Ректификационная колонна устройство и принцип работы

Самая важная информация по теме: "Ректификационная колонна устройство и принцип работы" с выводами от профессионалов. В случае возникновения вопросов и при необходимости актуализации данных вы можете обратиться к дежурному юристу.

Конструкции ректификационных колонн

Ректификационные установки

Выбор конструкции ректификационных колонн зависит от техноло­гических схем, направления относительного движения газа и жидкости и способа образования поверхности контакта фаз. Взаимодействие газа (пара) и жидкости на каждой ступени может происходить в противо­токе, прямотоке или в перекрестном токе фаз. Конструкции контактных устройств со схемами взаимодействия фаз показаны на рис. 7.16.

По внутреннему устройству ректификационные колонны бывают та­рельчатыми, насадочными и роторными (с вращающимися деталями).

Рис. 7.16. Конструкции контактных устройств со схемами газа (пара) и жидкости: тарелка: а – колпачковая; а – решетчатая (сетчатая) провальная; в – ситчатая; г– каскадная промывная; д – с плоскопараллельной насадкой; е – насадочная; ж – с’ прямоточно-контактным устройством; з – вихревая: / – основание тарелки; 2 – переливы; 3 – колпачок; 4 – закручиватель потока газа; 5 –то же жидкости; 6 –листовая насадка; 7 –слои насадки; 8 –опорная ре­шетка

Тарельчатые колонны. Тарельчатым колоннам, составляющим ос­новную группу аппаратов с поверхностью контакта, образуемой в про­цессе движения потоков, свойственны общие закономерности в структуре потоков на тарелках. В свою очередь от гидродинамической струк­туры потоков определяющих перемешивание на тарелках, зависит эффективность тарельчатых колонн.

Тарельчатые колонны выполняют в виде вертикальных цилиндров, внутри которых одна под другой размещено определенное число го­ризонтальных перегородок-тарелок, обеспечивающих возможность встречного течения и контакта жидкости и пара (газа). Такого типа колонны имеют диаметр 0,5–8 м и высоту от 6 до 180 м в зависимости от вида разделяемых продуктов, производительности и т. д. В колоннах устанавливают следующие типы тарелок: провальные, колпачковые, сетчатые, клапанные, струйные и т. д. Некоторые конструкции тарелок показаны на рис. 7.17.

В колпачковой тарелке (рис. 7.16,а) пар (газ) проходит снизу че­рез паровые патрубки и выходит через прорези колпачков 3 в жид­кость, барботируя через нее. При этом на тарелке конденсируется пар -и, одновременно испаряется жидкость.

Отличительной особенностью тарельчатых колпачковых колонн яв­ляется наличие перекрестного тока между жидкостью и газом (паром). Необходимый уровень жидкости на тарелках обеспечивается сливными перегородками. Жидкость движется вдоль тарелки от питающего па­трубка к сливной перегородке и пронизывается газом, движущимся с нижней тарелки на вышележащую. В качестве сливной перегородки в колоннах используют сливные трубки или специальные порожки, вы­сота выступа которых над тарелкой определяет высоту уровня жидкос­ти на ней.

В колоннах с провальными тарелками (рис. 7.16,6) одновременно происходит барботаж пара или газа через слой жидкости и частичное «проваливание» жидкости. Газ (пар) движется снизу вверх только через часть отверстий пульсирующим потоком. Количество пропуска­ющих газ или жидкость отверстий определяется статическим давлени­ем жидкости на тарелке. Конструктивно отверстия могут выполняться круглыми, в виде параллельных щелей, укладкой круглых прутков или трубок в ряд или в виде спирали. В тарельчатых ситчатых колоннах (рис. 7.16,в) пар (газ) проходит через отверстие в тарелках снизу вверх, удерживая статическим под­пором жидкость на них. Для уменьшения уровня жидкости и умень­шения эффекта обратного перевешивания ситчатые тарелки могут быть выполнены уступами (каскадом), по которым протекает жидкость (рис. 7.16,г),

Насадочные колонны. Насадочные колонны отличаются наибольшей простотой устройства. Колонна представляет собой цилиндр с опор­ными решётками, на.которые засыпают насадку в беспорядке, навалом, В качестве насадки наиболее широко используют керамические или металлические кольца, седла; сетки и т. д. [67].

В насадочных колоннах (рис. 7.16Д е) при малых скоростях по­токов контакт между фазами осуществляется на смоченной поверхнос­ти насадки, при больших скоростях–г в свободном объеме насадки за счет диспергирования сред. Практика показала, что насадочные колон­ны работают наиболее эффективно в условиях режима «подвисания», близкого к «захлебыванию», т. е. такого режима, при котором масса задержанной на насадке жидкости становится равной силе трения газового потока с жидкостью [38]. При этом орошающая жидкость задерживается в свободном объеме, колонны в максимальном количест­ве, образуя в проходах насадки газожидкостную смесь – плотную пе­ну. Такой режим отличается тем, что небольшое увеличение скорости газа (пара) приводит к «захлебыванию» колонны вследствие преобла­дания сил трения над силами тяжести.

Оптимальный режим колонны достигается при скоростях газового (парового) потока, на 15–20% меньших скоростей, вызывающих «за­хлебывание». В этих условиях тепло- и массообмена становится наибо­лее эффективным. При орошении насадочной колонны жидкостью гид­равлическое сопротивление ее увеличивается с ростом плотности потока газа (пара) и плотности орошения и достигает максимума при режиме «захлебывания».

