Teoria destylacji alkoholu i działanie kolumny destylacyjnej

Celem artykułu - zdemontować niektóre z teoretycznymi i praktycznymi aspektami kolumny destylacyjnej domu ukierunkowanych na produkcję alkoholu etylowego, a także rozwiać najczęstsze mity w Internecie, oraz wyjaśnienie punktów „ciche” sprzedających sprzęt.

destylację alkoholu - oddzielenie wieloskładnikowej mieszaniny alkoholu do czystych frakcji (etylowych i metylowych alkohole, wodę, oleje fuzlowego, aldehydów itd) o różnych temperaturach wrzenia, przez wielokrotne odparowania kondensatu cieczy i pary na urządzenia kontaktowe (tacki lub opakowania) w specjalnym urządzeniu wieży w przeciwprądzie.

Z fizycznego punktu widzenia możliwych rektyfikacji, ponieważ początkowo stężenia poszczególnych składników mieszaniny w fazy gazowe i ciekłe są różne, ale system dąży do równowagi, - tym samym ciśnieniu, temperaturze i stężeniu wszystkich substancji w każdej fazie. Po zetknięciu się z płynnym pary wzbogaconej bardzo lotnych (niskowrzący) części składowych, z kolei, płyn --volatile (o wysokiej temperaturze wrzenia). Jednocześnie wzbogacając wymianę ciepła.

Czas kontaktu (przepływa interakcji) zwany proces wymiany masy ciecz-para.

Z powodu różnych kierunkach ruchu (pary wzrasta, a ciecz spływa do dołu), można wybrać indywidualnie prawie czystych składników systemu po osiągnięciu równowagi w górnej części kolumny destylacyjnej, były zawarte w mieszaninie. Najpierw zakończyć substancji o niskiej temperaturze wrzenia (aldehydy, estry i alkohole), a następnie - w wysokiej (fuzli).

Stan równowagi. Wydaje się na granicy rozdziału faz. można to osiągnąć tylko jednocześnie spełnione są dwa warunki:

1. Równe ciśnienie poszczególnych składników mieszanki.
2. Temperatura i stężenie substancji w dwóch etapach (ciecz i para) jest taka sama.

Częściej układ osiąga stan równowagi, tym bardziej wydajne przenoszenie ciepła i masy i rozdzielanie mieszaniny na poszczególne składniki.

Różnica pomiędzy destylację i rektyfikację

Jak widać na wykresie z 10% roztworem alkoholu (zacieru) można wytwarzać piwny 40%, a w drugiej destylacji mieszaniny wychodzi destylatu 60 stopni w trzecim - 70%. W następujących odstępach czasu: 10-40- 40-60- 60-70- 70-75 i tak dalej, aż do maksimum - 96%.

Teoretycznie, w celu uzyskania czystego alkoholu wymagają 9-10 kolejnych destylacji na rojenia. W praktyce destylować zawierających ciekły alkohol stężenia powyżej 20-30% materiału wybuchowego, a także ze względu na dużą nakładów energii i czasu są niekorzystne ekonomicznie.

Z tego punktu widzenia, alkohol rektyfikacji - co najmniej 9-10 jednoczesnych, etap destylacji, które występują w różnych kolumn elementów stykowych (dyszy lub płyty) na całej wysokości.

frakcjonowania na prace

Kolumna destylacyjna - urządzenie do oddzielania cieczy wieloskładnikowej mieszaniny w poszczególnych frakcjach, w zależności od temperatury wrzenia. Jest to cylinder stałym lub zmiennym przekroju, wewnątrz której znajdują się elementy stykowe - płyty lub dysz.

Wideo: destylacja Dom i kolumna rektyfikacyjna Likbez.Rektifikatsionnaya Część 1

Ponadto prawie każda kolumna ma jednostki pomocnicze dla dostarczania wsadowej mieszaniny (surowy alkohol) kontrola procesu rektyfikacji (termometry automatyczny) i wybór destylatu - moduł, w którym skrapla się, po czym wyjmuje się z pary systemu izverchenny specyficznych substancji.

Surowy alkohol - destylat zacieru klasyczną metodę destylacji, które mogą być „wylewa” w kolumnie rektyfikacyjnej. W rzeczywistości, ta siła napar z 35-45 stopni.

