate foarte mare pentru materii prime (până la 1000 m 3 / h pentru o coloană atmosferică);
- alimentarea cu căldură a sistemului de separare se realizează prin încălzirea cu foc a materiilor prime într-un cuptor tubular (coloanele principale și de vid ale AVT), injectarea de abur supraîncălzit (practic toate coloanele) și circulația unui „jet fierbinte” (coloana de top AT) ;
- această din urmă împrejurare presupune utilizarea unor zone speciale de separare pentru separarea fazelor de vapori și lichide;
- în schema de rectificare, există secțiuni de stripare la distanță, precum și refluxuri circulante, ceea ce sugerează posibilitatea organizării retragerilor laterale ale fazei lichide și intrărilor atât ale fazelor de vapori, cât și ale fazelor lichide în mai multe puncte de-a lungul înălțimii coloanei la WHB.
Apropo, citește și acest articol: Distribuitoare de lichide
Aceste caracteristici ar trebui să fie luate în considerare la alegerea designului dispozitivelor de contact în problemele de proiectare a unităților de separare a uleiului.
Principiul de funcționare al coloanei de rectificare
Proiectarea coloanei de rectificare este un vas cilindric vertical cu secțiuni transversale variate sau constante, care este utilizat pentru separarea fizică a unui amestec de hidrocarburi și obținerea produselor petroliere necesare de o calitate dată ca urmare a rectificării.
În coloană, vaporii se deplasează în sus din tavă în tavă datorită diferenței de presiune din spațiul de evaporare și din partea superioară a coloanei. Lichidul curge pe tăvi și se scurge prin gravitație.
Coloana de distilare poate fi împărțită în 3 părți funcționale:
- Secțiunea de concentrare - situată deasupra punctului de intrare a materiilor prime în aparat
- Secțiunea de alimentare - în centrul coloanei, alimentați cu materii prime placa de alimentare
- Secțiunea de decopertare - situată sub punctul de intrare a materiilor prime
Secțiunea de alimentare în coloană 
Secțiunea de concentrare 
Secțiunea de decopertare Pentru ca procesul de rectificare să continue, temperatura uleiului trebuie să fie mai mică decât temperatura aburului furnizat. Această consecință provine din proprietățile sistemului de echilibru. Dacă temperatura uleiului ar fi egală sau mai mică decât temperatura aburului, procesul de rectificare ar fi imposibil.
Procesul de rectificare poate fi efectuat numai pentru amestecuri cu diferite puncte de fierbere pentru posibilitatea efectuării unui proces de separare prin difuzie. Pentru a face acest lucru, lichidul se deplasează de sus în jos, iar vaporii - de jos în sus, pentru a asigura cel mai bun contact și interacțiune al fazelor.
Clasificarea coloanelor de distilare
Coloanele pot fi împărțite în funcție de procesul tehnologic:
- Distilarea atmosferică și în vid (ulei și păcură);
- Distilarea secundară a benzinei;
- Stabilizarea petrolului, condensurilor de gaze, benzinelor instabile;
- Fracționarea rafinăriilor, petrolului și gazelor naturale;
- Distilarea solvenților în procesele de rafinare a petrolului;
- Separarea produselor din procesele termodistructive și catalitice de rafinare a materiilor prime petroliere și a gazelor etc.;
Apropo, citește și acest articol: Aparatură coloană ambalată și cu tavă
Tipuri de dispozitive de contact pentru coloanele de redresare
Pentru a efectua procesul de rectificare în aparat coloană asigurați-vă că utilizați dispozitive de contact:
- Bătătorit;
- Păpuşă;
- Rotativ.
Coloanele rotative nu sunt utilizate pe scară largă, în timp ce coloanele poppet și împachetate sunt foarte populare.
Placă cu dispozitive de contact cu capac Video: proiectarea și funcționarea coloanei de rectificare
VA FI INTERESAT DE:
Rafinăria Atyrau a lansat lucrări de pornire la Complexul Deep Oil Refining
O coloană de distilare în vid a unității Euro + instalată la rafinăria Gazprom Neft din Moscova
Rafinăria Atyrau a procesat 4.723.647 de tone de petrol în 2017 și a depășit planul cu 1,6%
Statele OPEC convin asupra producției de petrol în acest an
Dispozitivul coloanei de rectificare este destul de complicat și este puțin probabil să fie posibil să-l simuleze acasă. Dar pe site-urile de internet specializate, puteți cumpăra o instalație funcțională la un preț foarte rezonabil, care va necesita doar o reechipare minoră a moonshine still.
Reechiparea va viza doar rezervorul de evaporare - este necesar să instalați o flanșă cu un diametru adecvat, astfel încât coloana să poată fi fixată strict vertical. Dacă nu era niciun termometru pe rezervor, va trebui să instalați unul. Este extrem de dificil să controlezi funcționarea coloanei fără a măsura temperatura pe evaporator și, în principiu, este imposibil deloc.
Cum funcționează coloana
Coloana este un schimbător de căldură și masă în care au loc procese fizice și chimice complexe. Ele se bazează pe diferența dintre punctele de fierbere ale diferitelor lichide și capacitatea de căldură latentă a tranzițiilor de fază. Sună foarte misterios, dar în practică pare puțin mai simplu.
Teoria este foarte simplă - aburul care conține alcool și diverse impurități, care fierb la temperaturi diferite, care diferă cu câteva grade, se ridică și se condensează în partea de sus a coloanei. Lichidul rezultat curge în jos și o nouă porțiune de abur fierbinte este întâlnită pe parcurs. Acele lichide cu un punct de fierbere mai mare sunt reevaporate. Iar cei care nu au avut suficientă energie termică rămân în stare lichidă.
