Изготовление ректификационной колонны своими руками из нержавейки. Ректификационная колонна с дефлегматором из термоса. Выбор материала для изготовления оборудования
Благодаря особому строению ректификационной колонны становится возможным практически полностью очистить конечный напиток от сивушных масел и примесей. В отличие от дистилляции качество самого сырья не имеет такой ключевой роли, поскольку органолептика в конечном напитке практически отсутствует. В результате получается спирт крепостью до 96,6% с бедной органолептикой, однако чистый. Использовать его можно для производства водки и различных настоек.
Рассмотрим принцип устройства ректификационной колонны, и из каких частей она состоит.
Ректификационная колонна, чертеж
Ректификационная колонна, принцип работы
Ректификация - это разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счёт противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Части ректификационной колонны обеспечивают последовательный процесс:
- Испарительный куб - хранение и нагрев кубовой жидкости
- Колонна - тепломассообмен внутри самой колонны за счет насадки
- Дефлегматор - конденсация паров, образование флегмы
- Узел отбора - отбор флегмы и ректификата
Рассмотрим работу каждой части в отдельности.
Испарительный куб
Это емкость, в которой хранится и нагревается брага или дистиллят. Также ее называют кубовой жидкостью. Нагреваясь, жидкость испаряется, и пар поднимается вверх по колонне, где разделяется на фракции. Одновременно куб служит основанием для колонны. Куб можно нагревать на обычной или . На индукционной - быстрее и безопаснее.
Также в качестве источника тепла в некоторых моделях используется .
Обычно сначала перегоняется брага, чтобы получить спирт-сырец. Колонну надо перевести в режим дистиллятора, то есть максимально открыть кран отбора. После этого спирт сырец перегоняется еще раз, на этот раз медленно и с отбором пищевой фракции.
На кубе расположен термометр, чтобы контролировать температуру кубовой жидкости. При достижении в кубе 60-70°С необходимо подать охлаждающую жидкость, чтобы пары могли конденсироваться. При достижении 70°С, мощность нагревательного элемента надо уменьшить и оставить при таком значении до завершения ректификации.
Царга
Царга - это тело колонны, ее центральная часть. Тепломассообмен, который составляет принцип действия ректификационной колонны, протекает именно здесь. Именно она делает процесс ректификации возможным:
- Жидкость в кубе испаряется, и по колонне пар поднимается наверх
- Наверху расположен дефлегматор (холодильник), в котором пар конденсируется
- Дистиллят стекает вниз по дефлегматору и по стенкам колонны
- Жидкость контактирует с паром на стенках насадки, которой заполнена колонна
- В результате тепломассообмена в верхней части колонны скапливается наиболее легкокипящая фракция
- Легкокипящая фракция конденсируется в холодильнике и поступает в канал отбора.
Колонна может собираться из нескольких царг. Чем выше колонна, тем интенсивнее проходит тепломассообмен, и тем чище разделяется жидкость на фракции. Внутри колонна заполнена насадкой: СПН или РПН. Без насадки тепломассообмен невозможен.
Чтобы ускорить процесс ректификации, можно использовать . Стенки колонны подогреваются, поэтому флегма, которая не контактирует с насадкой, испаряется со стенок. В результате процесс ускоряется, а степень очистки повышается.
Дополнительно с колонной могут использоваться . На её поверхности также происходит тепло-массо-обмен между горячим паром и холодной флегмой. Степень очистки растёт.
Насадка ректификационная
Ректификационная насадка - это универсальный инструмент, который состоит из узла отбора и холодильника. В холодильнике происходит конденсация паров спирта, которые возвращаются вниз в виде флегмы. Узел отбора позволяет контролировать количество спирта, которое выходит из колонны. Контролируя этот объем, можно изменять качество спирта, то есть степень его очистки. Чем медленнее идет процесс, тем чище получается спирт.
Насадку можно купить в готовом виде или по отдельности.
