Про укрепление и разделение или «как работает колонна?»

12 комментариев

Хотя чаще всего этот вопрос звучит «как работает укрепляющая пленочная колонна?», я намеренно не стал разделять в заголовке колонны пленочные (бражные) и насадочные (собственно ректификационные). Дело в том, что с принципиальной точки зрения, суть их работы одинакова. Давайте начнем все же с рассмотрения работы пленочной колонны с паровым отбором.

Возьмем для рассмотрения  разрез дефлегмирующей части колонны.

Дефлегматор в разрезеТут показан момент работы колонны в начале процесса, когда в дефлегматор подается полный поток охлаждения, и происходит полная утилизация подаваемой в куб мощности нагрева. Колонна, как говорится, работает на себя. Это означает, что температура жидкости в кубе уже достигла температуры кипения, соответствующей спиртуозности, но на отбор ничего не проходит, так как весь пар конденсируется дефлегматором и возвращается в куб. Для простоты понимания, примем, что в составе кубовой жидкости имеются три фракции с температурами кипения соответственно  t 1 t 2, и tпо возрастанию. Соответственно, фракция 1 закипает раньше, чем 2, а фракция 3 закипает последней.

Сконденсировавшаяся на внутренней поверхности дефлегматора на определенной его высоте (в зоне, где температура пара сравнивается с температурой конденсации определенной фракции) флегма образует пленку, равномерно покрывающую поверхность трубы и стекает вниз. Навстречу ей по центру колонны поднимается горячий пар, который взаимодействует с пленкой, постепенно нагревая ее. Наступает момент, когда пленка начинает испаряться и присоединяется к движущемуся наверх пару. Это и называется переиспарение. Из-за инертности тепловых процессов и по ряду других причин, переиспарение имеет определенный диапазон и занимает определенное пространство поверхности колонны. На иллюстрации видно, что фракция 1 переиспаряется в диапазоне между t1 конд и t1 исп, занимая свою часть поверхности колонны. Такой же процесс происходит и с фракцией 2, а фракция 3 в данном примере полностью находится в кубе (у нее самая высокая температура кипения и конденсации).

Дав колонне поработать на себя приступаем к отбору первой фракции.

Дефлегматор в разрезеДля этого уменьшаем проток воды через дефлегматор до того момента, когда точка t1 конд выйдет за пределы дефлегматора. Конденсация фракции 1 будет теперь происходить уже в основном холодильнике. Мы можем начать отбирать ее.

Если бы температуры кипения фракций заметно различались, а их самих было бы немного (как в нашем примере — что нам может помешать смоделировать такую ситуацию, хозяин-барин), то отбор продолжался бы до полного изъятия фракции 1, после чего прекратился бы полностью. Фракция 2 при этом занимала бы в колонне место примерно аналогичное месту фракции 1 на первой картинке, а фракция 3 перешла на место фракции 2.

В этот момент, мы опять уменьшаем охлаждение дефлегматора и начинаем отбирать фракцию 2 до «полной победы». Ну и так далее, со всеми остановками. Менять проток воды через дефлегматор нужно аккуратно, не забывая о инерционности тепловых процессов и очень точно (для этого нужен термометр после дефлегматора и игольчатый кран на воду).

Весь подобный технологический процесс иллюстрирует такое понятие как «разделение». Чем точнее регулировки, чем больше площадь контакта флегмы и пара — тем выше разделяющая способность колонны. Принято говорить о «тарелках». Что это такое? В промышленных колоннах внутренний объем восходящей части заполнен горизонтальными дисками сложной формы с прорезями, сквозь которые стекает флегма. Такая конструкция позволяет получить огромную площадь поверхности пленки и хорошее переиспарение. Чем больше таких дисков, называемых «тарелками», тем выше разделяющая способность колонны. В промышленных колоннах количество «тарелок» начинается от 100. Для сравнения насадочные колонны имеют одну «условную тарелку» на каждые 2-10см высоты насадочной части (зависит от диаметра, высоты и используемой насадки, разница в применяемой насадке как раз и определяет то, сколько условных тарелок вы получите в метре вашей колонны), а пленочные на 20см флегмообразующей части (опять таки зависит от состояния поверхности внутренней части колонны, наличия в ней спирали и т.п.). Но это в идеале. Вот и посчитайте — чтобы достичь качества разделения промышленной колонны насадочная колонна (работающая на традиционных насадках) должна была бы иметь высоту 2-10м, что, конечно, малореально в домашних условиях. Однако, промышленная технология отличается от «домашней» (отбор, например можно делать с любой нужной тарелки или с нескольких сразу, отбирая разные фракции) и далеко не весь свой потенциал промышленики пускают в дело. В общем случае, для получения качественного (с точки зрения «внутреннего» ГОСТа винокура) «спирта-дистиллята» вполне достаточно 15-20 «условных тарелок». Ну, а ректификат удовлетворительного качества можно получить на 50 тарелках (для насадки СПН — это примерно от 1 метра насадочной части), что вполне достижимо в домашних условиях