Coloana de distilare este în mod constant într-o stare de echilibru dinamic de vapori și lichid, în multe cazuri este dificil să se separe fazele lichide și gazoase - totul fierbe și fierbe. Dar în ceea ce privește densitatea, în funcție de înălțime, toate substanțele sunt separate foarte clar - în partea de sus sunt ușoare, apoi mai grele și în partea de jos - uleiuri de fuel, restul impurităților cu temperatura ridicata fierbe apa. Separarea în fracții se realizează foarte rapid, iar această stare se menține aproape la nesfârșit, sub rezerva regimului de temperatură din coloană.
La o înălțime corespunzătoare conținutului maxim de vapori de alcool se instalează o conductă de admisie prin care se eliberează aburul și intră în condensator (frigider), de unde alcoolul curge în rezervorul de colectare. Coloana de distilare pentru strălucirea lunii funcționează încă foarte lent - selecția, de regulă, se face prin picurare, dar în același timp este asigurată nivel inalt curatenie.
Coloana funcționează la presiunea atmosferică sau puțin deasupra acesteia. Pentru a face acest lucru, în punctul superior este instalată o supapă atmosferică sau doar un tub deschis - vaporii care nu au avut timp să se condenseze părăsesc coloana. De regulă, practic nu există alcool în ele.
Condițiile componentelor vapori-lichid la diferite înălțimi ale coloanei
Graficul arată stările fixe ale componentelor vapori-lichid la diferite înălțimi ale coloanei, care pot fi controlate de temperatura la un punct dat. Partea orizontală a graficului corespunde concentrației maxime a substanței. Diviziunea nu are limite clare - linia verticală corespunde unui amestec de fracții inferioare și superioare. După cum puteți vedea, volumul zonelor de delimitare este mult mai mic decât al celor fracționate, ceea ce dă o anumită reacție în regimul de temperatură.
Dispozitiv de coloană de distilare
Baza coloanei este o țeavă verticală din oțel inoxidabil sau cupru. Alte metale, în special aluminiul, nu sunt potrivite în acest scop. Conducta este izolată din exterior cu un material cu conductivitate termică scăzută - scurgerea de energie poate perturba echilibrul stabilit și poate reduce eficiența proceselor de schimb de căldură.
Un precondensator de reflux este montat în partea superioară a coloanei. De obicei, este o bobină încorporată sau externă care răcește aproximativ 1/8 până la 1/10 din înălțimea coloanei. De asemenea, puteți găsi coloane de rectificare cu o manta de apă sau frigidere sferice complexe pe Internet. În afară de preț, nu afectează nimic altceva. Bobina clasică își face treaba bine.
Coloana „Bebeluș”
Raportul dintre cantitatea de condens extras și numărul total de reflux care se întorc în rezervor se numește raport de reflux. Aceasta este o caracteristică a unui model de coloană individuală și descrie capacitățile sale operaționale.
Cu cât raportul de reflux este mai mic, cu atât coloana este mai eficientă. La Ф = 1, coloana funcționează ca un alambic obișnuit.
Instalațiile industriale au o capacitate fracțională de separare mare, astfel încât numărul lor este de 1,1-1,4. Pentru o coloană de uz casnic, F = 3-5 este optim.
Tipuri de coloane
O coloană de distilare pentru un alambic cu lumină de lună pentru a crește punctele de contact dintre vapori și lichid, unde au loc procesele de schimb de căldură și difuzie, este furnizată cu umpluturi care măresc semnificativ aria de contact. După tipul de structură internă, coloanele sunt împărțite în poppet și ambalate. Clasificarea bazată pe performanță sau înălțime nu arată posibilități reale.
Pentru a mări suprafața de contact, în interiorul coloanei este plasată o plasă fină de oțel inoxidabil răsucite în spirală, bile mici în vrac, inele Raschig, spirale mici de sârmă. Sunt ambalate strâns sau umplute până la o înălțime de până la ¾ din lungimea coloanei, fără a ajunge la punctul de aport de alcool.
Termometrul trebuie să fie amplasat într-o zonă fără duze și să arate temperatura reală a mediului. Un termometru electronic este ales ca având cea mai mică inerție. În unele modele de coloane, zecimile de grad joacă un rol. Pentru a obține alcool pur în zona de prelevare, temperatura trebuie menținută între 72,5-77 C.
Coloana de distilare cu disc este mult mai dificil de fabricat - proiectarea capacului cu bule sau a tăvilor de sită, care sunt partiții orizontale în interior, prin care lichidul curge cu o oarecare întârziere. Pe fiecare dintre tăvi se creează o zonă de barbotare, ceea ce crește gradul de extracție a vaporilor de alcool din reflux. Uneori, coloanele de rectificare sunt numite coloane de întărire - obțin un randament de alcool de aproape sută la sută cu un minim de aditivi străini.
Coloana funcționează la presiunea atmosferică; pentru comunicarea cu mediul extern, coloana este echipată cu o supapă specială sau un tub deschis în partea superioară a structurii. Acest fapt determină una dintre caracteristicile unei coloane de distilare pentru un alambic luminos - funcționează diferit la diferite presiuni atmosferice. Regimul de temperatură variază în câteva grade (diferența de pe termometrul rezervorului și al coloanei). Raportul este stabilit experimental. Din acest motiv, cu o coloană cu element de încălzire.
Achiziționând o coloană de rectificare funcțională sau construind-o singur, puteți obține alcool de înaltă puritate fără prea multe dificultăți. Coloana este eficientă în special pentru distilarea luciului de lună obținut de la un distilator convențional.