Роторные и центробежные колонны. Роторные ректификационные колонны представляют собой аппараты, в которых разделение реагиру­ющих между собой потоков пара и жидкости с образованием межфазо­вого контакта осуществляется при воздействии на эти потоки вращаю­щегося устройства (ротора). По способу создания поверхности меж­фазового контакта роторные колонны разделяются на две группы: роторные распылительного типа и пленочные (рис. 7.16,ж, з).

В роторных колоннах распылительного типа вращающийся ротор распределяет в объеме колонны или ее отдельной ступени жидкость в виде струй и капель, что вызывает образование; развитой поверхности межфазового контакта. Под действием вращательного движения повы­шается турбулизация паровой фазы, что интенсифицирует процесс массообмена.

В пленочных роторных колоннах жидкая фаза с помощью ротора распределяется по твердой поверхности, образуя пленку. Ротор служит не только для распределения жидкой фазы, но и для, активной турбулизации паровой фазы. В некоторых конструкциях пленочных роторных колонн турбулизирующее воздействие ротора передается также и на жидкую фазу. Для колонн обоих типов характерны низкие гидравли­ческие сопротивления и высокие коэффициенты массоотдачи.

К недостаткам роторных колонн можно отнести ограниченность их высоты и диаметра (из-за сложности, изготовления и требований, предъ­являемых к прочности и жесткости ротора), а также высокие эксплуа­тационные расходы на привод ротора.

Пленочные колонны.Пленочные колонны выполняют в виде отдель­ных труб или системы труб по типу кожухотрубчатого теплообменника. В настоящее время эти аппараты применяются для ректификации под вакуумом смесей, обладающих малой термической стойкостью (напри­мер, различные мономеры и полимеры, а также другие продукты органического синтеза). По конструкции пленочные колонны аналогичны перегонным аппаратам.

Контрольные вопросы

1. В чем отличие перегонки жидких смесей от выпаривания?

2. Какие виды перегонки Вы знаете? Чем перегонка отличается от ректификации?

3. Назовите основные аппараты, которыми различаются перегонные и ректифи­кационные установки.

4. Какие смеси подчиняются закону Дальтона, а какие – закону Дальтонаи Рауля?

5. Что такое азеотропная смесь? Каким образом можно разделить азеотропную смесь на составляющие компоненты?

6. Какое различие между идеальными и реальными смесями? Что выражает коэф­фициент активности

7. Как определяется движущая сила процесса массопередачи в перегонных и рек­тификационных установках?

8. Укажите соотношение между kxи ky. Какова физическая сущность тангенса угла наклона линии равновесия?

Читайте так же:  Расчет надбавки за выслугу лет военнослужащим

9. Какая взаимосвязь между числом единиц переноса и средней движущей силой массопереноса?

10. Какова физическая сущность доли отгона е при перегонке? Как она зависит от температура и давления?

11. Какие методы разделения смесей применяют при ректификации?

12. Какие допущения ; делаются при расчете ректификационных колонн дляраз­деления бинарных смесей? Оцените погрешность при их расчете.

13. Сформулируйте физическую интерпретацию числа единиц переноса и уравнений рабочих линий.

14. Составьте общее уравнение материального баланса для ректификационной ко­лонны по низкокипящему компоненту.

15. Поясните физический смысл минимального, оптимального и рабочего флегмовых чисел.

Глава восьмая

Дата добавления: 2014-11-29 ; Просмотров: 4183 ; Нарушение авторских прав? ;

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

Источник: http://studopedia.su/13_26502_konstruktsii-rektifikatsionnih-kolonn.html

Ректификационная колонна для самогонного аппарата

Опытные самогонщики знакомы с множеством видов самогонных аппаратов, но выше всех их они ставят ректификационную колонну. Да, ее сложно изготовить самостоятельно и также сложно использовать в домашних условиях, но что мешает купить колонну промышленного изготовления? Благо на рынке различных моделей ректификационных колонн очень много.

Но одной покупки для получения хорошего продукта недостаточно. Самогонщик должен знать, как устроена ректификационная колонна и принципы ее работы. Эта статья поможет узнать об этом.

Что такое дистилляция алкоголя?

Под дистилляцией понимает процесс перегона перебродившей смеси в летучие компоненты, которые затем конденсируются и превращаются в самогон. Этот процесс по своей сути примитивен. Вода закипает при 100 ° С, а спирт начинает испаряться при 78 ° С. Достаточно нагревать брагу, но не доводить до кипения, чтобы спирт начал испаряться. После этого он конденсируется в виде самогона. Полученный продукт снова можно перегнать, чтобы получить еще более крепкий самогон.

Примечателен тот факт, что в примитивных ректификационных аппаратах первые 100 мл самогона обладают наибольшей крепостью. Однако, помимо высокого содержания спирта в этой жидкости очень много вредных веществ:

По этой причине опытные самогонщики первые миллилитры ректификационного спирта выливают или используют как средство для розжига. Пить этот раствор очень опасно для здоровья.

Первые 100 г дистиллята, полученного в домашних условиях, называются головой.