С разделением вроде разобрались. А как быть с укреплением? Да все просто. Крепость-то зависит от количества воды в растворе, а вода тоже одна из фракций. Чем лучше делятся и отбираются фракции, тем больше крепость. Т.е. в принципе, при соблюдении всех технологических «премудростей» более крепкий продукт одновременно и более чистый. Хотя, при неправильных режимах работы можно ведь отобрать только воду ( утрирую, конечно, но можно). Тогда получим крепкий шмурдяк на выходе.

Есть вопросы?

12 Комментарии к записи “Про укрепление и разделение или «как работает колонна?»”

  1. Станислав

    Вопрос. Правильно ли я понял, по статье, 20 см пленочной колонны равны одной теоретической тарелке, а что бы получить качественный дистилят необходимо 15-20 тарелок, расчет минимальная высота 3 — 4 метра??? С уважением.

    Админ Сергей ответил:

    Извините за поздний ответ — лежал в больнице, не на все мог реагировать оперативно.
    Да вы правильно поняли. Поэтому на классической пленочной колонне ни за что не получить спирта в домашних условиях. Только более или менее укрепленный самогон (дистиллят).
    Для получения качественного дистиллята достаточно 6 тарелок. Причем одна из них есть у каждого самогонного аппарата — это куб. Вообще теоретической тарелкой считается ступень переиспарения. Если есть сухопарник — еще тарелка.

  2. гарислав

    а с нагревом,ни чего делать не надо?

    Админ Сергей ответил:

    У каждой колонны есть некий предельный показатель «перевариваемой» мощности на разных режимах. Вот его и надо определить и в дальнейшем придерживаться. Практически вы должны под свою колонну (при соблюдении максимальной разделительной способности) подобрать три режима мощности — разгон (тут все просто — это максимально вам доступный), голова и тело. Тонкая регулировка осуществляется только водой на колоннах с паровым отбором (как в примере) или величиной отбора на колоннах с жидкостным отбором.

  3. Вячеслав

    Спасибо за статью. Написано всё очень грамотно и доступно.
    У меня вопрос. Не могли бы Вы описать конструкцию тарелки и
    какой материал лучше использовать для изготовления (нерж.,стекло или медь)?

    С уважением. Вячеслав.

    Админ Сергей ответил:

    Конструкций тарелок много разных. Одна из них — ситчатая описана в статье http://moi.12ruk.ru/2015/09/08/tarelchataya-vstavka-dlya-brazhnoj-kolonny/
    Медная тарелка предпочтительнее.

  4. Андрей

    Здравствуйте хотел уточнить почему подача охлаждающей воды в дефлегматор идет с низу по направлению прохождения пара а не сверху против хода пара ?

    Админ Сергей ответил:

    Не ленитесь пользоваться поиском.
    http://moi.12ruk.ru/2015/03/03/pro-xolodilniki-pryamotok-ili-protivotok/

  5. Валентин

    Добрый день, целесообразно ли подводить воду в дефлегматор из выхода холодильника?

    Админ Сергей ответил:

    Да

  6. Александр

    Тогда при регулировке дефа регулируется и основной холодильник? А зачем это? Разве он не должен работать на максимальном режиме?

    Админ Сергей ответил:

    Разница непринципиальна, но можете сделать раздельный выпуск.

Leave a Reply

*

  • Оцените статью, это поможет развитию блога. Просто нажмите на соответствующую звездочку
    Не помоглоПознавательноМного новогоНашел, что искалВы мне глаза открыли (577 общая оценка, 129 проголосовало)
    Загрузка...