Про укрепление и разделение или «как работает колонна?»

21 комментарий

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?

21 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.

  7. Владимир

    Имеет ли смысл установка третьего термометра на выходе воды из дефлегматора? Спасибо.

    Админ Сергей ответил:

    Нет

  8. Алекс

    Здравствуйте.

    Классная статья, но остались вопросы, поскольку совсем недавно прикупил БК.
    1. Что значит: Колонна должна поработать на себя?
    2. И для чего колонне работать на себя?
    3. Почему нельзя сразу начать отбор голов, если перегоняем СС, например?

    Заранее благодарен.

    Админ Сергей ответил:

    Это нужно для установления режима. В основном это важно для насадочной колонны, для пленки менее значимо.
    Делайте как вам нравится, тут нет догм — только руководство к действию.

  9. Алекс

    Сергей, здравствуйте, благодарю за ответ, но что бы делать как нравится, хотелось бы понять как правильно! :)) Не охота изоамилол и пропанол употреблять. 🙂
    Заранее благодарен за Ваш ответ.

    Админ Сергей ответил:

    У каждой колонны (тем более паровой) свои режимы. Инструкцию пошаговую никто не даст, только общую канву.

  10. Андрей

    Сергей, добрый день!

    Прочитал кучу информации по БК. Осилил больше 70 страниц обсуждения БКМ на ХД. Но вместо прояснения ещё больше запутался. Помогите, пожалуйста, рассчитать колонну. Есть утепленный кег 30 литров с уже врезанным ТЭНом 2,5 кВт. Есть медная труба 28 мм, 22 мм и 15 мм со всеми необходимыми фитингами и переходниками. Есть пара игольчатых клапанов. Какой высоты нужна труба и какой длины дефлегматор для утилизации такой мощности и максимального укрепления? Планировал восходящую трубу 28 мм, деф 22 мм с рубашкой 28 мм и холодильник 15 мм с рубашкой 22 мм. В рубашку дефа буду впаивать спираль для увеличения эффективности.

    Админ Сергей ответил:

    Не ленитесь поискать, тут все есть

  11. Alex

    Добрый день. Подскажите. После работы на себя начинаю отбирать головы, 2-3 капли в секунду, происходит резкий выброс жидкости. Стоит сухопарник, внутри медные спиральки.

Leave a Reply

*

  • Оцените статью, это поможет развитию блога. Просто нажмите на соответствующую звездочку
    Не помоглоПознавательноМного новогоНашел, что искалВы мне глаза открыли (632 общая оценка, 141 проголосовало)
    Загрузка...