При ректификации спирта в перегонном кубе концентрация спиртовых паров при нагревании постепенно уменьшается. Определить уровень снижения спиртовых паров можно по температуре спиртовой колонне. Не стоит ждать, когда она сильно нагреется. Тогда из перегонного куба начнет испаряться вода.

На завершающем этапе ректификации появляется еще одна непригодная для употребления часть спирта. Речь идет о хвостах, содержащих метанол и сивушные масла. Узнать хвост можно по неприятному запаху. Он появляется тогда, когда крепость самогона на выходе из ректификационной колонны падает до 40%. Хвосты вовсе не обязательно выливать. Их можно перегнать повторно.

Виды дистилляции

Этот процесс бывает 2-х видов:

При простой дистилляции головы и хвосты не отсекаются. Оставшаяся после ректификации в перегонном кубе брага обычно называется бардой, реже кубовым остатком. Полученный продукт – дистиллятом. В таком продукте процентное содержание спирта обычно не превышает 30%. Количество вредных примесей в таком самогоне значительно превышает норму. Поэтому он требует повторной перегонки.

Фракционная дистилляция называется так потому, что из выходящий их самогонного аппарата продукт делится на 3 части:

Первую и третью части отсекают. Остается вторая часть, пригодная к употреблению. Ее крепость может колебаться от 50 до 70%. Качество такого продукта относительно высокое.

Что такое ректификация?

Дистилляция и ректификация суть одно и то же. Вот только при использовании полноценной ректификационной колонны на выходе получается не дистиллят, а этиловый спирт.

Ректификационная колонна для самогонного аппарата позволяет разделить бражный спирт на составные части и получить на выходе чистый продукт без запаха, присущего сивушным маслами, ацетону и метанолу.

Благодаря ректификатору самогонщик может в домашних условиях своими руками изготавливать настойки и другие алкогольные напитки, по качеству не уступающие тем, что продаются в магазинах.

Естественно, ректификационную колонну можно использовать в качестве простого дистиллятора, для получения обычного самогона.

Главное отличие дистилляции от ректификации заключается в характеристиках конечного продукта. Ректификатор позволяет получить чистый спирт, но для него нужен спирт-сырец. Последний можно получить только перегоном браги в самогонном аппарате. То есть, ректификатор и самогонный аппарат должны использоваться вместе.

Также следует понимать, что из самогонного аппарата получается продукт, обладающий вкусом и запахом исходного сырья, ректификационная колонна выдает спирт с нейтральным вкусом и запахом.

Принцип работы ректификационной колонны

Схему ректификационной колонны можно найти в интернете. Согласно ей, ректификатор состоит из следующих частей:

  • Испарительный куб, в котором хранится и нагревается сырье.
  • Колонна, внутри которой за счет специальной насадки происходят процессы тепломассообмена.
  • Дефлегматор.
  • Узел отбора дистиллята в ректификационной колонне.

Чтобы понять устройство ректификационной колонны нужно понять принцип работы каждого ее элемента.

Испарительный куб

Это емкость для хранения и нагрева браги или дистиллята. При нагреве кубовая жидкость испаряется и потихоньку поднимается вверх по колонне. В верхней части ректификатора происходит разделение жидкости на отдельные фракции.

Нередко куб является основанием колонны. Его можно нагревать как на газовой, так и на электрической плите. В некоторых моделях куба используется нагревательный элемент – ТЭН.

При изготовлении спирта в перегонном кубе изначально перегоняется брага. Так можно получить спирт сырец, необходимый для последующей ректификации.

Куб, изготовленный в промышленных условиях, обязательно имеет встроенный термометр, позволяющий контролировать температуру браги. Как правило, сырье в кубе сначала нагревают до 70 ° С и только после этого подают в колонну охлаждающую жидкость.

Царга

Это центральная часть колонны, в которой происходят процессы темпломассобмена.

Ее работа выглядит следующим образом:

  • Брага в кубе начинает испаряться и поднимается вверх по колонне, в верхней части которой установлен холодильник.
  • Дефлегматор обеспечивает конденсацию спиртовых паров.
  • Полученный дистиллят после конденсации спускается вниз по спиртовой колонне.
  • Во время опускания дистиллят сталкивает с паром. Происходит тепломассобмен, в результате которого в верхнюю часть колонны поднимается наиболее испаряемая часть фракции.
  • Она конденсируется и уходит в канал отбора.

Укрепляющая колонна может состоять из нескольких царг. Кроме того, нужно учитывать тот факт, что при увеличении высоты колонны процессы тепломассобмена становятся более активными. Это позволяет получить на выходе более ректификованный спирт.

Существует разновидность этого устройства под названием «торнадо». Она отличается от обычного ректификатора тем, что ее стенки подогреваются. Такой подход заставляет флегму испаряться непосредственно со стенок до момента контакта с холодильником. Это позволяет ускорить процесс ректификации и получить более чистый продукт.

Ректификационная насадка

Она состоит из 2-х частей:

  • Узел отбора спирта. Если ректификатор изготовлен промышленным способом, то узел снабжается смотровым стеклом, позволяющим визуально определять скорость отбора спирта. К этому элементу спиртовой колонны можно подключить термометр для контроля температуры.
  • Дефлегматор. Его нередко называют холодильником. Он располагается в самой верхней части ректификационной колонны. В нем собираются самогонные пары и превращаются во флегму. Последняя опускается вниз и обогащается спиртовыми парами, поднимающимися вниз. После попадания в узел отбора наиболее испаряемая часть флегмы выводится наружу.
Читайте так же:  Приказ по электронным листкам нетрудоспособности образец в 2020 году

Современные ректификационные колонны нередко оснащаются автоматическими блоками управления ректификацией. Этот прибор позволяет по заданной программе отделять хвостовую и пищевую части. В результате самогонщик может не сидеть все время около самогонного аппарата и делать отбор своими руками. Аппарат, благодаря БУРу сделает все сам.