Узел отбора спирта
Используется, чтобы повысить качество очистки
Автоматика для ректификационной колонны
Ректификация требует постоянного контроля, чтобы головная и хвостовая фракции не попали в пищевую часть. Этот процесс можно облегчить, используя БУР - блок управления ректификацией. Блок будет ограничивать отбор ректификата в соответствии с заданной программой, чтобы хвостовая часть не смешалась с пищевой. Так вы можете отойти от колонны, не боясь, что хвосты попадут в чистый ректификат.
БУР - это необязательная часть ректификационной колонны, однако работать с ним гораздо удобнее.
Что дальше
Полученный на выходе спирт-ректификат будет иметь жесктий вкус. Спирт надо разбавить, отфильтровать и дать настояться. Для очистки спирта можно использовать , это называется . В результате углевания спирт приобретает более мягкий вкус, уголь связывает остатки сивушных масел, которые в небольшом количстве проникают в напиток дяже при дробном отборе на ректификационной колонне. Именно так готовится классическая русская водка.
После сортировки (разбавления) и углевания спирту надо отдохнуть в стеклянной ёмкости несколько дней.
Подробнее об устройстве и работе ректификационной колонны читайте в соответствующей карточке товара.
§ 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 колонна - вертикальный 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.
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 у -х: 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 у -х. Теоретической тарелке соответствует заштрихованный прямоугольный треугольник, катетами которого являются величина приращения концентрации легколетучего компонента в паре, равная ус -y а , и величина уменьшения концентрации легколетучего компонента в жидкости, равная x B - x D . 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
на рис. 13.5.
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.
Для того, чтобы самогон получился чистым и без характерного сивушного запаха, его необходимо прогонять через аппарат как минимум дважды. За время перегонки оседает бОльшая часть сивушных масел, что и дает повод назвать готовый продукт чистым. Однако специалисты настаивают на том, что получить действительно чистый спиртосодержащий напиток в домашних условиях можно только при использовании ректификационной колонны.
Для того, чтобы понимать, как делается ректификационная колонна для самогонного аппарата своими руками и зачем она вообще нужна, попробуем разобраться в принципе ее работы. Здесь же мы рассмотрим, какие материалы понадобятся и целесообразно ли ее домашнее изготовление.
Как работает ректификационная колонна
При нагревании перегонного куба, куда залита брага, начинается постепенное закипание с интенсивным выделением спиртосодержащего пара. Эти пары, более легкие, чем жидкость, поднимаются вверх по ректификационной колонне, откуда попадают в охлаждаемый водой дефлегматор. Здесь в самой верхней точке начинается конденсация пара, и он снова в виде конденсата стекает в колонну. Та, в свою очередь, заполнена специальными элементами, сквозь которые и протекает жидкость. В это время продолжается кипение браги, и пары ее поднимаются вверх по колонне, встречаясь по пути с конденсатом. Именно этот непрерывный процесс обмена жидкости и пара именуется ректификацией.
Во время такого обмена жидкий конденсат (флегма) насыщается паром, а пар, наоборот, жидкостью с более низкой температурой кипения. Этот процесс происходит постоянно, пока кипит брага и образуется конденсат. В итоге в изголовье ректификационной колонны собирается самый легкий пар с максимально высокой концентрацией спирта, который и отводится в холодильник для финальной конденсации. Уже из холодильника в приемочную емкость спускается абсолютно чистый дистиллят - самогон.
Принцип работы ректификационной колонны показан на этом рисунке
За счет чего происходит непрерывная ректификация
Для того, чтобы пар и стекающая жидкость (флегма) контактировали наиболее эффективно, в ректификационной колонне используются специальные контактные элементы. В промышленных образцах эту функцию выполняют физические тарелки, в домашних - металлическая губка для мытья сковородок. Эти элементы за счет разрозненной структуры увеличивают площадь контакта флегмы и пара, и, соответственно, эффективность такого взаимодействия. Это становится возможным благодаря тому, что между двумя фазами (жидкой и парообразной) очень быстро достигается равновесие.