Wideo: Kolumna destylacji i zasada jego pracy

flegma - skrapla się w pary dephlegmator, płynące w dół wzdłuż ściany kolumny.

Stosunek orosienia - stosunek refluksu destylatu masy krwawienia. Frakcjonowania alkoholu są trzy strumienie: refluksu pary destylatu i docelowe (końcowe). Na początku procesu destylacji nie jest wybrany, jak słupek wydawał się do wrzenia w wystarczającej ilości ciepła i masy. Następnie część par alkoholu kondensuje się i usuwa się z kolumny i pozostałych par alkoholu, a następnie utworzyć strumień orosienia, zapewniając prawidłowe działanie.

Pracować większości instalacji deflegmacji powinna wynosić co najmniej 3, co stanowi 25% destylatu, reszta - w kolumnie potrzebnej do nawadniania z elementów stykowych. Ogólna zasada: wolniej wybranego alkoholu, tym wyższa jakość.

Kolumna kontaktowa urządzenia do destylacji (półek i wypełnienia)

Odpowiedzialna za wielokrotne i jednoczesne oddzielenie mieszaniny w cieczy i pary z następującym po kondensacji pary do cieczy - w kolumnie do osiągnięcia stanu równowagi. Inne warunki są takie same, im większa jest konstrukcja urządzenia kontaktowe, tym bardziej wydajny pod względem oczyszczania destylacji alkoholu, od fazy interakcji zwiększonej powierzchni, co intensyfikuje wymianę ciepła w całej masie.

półkę teoretyczną - jeden cykl wyjściowy w stanie równowagi z jego wielokrotnym osiągnięcia. W odniesieniu do alkoholu jakości wymaga co najmniej 25-30 półek teoretycznych.

danie fizyczny - rzeczywiste urządzenie. Para przechodzi przez warstwy cieczy na płycie w wielu pęcherzyków, tworząc szeroką powierzchnię kontaktu. W klasycznym fizycznej płytowej dostarcza około połowę warunkach w celu uzyskania stanu równowagi. W związku z tym, dla prawidłowego działania kolumny destylacyjnej wymaga dwukrotnie więcej półek fizycznych niż teoretycznej (w przeliczeniu), - co najmniej 50-60 sztuk.

Dysz. Często płytki umieszczone tylko na instalacji przemysłowej. W laboratorium jak i domowych frakcjonujących elementów stykowych stosowanych dysz - specjalnie skręcone miedzi (lub stali) siatki lub zmywania. W tym przypadku, refluks płynie w cienkim strumieniem na całej powierzchni dyszy, zapewniając maksymalną powierzchnię kontaktu z parą.

Projekty bardzo dużo. Wadą domowych załączników drutu - ewentualne uszkodzenia materiału (zaczernienia, rdza), analogi fabryczne pozbawione tych problemów.

Właściwości kolumny rektyfikacyjnej

Materiał i wymiary. Wieża cylinder dysze modułu i destylatorów musi być wykonana z jadalnych, stali nierdzewnej, bezpieczne w działaniu ciepła (rozszerza się równomiernie) stopu. The self-made struktury w kostki jak najczęściej stosowanych puszek i szybkowary.

Minimalna długość rury głównej frakcjonowania - 120-150 cm, średnica - 30-40 mm.

system ogrzewania. W procesie rektyfikacji bardzo ważne jest, aby monitorować i szybko regulować moc grzewczą. Dlatego najlepiej roztwór ogrzewa się za pomocą grzejników elektrycznych zamontowanych w dolnej części kostki. Stosowanie ciepła nie jest zalecane przez piec gazu, ponieważ nie pozwala na szybką zmianę zakresu temperatury (o dużej bezwładności układu).

Sterowanie procesem. Podczas kolumny rektyfikacyjnej należy postępować zgodnie z instrukcjami producenta, która musi być podana szczególnej operacji, moc grzejna, stosunek deflegmacji i modeli wydajności.

Jest to bardzo trudne do kontroli procesu destylacji bez dwóch prostszych urządzeń - termometr (pomaga ustalić właściwy stopień grzejny) alkoholometrów (środki twierdza Otrzymany alkohol).