Можно ли сделать полноценную ректификационную колонну своими руками?

Сделать самогонный аппарат с ректификационной колонкой можно в домашних условиях. Но стоит ли это делать? Экономия средств будет незначительной. Кроме того, из-за того, что дома сложно выдержать все необходимые параметры можно столкнуться с захлебыванием домашнего аппарата во время производства ректификатного спирта.

Происходит это из-за несоблюдения геометрических параметров устройства, в результате чего максимальная скорость движения пара превышается. Это приводит к скоплению жидкости в центральной части колонны, в результате чего тепломассобменные процессы прекращаются. Давление внутри царги растет. Самогонщик начинает слышать бульканье внутри аппарата.

К этой проблеме, кроме конструктивных недостатков, могут приводить следующие причины:

  • Излишний нагрев самогонного аппарата.
  • Переполнение перегонного куба.
  • Засорение нижней части укрепляющей колонны.
  • Перегонка в условиях низкого атмосферного давления.

Чтобы избежать этих проблем, ректификационный аппарат лучше купить, чем делать своими руками.

Источник: http://vse-vino.ru/oborudovanie/rektifikatsionnaya-kolonna-dlya-samogonnogo-apparata

Ректификационная колонна

Ректификационная колонна пожалуй лучший вариант для изготовления качественного самогона в домашних условиях. Этот аппарат поможет максимально избавиться от вредных примесей и получить продукт, который и самому будет пить приятно и друзей угостить не стыдно. Стоит ректификационная колонна конечно недешево, но изготовить ее можно и своими руками. Главное в этом деле – учесть опыт профессионалов.

Устройство и принцип работы устройства

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

Лучший вариант для изготовления самогона-ректификационная колонна

В целом процесс ректификации осуществляется в несколько этапов:

  • пары поднимаются вверх по царге, и на пути к дефлегматору частично охлаждаются;
  • в охладителе примеси и вода конденсируются и стекают обратно в куб;
  • этот процесс достаточно простой, повторяется циклично, позволяет отделить сивушные примеси от легких паров спирта, и не дать им попасть в конечный продукт.

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

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

  • в первой – происходит испарение исходной смеси;
  • во второй – испарение жидкости, поступившей из пара первой ступени и т.д.

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

Сравнительный анализ дистилляции и ректификации

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

  • дистиллят сохраняет оттенок (вкус и запах) исходного продукта, даже после многократной перегонки и позволяет получить такие напитки, как кальвадос (из яблок) или коньяк (из винограда);
  • ректификат – это натуральный спирт, который в дальнейшем может быть использован для приготовления наливок, настоек или для употребления в исходном виде.

Избавиться от вредных примесей поможет данный аппарат

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

Разновидности контактных устройств

Теоретическая тарелка

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

Физическая тарелка

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

Насадки

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

Свойства

Материал и размеры

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

Только пищевая сталь используется для составных частей ректификационной колонны

Система нагрева

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

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

Контроль процесса

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

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

Производительность

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

От нагрева зависит качество получаемого спирта

Влияние давления

Видео (кликните для воспроизведения).

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

Стоит ли изготавливать своими руками

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

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

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

Инструкция по самостоятельному изготовлению

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

Читайте так же:  Справка для заполнения декларации о доходах

Ректификационная колонна своими руками

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

Для изготовления понадобится следующее:

  • скороварка для перегонного куба;
  • труба для царги. Толщина стенки 1-1,5 мм, высота в сборе 1,3-1,5 м. Следует помнить, что флегмовое число ректификационной колонны, а соответственно ее последующая производительность и качество спирта, зависит от высоты царги. Лучше всего сделать трубу сборной, это позволит чистить ее время от времени;
  • дефлегматор лучше всего его заменит обычный термос;
  • холодильник – емкость с помещенными в него медными трубками для циркуляции холодной воды;
  • насадки – около 40 металлических губок для мытья посуды;
  • соединительные элементы (гайки, шайбы).

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

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

Последовательность сборки:

  • трубу (царгу) разрезают на две равные части и соединяют друг с другом при помощи переходника;
  • нижнюю часть трубы (которая впоследствии будет присоединена к перегонному кубу) оборудуют сеткой и ограничителем, чтобы насадки не выпали в куб с брагой;
  • металлические губки режут на мелкие части (примерно по 4-5 мм) и засыпают их в трубу, затем перекрывают сеткой и ставят ограничитель. Нижнюю часть трубы с насадками необходимо утеплить любым изоляционным материалом;
  • на вторую часть трубы необходимо припаять дефлегматор с двумя трубками и выводами (один для ввода холодной воды, другой для вывода);
  • в верхней части трубу закрывают крышкой с отверстием для присоединения трубки связи с атмосферным давлением;
  • На расстоянии 20 мм от нижнего края трубы отводят патрубок для спирта, а непосредственно под ним пластину для сбора флегмы;
  • Собранную колонну соединяют с холодильником при помощи шланга (желательно из силикона).