В процессе стекания флегмы вниз по колонне она минует целых слой металлических пружинок, встречаясь по пути с паром. В тот момент, когда пар преодолевает первый слой контактного элемента, наступает фаза физического равновесия. Для получения оптимальной высоты бытовой ректификационной колонны ее диаметр должен быть не менее 30 и не более 50 мм.
Изготовление ректификационной колонны
Вопрос приобретения такого оборудования для многих стоит очень остро. Если речь идет о промышленном производстве, то в большинстве образцов есть много недоработок. Все же потоковое производство дает о себе знать. Можно, как вариант, заказать ручную сборку, но тогда цена ее будет приблизительно такой же, как у «крыла» хорошего внедорожника. Поэтому самый оптимальный вариант - сделать ректификационную колонну своими руками. Безусловно, ее строение чуть более сложное, чем у самодельного самогонного аппарата, но все же не настолько, чтобы терять сознание от чертежа и инструкций.
В качестве материала для изготовления подходит нержавеющая сталь - химически инертный материал, не подвергающийся коррозии и не дающий посторонних примесей и запаха.
Это схема ректификационной колонны, по которой ее можно будет собрать
Теперь более подробно об основных элементах оборудования и о том, из чего их можно будет сделать.
- Тело — труба из нержавеющей стали диаметром 30-50 мм и суммарной длиной 1300-1400 мм. Допустимая толщина стенки трубы 2-3 мм, поскольку придется делать отверстия для резьбового соединения.
- Водяной корпус (дефлегматор) — чаще всего изготавливается из обычного термоса. Буквально 10-15 минут, и этот элемент идеально заменит промышленный образец. В некоторых случаях дефлегматор изготавливают из медной трубы. Самый экзотический и неэффективный вариант - змеевик, изготовленный из медной трубки. Его наматывают по верху колонны и пускают по нему холодную воду. По опыту, даже расплющенная трубка не обеспечивает необходимой потери тепла за счет малого пятна контакта.
- Холодильник - емкость с погруженным змеевиком и холодной водой. Бак и трубки изготавливают из меди. Можно также приобрести в магазине химреактивов готовый лабораторный холодильник.
- Контактный элемент - несколько металлических губок-сеток, которыми обычно домохозяйки снимают с кастрюль и сковород накипь и пригоревшую пищу.
Помимо этого необходимы также силиконовые соединительные и медные трубки, упорные шайбы, резьбовые гайки, переходники.
В колонне предусмотрено 2 места состыковки - точка обора и соединение с перегонным кубом. Обычно для соединения используют резьбовые элементы, но опасность здесь в протекании. Можно также надевать один элемент на другой, при этом состыковывать максимально плотно, чтобы не допускать пропускания пара и просачивания флегмы. Можно, конечно, обработать края герметиком и состыковать конструкцию навечно, но тогда вы ее не сможете разбирать и чистить.
Как собрать ректификационную колонну
- Берем медную трубу высотой 1300-1400 мм и диаметром 30-50 мм. Разрезаем ее на 2 части, они могут быть как равной длины, так и с небольшими отклонениями - это не принципиально. Края у обоих частей зачищаете, торцуете, обязательно снимаете фаску и состыковываете друг с другом резьбовыми соединениями или посредством переходника. Напоминаем! Соединение должно быть герметичным.
- На одной части трубы устанавливаете сетку и упорные шайбы, чтобы исключить выпадение контактного элемента. Это нижняя часть колонны, которая будет надеваться на перегонный куб. Сюда засыпаются металлические пружинки.
В качестве такого контактного элемента могут использоваться не только пружинки, но и небольшие стеклянные шарики, хотя это довольно дорогое удовольствие. Совершенно не уступают по площади контакта и качеству теплообмена обычные металлические губки. Изготовленные из нержавеющей стали, они абсолютно инертны к спиртовой массе и не подвержены коррозии.
Перед тем, как купить такую губку, проверьте магнитом, действительно ли она изготовлена из нержавейки. Если используется другой металл, со временем пружинки начнут ржаветь, что сведет на нет качество очистки самогона.
- Покупаете 30-40 металлических мочалок и разрезаете их на небольшие фрагменты до 5 мм.