Wydajność. Jest niezależna od wielkości kolumny, od strony wyższego bar (rura), tym większy tace fizyczne się wewnątrz w związku z tym lepsze czyszczenie. Ma to wpływ na działanie energii grzewczej, która określa prędkość przepływu pary do temperatury wrzenia. Ale dławiki (przestać działać), gdy nadmiar kolumna zasilana.

Średnie wyniki domu z frakcjonowania - 1 litr na godzinę mocy grzejnej 1 kW.

Wpływ ciśnienia. Temperatura wrzenia cieczy zależy od ciśnienia. Dla skutecznego alkoholu kolumna destylacyjna góry ciśnienie może być zbliżone do ciśnienia atmosferycznego - 720-780 mmHg Inaczej, ciśnienie zmniejsza się wraz ze spadkiem gęstości pary i zwiększa szybkość parowania, co może powodować zalewanie kolumny. Gdy ciśnienie spadnie zbyt wysokie szybkości parowania, dzięki czemu działanie urządzenia nieskuteczne (bez rozdzielania mieszaniny na frakcje). W celu utrzymania właściwej kolumny rektyfikacyjnej do każdego alkohol jest wyposażony w rurę komunikacji atmosferze.

Z możliwością montażu domowej roboty. Teoretycznie, kolumna destylacyjna jest bardzo skomplikowane. Projekt z powodzeniem wdrożony przez rzemieślników w domu.

Jednak w praktyce, bez zrozumienia fizycznych podstaw procesu rektyfikacji, prawidłowe obliczenie parametrów sprzętu, doboru materiałów i jakości podzespołów, korzystanie z kolumny destylacyjnej domowej roboty staje się niebezpiecznym zajęciem. Nawet jeden błąd może doprowadzić do pożaru, wybuchu lub poparzeń.

Pod względem bezpieczeństwa ostatniego testu (posiada dokumentację uzupełniającą) kolumny fabryczne niezawodny, oprócz pochodzić z instrukcją (być szczegółowy). Ryzyko wystąpienia krytycznej sytuacji sprowadza się do zaledwie dwóch czynników - prawidłowy montaż i działanie zgodnie z instrukcją, ale jest to problem prawie wszystkich urządzeń gospodarstwa domowego, nie tylko kolumn lub bimbru.

Zasada działania kolumny destylacyjnej

Sześcian jest napełniony do 2/3 objętości. Przed włączeniem instalacji dokładnie sprawdzone pod kątem wycieków i budowania nakładania destylatu jednostkę selekcji i karmione wody chłodzącej. Dopiero wtedy można rozpocząć ogrzewanie sześcian.

Optymalne alkoholem twierdza wsadu do kolumny do mieszaniny - 35-45%. Oznacza to, że w każdym przypadku przed konieczna jest destylacja rektyfikacja praniu. Produkt (surowy alkohol), a następnie przetworzony na kolumnie, uzyskując prawie czysty alkohol.

Oznacza to, że kolumna do destylacji domu nie jest pełnym substytutem dla klasycznego aparatu parzonej (destylatora) i może być uznane za dodatkowy etap oczyszczania, retransmisja zastępuje jakościowo destylację (sekundy) destylacji, a wyrównanie właściwości organoleptycznych napoju.

W uczciwości, pragnę zauważyć, że większość nowoczesnych modeli kolumny destylacyjnej polega praca w trybie bimbru. Aby przejść do destylacji tylko trzeba zamknąć łącznik z atmosferą i destylatu jednostkowej otwarty selekcji.

Jeśli w tym samym czasie odcięcia obu związku kolumnę ogrzewa grozi wybuchem z powodu nadmiernego ciśnienia! Unikaj tych błędów!

W zakładach przemysłowych często ciągły Braga destylowanej raz, ale jest to możliwe dzięki wielkości i konstrukcji ogromnych możliwości. Na przykład, średnia jest uważany za rurę 80 metrów i średnicy 6 m, w którym jest wiele razy więcej elementów stykowych, niż w kolumnie rektyfikacyjnej na siebie.