Читайте также:

Схема ректификационной колонны

Почему аппарат может захлебываться

При неправильной эксплуатации аппарата может произойти такое явление как «захлебывание», это значит, что флегма стекает в перегонный куб очень медленно или процесс движения прекращается, в результате происходит ее накопление и колонна захлебывается.

Причины могут быть следующие:

  • перепад напряжения (в случае использования ТЭНов);
  • брызгоунос (переполнение емкости брагой);
  • падение атмосферного давления;
  • перегрев

Справка: если колонна изготовлена кустарным способом, причиной захлебывания могут быть ее некорректные пропорции.

Безусловно, изготовить ректификационную колонну своими руками, способную дать на выходе качественный напиток, возможно. Но отнестись к процессу ее изготовления нужно с максимальной ответственностью, чтобы в дальнейшем, когда она будет работать, не подвергнуть опасности себя и своих близких.

Источник: http://alcdrink.ru/prochee/rektifikacionnaja-kolonna

Устройство и принцип работы ректификационной колонны

Во времена технической революции XIX века, таким развивающимся индустриям, как парфюмерная, химическая и фармацевтическая, требовалось большое количество хорошо очищенного этилового спирта, что привело к созданию устройства, под названием ректификационная колонна, позволяющего производить 96% спирт в промышленных масштабах. Впервые такое устройство появилось во Франции в 1867г.

В прошлом ректификационная колонна – это многометровая конструкция, которая устанавливалась только на спирт заводах, применять ее в домашнем самогоноварении было невозможно.

Но человеческая мысль не стоит на месте, и в наше время колонны, применяемые в домашних условиях, переживают настоящий бум популярности – они компактные и довольно безопасные. Они легко помещаются на любой кухне, а для их использования не требуется открытый огонь.

Понятие процесса ректификации

Ректификация — разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся температурами кипения, путём многократных испарений жидкости и конденсации паров.

Суть этого процесса в самогоноварении состоит в разделении многокомпонентного вещества, на отдельные компоненты (спирты, вода, альдегиды, сивушные масла и пр.) в процессе тепломассообмена за счет разниц температур кипения и массы компонентов, участвующих в процессе ректификации в самогонных аппаратах.

В результате нагрева пар из куба попадает в колонну, проходит в дефлегматор, где охлаждается и стекает вниз. В нижней части ректификационной колонны стекающая вниз флегма встречается со спиртосодержащим паром и взаимодействуют на поверхности контактных элементов – наполнителем колонны. В результате, пар забирает из жидкости спирт и продолжает движение вверх, а флегма с минимальным содержанием спирта стекает обратно в куб.

Ректификационная колонна и её конструкция

Ректификационная колонна – это устройство, предназначенное для разделения многокомпонентного спиртового раствора браги на фракции по температуре кипения.

Конструкция ректификационной колонны представляет собой полую трубу – царгу из нержавеющей стали или меди, диаметром 1,5 или 2 дюйма, дополненную насадками или тарелками. Конструкция может состоять из нескольких царг, суммарная высота конструкции может достигать 1,5 – 2 метра. Чем выше конструкция, тем медленнее отделяются примеси, тем выше чистота и крепость продукта.

Насадки (контактные элементы) — это внутренний наполнитель царги в виде стеклянный или керамических шариков, спирально-призматических элементов или сеток из нержавеющей стали или меди, цель которых максимально увеличить площадь, по которой стекает флегма в перегонный куб.

Cовременная бытовая ректификационная колонна, в зависимости от конструкции, может состоять из дополнительных элементов. Рассмотрим один из вариантов конструкции:

Источник: http://domsamogona.ru/blog/ustroystvo-i-printsip-raboty-rektifikatsionnoy-kolonny/

Насадочная ректификационная колонна

Насадочные ректификационные колонны менее эффективны, по сравнению с тарельчатыми. При равенстве рабочих объёмов колонн, площадь поверхности контакта фаз в насадочной колонне будет меньше, чем в тарельчатой. Кроме того, неравномерность стекания жидкости по насадке ограничивает диаметр насадочных колонн (диаметр насадочных колонн не превышает 2,8 м, диаметр тарельчатых колонн достигает 4 м). Всё это существенно ограничивает использование насадочных колонн в ректификации. Однако при небольших производительностях насадочные колонны востребованы из-за своей простоты изготовления и низкой стоимости.

На рис. 41. изображена ректификационная установка с насадочной колонной. Принцип работы этой установки аналогичен принципу работы установки с тарельчатой колонной. Отличие заключается в том, что создание поверхности контакта фаз происходит не за счёт барботажа пара через жидкость на тарелках, а за счёт плёночного течения жидкости по насадке.

Жидкая фаза, образованная флегмой в верхней части колонны, и совместно исходной смесью и флегмой в нижней части колонны, стекает по насадке, взаимодействуя с движущейся противотоком паровой фазой. Для увеличения равномерности орошения насадки, она разбита на слои, каждый из которых опирается на свою опорную решётку, что также предотвращает разрушение хрупких элементов насадки под её весом. Между слоями насадки установлены перераспределительные тарелки, обеспечивающие равномерность орошения сегментов насадки. Для доступа к насадке каждый её слой снабжён загрузочным и разгрузочным люком.

Читайте так же:  Регулярные перевозки пассажиров и багажа автомобильным транспортом в 2020 году

Экстрактивная и азеотропная ректификация

Уровень трудности разделения смесей может быть оценён с помощью относительной летучести, для идеальных растворов равной отношению давлений насыщенных паров компонентов. Если относительная летучесть незначительно превышает единицу, смесь является трудно разделяемой. Для разделения такой смеси целесообразно использование методов, основанных на введении в разделяемую смесь дополнительного компонента, называемого разделяющим агентом, который позволяет изменять относительную летучесть компонентов.

При экстрактивной ректификациидобавляемый компонент лучше растворяет (связывая) один из компонентов разделяемой смеси с близкими летучестями. При этом понижается давление насыщенных паров лучше растворимого в разделяющем агенте компонента. Второй компонент разделяемой смеси, плохо растворимый в разделяющем агенте, в результате будет иметь большее давление насыщенных паров. Благодаря этому увеличивается относительная летучесть в системе. Резкое увеличение относительной летучести при этом облегчает разделение исходных компонентов. Добавляемый компонент остаётся в кубовой жидкости вместе с менее летучим компонентом, что влечёт за собой необходимость дополнительного разделения кубовой жидкости, для извлечения из неё добавляемого компонента.

Рис. 41. Насадочная ректификационная колонна с кипятильником и дефлегматором:

1 – сегменты насадки, 2 – тарелка питания, 3 – перераспределительная тарелка, 4 – люки для загрузки насадки, 5 – люки выгрузки насадки, 6 –кипятильник, 7 – дефлегматор, 8 – флегмоделитель

При азеотропной ректификациидобавляемый компонент образует с компонентами разделяемой смеси один или несколько азеотропов. Поскольку смеси азеотропного состава обычно более летучи, чем образующие их компоненты, то добавляемый компонент уходит в дистиллят, унося с собой преимущественно один из разделяемых компонентов. Полученный таким путём дистиллят в дальнейшем разделяют, выделяя из него добавляемый компонент.

Наиболее сложной задачей при использовании методов экстрактивной и азеотропной ректификации является выбор добавляемого компонента, который должен удовлетворять следующим условиям:

1) обеспечивать возможно большее повышение относительной летучести разделяемых компонентов;

2) достаточно легко регенерироваться (извлекаться из кубовой жидкости при экстрактивной ректификации и из дистиллята при азеотропной ректификации);

3) обладать достаточной растворимостью в разделяемой смеси для предотвращения расслаивания жидкости при температурном режиме в колонне;

4) быть безопасным в обращении, доступным и дешёвым, термически стабильным.

Если в качестве добавляемого компонента используют растворимые твёрдые вещества, то такой процесс разделения называют солевой ректификацией.

Источник: http://studfile.net/preview/6658339/page:13/

13.Сложная ректификационная колонна (схема)

Рис. IV-31. Схема сложной колонны для ректификации четырехкомпонентной смеси:

В такой сложной колонне процесс протекает следующим образом. Флегма, образованная при конденсации паров на верху колонны, последовательно перетекает с тарелки на тарелку . достигнув нижней тарелки этой колонны, флегма делится на два потока. Один поток отводится в отпарную секцию колонны III, где получается продукт Wm. Второй поток флегмы перетекает на верхнюю тарелку колонны II, являясь орошением для этой колонны.

Пары G’m из отгонной секции колонны III возвращаются под нижнюю тарелку концентрационной части этой колонны. Аналогично протекает процесс и в других колоннах II и /.

14.Классификация ректификационных колонн

Классификация ректификационных колонн по назначению:

Полная (питание в середине)

Отгонная (питание сверху вместо флегмы; высокая чистота ВКК)

Концентрационная (питание снизу; высокая чистота НКК)

Сложная (боковые погоны; возможно использование циркуляционного орошение по высоте колонны)

По способу подвода тепла в колонну:

Выносной теплообменник (С естественной циркуляцией, С принудительной циркуляцией)

По способу отвода тепла из колонны:

С применением парциального конденсатора

Острого (холодного) орошения (исп. насос)

Циркуляционного ороше­ния (исп. насос)

По давлению в колонне:

Атмосферные (фракции кипящие 30-150 °С)

Вакуумные (для разделения высококипящих)

Повышенного давления (применяют, когда разделяемая смесь при атмосферном давлении находится в газообразном состоянии)

По типу контактных устройств:

15.Ректификация, назначение процесса, способы осуществления процесса ректификации. Простая ректификационная колонна Простые ректификационные колонны обеспечивают разделение исходной смеси (сырья) на два продукта: ректификат (дистиллят), выводимый с верха колонны в парообразном состоянии, и остаток — нижний жидкий продукт ректификации.

Процесс ректификации предназначен для разделения жидких неоднородных смесей на практически чистые компоненты или фракции, которые различаются по температуре кипения. Физическая сущность ректификации, протекающей в процессе перегонки нефти, заключается в двухстороннем массо — и теплообмене между потоками пара и жидкости при высокой турбулизации контактирующих фаз. В результате массообмена отделяющиеся от горячей жидкости пары обогащаются низкокипящими, а жидкость высококипящими компонентами.

Ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осуществляется в противотоке пара и жидкости. При ректификации паров жидкое орошение создается путем конденсации части парового потока вверху колонны, а паровое орошение при ректификации жидкости — путем испарения части ее внизу колонны.