Po włączeniu cieczy w kostce nagrzewnicy doprowadza się do wrzenia. Para unosząca się przez kolumnę, a następnie wprowadza się zwrócony w postaci cieczy do dolnej części kolumny, w drodze powrotnej w kontakt z wznoszącym się pary na płytkach lub dysz z dephlegmator gdzie jest skraplany (pojawia się wrzenie) i ścianki rury. Pod działaniem temperatury wrzenia podgrzewacza pary się ponownie i chłodnicę zwrotną kondensacji pary na górze ponownie. Proces jest cykliczny, dwa strumienie są ciągle w kontakcie ze sobą.

Po stabilizacji (para refluksu jest wystarczająca dla stanu równowagi), w górnej części kolumny gromadzić netto (przecinek) frakcji o najniższej temperaturze wrzenia (alkohol metylowy, aldehyd octowy, estry, alkohol etylowy), w dolnej części - z najwyższym (fuzli). Jak wybór dnach stopniowo wznoszą się kolumny.

W większości przypadków stable (wybór może rozpocząć) jest traktowane jako kolumna, w którym temperatura nie zmienia się w ciągu 10 minut (całkowity czas rozgrzewania - 20-60 minut). Aż do tego punktu biegnie urządzenie „sam”, tworząc strumienie pary do temperatury wrzenia, które mają tendencję do równowagi. Po stabilizacji rozpoczyna wyboru frakcję szczytową zawierającą substancje szkodliwe: estry, aldehydy i alkohol metylowy.

Kolumna destylacyjna nie eliminuje konieczność rozdzielenia się na frakcje. Podobnie jak w przypadku konwencjonalnego rojenia jeszcze zbierać „góra”, „korpus” i „ogon”. Jedyna różnica w zakresu wyjściowego. W przypadku frakcji destylacyjnych „smarowany” - substancji o podobnym, ale przynajmniej jedna dziesiąta stopniu różne temperatury wrzenia nie zachodzą na siebie, a więc „ciała” wyboru prawie czystego alkoholu. Podczas konwencjonalnej destylacji współdzielenie dostępu do frakcji, składający się tylko z jednej substancji, która jest fizycznie niemożliwe do projektowania nie była używana.

Jeśli kolumna jest wyświetlana na optymalny tryb pracy, a następnie wybór „ciała” trudności nie powstają, gdy temperatura jest stabilna przez cały czas.

Dolna część ( „ogon”) na rektyfikacji wycofany, prowadzony przez temperaturę lub zapachu, ale w przeciwieństwie do destylacji substancje te nie zawierają alkoholu.

Powrót organoleptycznych właściwości alkoholu. Często „ogony” są zobowiązani do zwrotu rektyfikatu „duszę” - zapach i smak surowców, takich jak jabłka lub winogron. Po zakończeniu procesu w czysty alkohol dodaje się określoną ilość frakcji zebranych osadowych. Stężenie obliczono doświadczalnie eksperymenty w małej ilości produktu.

Film: Najlepszy kolumny destylacyjnej. Jak uzyskać czystego alkoholu w domu

Zaletą możliwości skorygowania do wytworzenia zasadniczo całej cieczy zawartej w alkoholu bez utraty jakości. Oznacza to, że „głowy” i „ogon” wytwarzane w samogonu, może być zawracany do kolumny destylacyjnej i bezpieczne dla zdrowia etanolu.

powodzie i destylacji frakcyjnej

Każda konstrukcja ma prędkość przepływu pary, a następnie ogrzewa do wrzenia przez kostkę pierwszy zwalnia, a następnie zatrzymuje się całkowicie. Płyn gromadzi się w kolumnie i destylacji „zalewanie” - teplomassoobmennyh zakończenie procesu. Wewnątrz znajduje się gwałtowny spadek ciśnienia, jest szum tła lub bulgotanie.

Wideo: kolumna szklana

Przyczyny zalaniu kolumny destylacyjnej:

• Nadmierna moc grzejna (najczęściej);
• zatkania dolnej części urządzenia i przepełnienia kostki;
• bardzo niskiego ciśnienia atmosferycznego (zwykle przy góry);
• napięcie jest większe niż 220 V - co prowadzi do zwiększenia wydajności grzejniki;
• zaprojektować błędów i usterek.