Конструкция, аппаратов, предназначенных для ректификации, зависит от способа организации процесса в целом и способа контакта фаз. Наиболее простая конструкция ректификационных аппаратов при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести, на установках первичной перегонки нефти основным аппаратом процесса ректификации является ректификационная колонна — вертикальный аппарат цилиндрической формы. Внутри колонны расположены тарелки — одна над другой. На тарелке происходит контакт жидкой и паровой фаз. При этом наиболее легкие компоненты жидкого орошения испаряются и вместе с парами устремляются вверх, а наиболее тяжелые компоненты паровой фазы, конденсируясь, остаются в жидкости. В результате в ректификационной колонне непрерывно идут процессы конденсации и испарения.

Колонна включает в себя ректификационную часть 9 и дефлегматор колонны 10. Ректификационная часть колонны представляет собой трубу 11, покрытую снаружи теплоизоляцией 12 и заполненную внутри контактными элементами 13. Дефлегматор колонны представляет собой систему патрубков 3 к которой в соответствии со схемой подсоединены: термометр 6, конденсатор 2, охладитель 14 и регулятор отбора 15.

Источник: http://studfile.net/preview/2474574/page:3/

§ 13.2 Ректификационные колонны: их устройство и работа

Как было сказано выше, ректификация осуществляется в специальных аппаратах — ректификационных колоннах, которые являются основными элементами ректификационных установок.

Процесс ректификации может осуществляться периодически и непрерывно, независимо от типа и конструкции ректификационных колонн. Рассмотрим процесс непрерывной ректификации, с помощью которого происходит разделение жидких смесей в промышленности.

Ректификационная колоннавертикальный цилиндрический аппарат со сварным (или сборным) корпусом, в котором расположены массо- и теплообменные устройства (горизонтальные тарелки 2 или насадка). В нижней части колонны (рис. 13.3) имеется куб 3, в котором происходит кипение кубовой жидкости. Нагревание в кубе осуществляется за счет глухого пара, находящегося в змеевике или в кожухотрубчатом подогревателе-кипятильнике. Неотъемлемой частью ректификационной колонны является дефлегматор 7, предназначенный для конденсации пара, выходящего из колонны.

Ректификационная тарельчатая колонна работает следующим образом. Куб постоянно подогревается, и кубовая жидкость кипит. Образующийся в кубе пар поднимается вверх по колонне. Предварительно нагревается до кипения исходная смесь, подлежащая разделению. Она подается на питательную тарелку 5, которая делит колонну на две части: нижнюю (исчерпывающую) 4 и верхнюю (укрепляющую) 6. Исходная смесь с питательной тарелки стекает на нижележащие тарелки, взаимодействуя на своем пути с, движущимся снизу вверх паром. В результате этого взаимодействия пар обогащается легколетучим компонентом, а стекающая вниз жидкость, обедняясь этим компонентом, обогащается труднолетучим. В нижней части колонны идет процесс извлечения (исчерпывания) легколетучего компонента из исходной смеси и переход его в пар. Некоторая часть готового продукта (ректификата) подается на орошение верхней части колонны.

Читайте так же:  Решение суда отмене алиментов

Жидкость, поступающую на орошение верха колонны и перетекающую по колонне сверху вниз, называют флегмой. Пар, взаимодействуя с флегмой на всех тарелках верхней части колонны, обогащается (укрепляется) легколетучим компонентом. Пар, выходящий из колонны, направляется в дефлегматор 7, в котором осуществляется его конденсация. Образующийся дистиллят делится на два потока: один в виде продукта направляется на дальнейшее охлаждение и на склад готовой продукции, другой направляется обратно в колонну в качестве флегмы.

Важнейшим элементов тарельчатой ректификационной колонны является тарелка, поскольку именно на ней происходит взаимодействие пара с жидкостью. На рис. 13.4 изображена схема устройства и работы колпачковой тарелки. Она имеет дно 1, герметически соединенное с корпусом колонны 4, паровые патрубки 2 и сливные патрубки 5. Паровые патрубки предназначены для пропускания поднимающихся с нижней тарелки паров. По сливным патрубкам жидкость стекает с вышележащей тарелки на нижележащую. На каждый паровой патрубок монтируется колпачок 3, с помощью которого пары направляются в жидкость, барботируют через нее, охлаждаются и частично конденсируются. Дно каждой тарелки обогревается парами нижележащей тарелки. Кроме того, при частичной конденсации пара выделяется тепло. За счет этого тепла жидкость на каждой тарелке кипит, образуя свои пары, которые смешиваются с парами, поступившими с нижележащей тарелки. Уровень жидкости на тарелке поддерживается с помощью сливных патрубков.

Рис. 13.3. Схема ректификацион­ной колонны: / — корпус; 2 — тарелки; 3 — куб; 4, 6 — исчерпывающая и укрепляющая части колонны; 5—питательная тарелка; 7 — дефлегматор

Процессы, протекающие на тарелке, можно описать следующим образом (см. рис. 13.4). Пусть на тарелку поступают пары состава Л с нижней тарелки, а с верхней тарелки по переливной трубке стекает жидкость состава В. В результате взаимодействия пара А с жидкостью В (пар, барботируя через жидкость, частично ее испарит, а сам частично сконденсируется) образуется новый пар состава С и новая жидкость состава D, находящиеся в равновесии. В результате работы тарелки новый пар С богаче легколетучим веществом по сравнению с поступившим с нижней тарелки паром А, то есть на тарелке пар С обогатился легколетучим веществом. Новая жидкость D, наоборот, стала беднее легколетучим веществом по сравнению с поступив­шей с верхней тарелки жидкостью В, то есть на тарелке жидкость обедняется легколетучим и обогащается труднолетучим компонентом. Короче, работа тарелки сводится к обогащению пара и обеднению жидкости легколетучим компонентом.

Рис. 13.4. Схема устройства и работы колпачковой тарелки: /— дно тарелки; 2—паровой патрубок;

3— колпачок; 4 — корпус колонны; 5 — сливной патрубок

Рис. 13.5. Изображение работы ректификационной тарелки на диаграмме ух: 1 — равновесная кривая;

2 — линия рабочих концентраций

Тарелка, на которой достигается состояние равновесия между поднимающимися с нее парами и стекающей жидкостью, называется теоретической. В реальных условиях из-за кратковременного взаимодействия пара с жидкостью на тарелках не достигается состояние равновесия. Разделение смеси на реальной тарелке идет менее интенсивно, чем на теоретической. Поэтому для выполнения: работы одной теоретической тарелки требуется больше чем одна реальная тарелка.

На рис. 13.5 изображена работа ректификационной тарелки с использованием диаграммы ух. Теоретической тарелке соответствует заштрихованный прямоугольный треугольник, катетами ко­торого являются величина приращения концентрации легколетучего компонента в паре, равная усyа, и величина уменьшения концентрации легколетучего компонента в жидкости, равная xBxD. Отрезки, соответствующие указанным изменениям концентраций, сходятся на равновесной кривой. Тем самым предполагается, что фазы, покидающие тарелку, находятся в состоянии равновесия. Однако в действительности состояние равновесия не достигается, и отрезки изменения концентраций не достигают равновесной кривой. То есть рабочей (действительной) тарелке будет соответствовать меньший треугольник, чем тот, который изображен

Конструкции тарелок ректификационных колонн весьма разнообразны. Рассмотрим кратко основные из них.

Колонны с колпачковыми тарелками широко применяются в промышленности. Использование колпачков обеспечивает хороший контакт между паром и жидкостью, эффективное перемешивание на тарелке и интенсивный массообмен между фазами. По форме колпачки могут быть круглыми, многогранными и прямоугольными, тарелки — одно- и многоколпачковыми.

Тарелка с желобчатыми колпачками показана рис. 13.6. Пар с нижней тарелки проходит в зазоры и попадает в верхние (опрокинутые) желоба, которые направляют его в нижние желоба, заполненные жидкостью. Здесь пар барботирует через жидкость, что обеспечивает интенсивный массообмен. Уровень жидкости на тарелке поддерживается переливным устройством.

Колонны с ситчатыми тарелками показаны на рис. 13.7. Тарелки имеют большое количество отверстий малого диаметра (от 0,8 до 3 мм). Давление пара и скорость его прохода через отверстия должны находиться в соответствии с давлением жидкости на тарелке: пар должен преодолевать давление жидкости и препятствовать ее утечке через отверстия на нижележащую тарелку. Поэтому ситчатые тарелки требуют соответствующего регулирования и весьма чувствительны к изменению режима. В случае уменьшения давления пара жидкость с ситчатых тарелок уходит вниз. Ситчатые-тарелки чувствительны к загрязнениям (осадкам), которые могут забивать отверстия, создавая условия образования повышенных давлений. Все это ограничивает их применение.

Насадочные колонны (рис. 13.8) отличаются тем, что в них роль тарелок выполняет так называемая «насадка». В качестве насадки используют специальные керамические кольца (кольца Рашига), шарики, короткие трубки, кубики, тела седловидной, спиралевидной и т. п. формы, изготовленные из разнообразных материалов (фарфора, стекла, металла, пластмассы и др.).

Пар поступает в нижнюю часть колонны из выносного кипятильника и движется вверх по колонне навстречу стекающей жидкости. Распределяясь по большой поверхности, образуемой насадочными телами, пар интенсивно контактирует с жидкостью, обмениваясь компонентами. Насадка должна иметь большую поверхность в еди­нице объема, оказывать малое гидравлическое сопротивление, быть стойкой к химическому воздействию жидкости и пара, обладать высокой механической прочностью, иметь невысокую стоимость.

Насадочные колонны имеют небольшое гидравлическое сопротивление, удобны в эксплуатации: легко опорожняются, промываются, продуваются, очищаются.

Рис. 13.6. Тарелка с желобчатыми колпачками: а — общий вид; б — продольный разрез; в — схема работы тарелки

Рис. 13.7. Схема устройства ситчатой тарелки: / — корпус колонны; 2 — тарел­ка; 3— сливная труба; 4— гидравлический затвор; 5 — отверстия

Рис. 13.8. Схема насадочной ректификационной колонны: 1 — корпус; 2— ввод начальной смеси; 3 — пар; 4 — орошение; 5 — решетка; 6 — насадка; 7—отвод высококипящего продукта j-. 8 — выносной кипятильник

Видео (кликните для воспроизведения).

Источник: http://studfile.net/preview/6459204/page:51/

Ректификационная колонна устройство и принцип работы
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here