- В нижнюю часть трубы, где установлена металлическая сетка-фиксатор, засыпаете контактный элемент, периодически постукивая о стол. Не надо заталкивать его принудительно, чтобы пружинки по возможности не переплетались, а компактно утрамбовывались. Вот так, встряхивая и постукивая, заполняете весь отрезок трубы, после чего закрываете сеткой и фиксируете упорной шайбой.
Уже установленную на перегонный куб эту часть трубы следует утеплить любым изолятором, подойдет даже поролон толщиной 3-5 мм.
- На вторую часть трубы припаиваете паяльником водяной корпус (дефлектор) с двумя патрубками - один на вход воды, другой на вывод.
- Сверху трубу закрываете крышкой или запаиваете, сделав отверстие для трубки.
- В 15-20 мм от стыка с нижней частью трубы делаете отверстие под патрубок для вывода дистиллята, а под ним небольшую пластинку для сбора конденсата - флегмы.
- Соединяете колонну и холодильник силиконовым шлангом, на который установлен зажим от капельницы - это очень удобный инструмент для регулировки движения жидкости.
На этом собственноручное изготовление ректификационной колонны закончено, можно приступать к перегонке.
Если у вас остались вопросы, на видео вы посмотрите, как правильно делать колонну и в какой последовательности.
Чтобы построить такой агрегат необходимо знать основные принципы работы колонны суть процессов, которые в ней происходит. А происходит там очень много интересного - процесс ректификации отличается своими физическими и химическими основами от обычной дистилляции.
Как работает колонна
Как и в обычном дистилляторе, в колонне есть и нагреватель и холодильник, которые являются полноценными рабочими элементами. Но на пути спиртосодержащего пара от поверхности браги до змеевика холодильника находится еще один сложный узел, который и называется ректификационной колонной. Он представляет собой высокую трубу, диаметр который больше ее длины в 30-50 раз. Оптимальные размеры для процессов тепломассобмена, которые происходят внутри колонны.
Нагретый пар поднимается по трубе вверх, по пути медленно охлаждается, конденсируется, и стекает вниз, обратно в емкость. При движении сверху вниз конденсат вступает в контакт с горячим паром, повторно нагревается, и легкокипящие компоненты вновь превращаются в пар. Среди этих компонентов есть и этиловый спирт. Если выбрать режим работы колонны таким образом, чтобы спиртовые пары начинали конденсироваться на определенной высоте, где установлен заборный патрубок, то в холодильник будет поступать чистый спирт, без примесей.
Спустя некоторое время в колонне установиться режим динамического равновесия, благодаря разнице теплоемкостей жидкой и паровой фазы, кроме того, жидкостно-паровая смесь разделяется на фракции по химическому составу, от которого зависит температура парообразования.
В самой верхней части собираются пары летучих примесей - альдегидов, ацетона и прочих ядовитых веществ. При температуре на верхнем термометре колонны выше 70 С они попросту улетают в атмосферу - колонна соединена с внешним воздухом патрубком или клапаном и работает практически под атмосферным давлением.
Примерно на высоте ¾ от длины колонны собираются спиртовые пары, которые и нужно отобрать. Ниже - сивушные масла и прочие вещества, температура кипения которых выше спирта. В зоне отбора спирта следует поддерживать температуру на уровне 74-78 С. чтобы это было возможным и требуется значительная высота колонны, чем объемнее зоны разных фракций, тем легче отделить одно вещество от другого.
Как сделать колонну для ректификации
Самодельная ректификационная колонна в домашних условиях - не миф. Это подтверждают многочисленные видео и фотографии в интернете и посты на форумах. Даже если они наполовину такие, как рассказывают о них умельцы, то такой аппарат делать стоит. Но нужно учитывать тот факт, что для получения самогона, как такового, ректификационная колонна, независимо от того, самодельная или промышленного изготовления, непригодна.
Ректификационный аппарат предназначен для получения спирта с минимумом добавок, в том числе и ароматических веществ и смол, которые и придают самогону особый аромат и привкус. Но полученный спирт можно использовать как основу для любых алкогольных напитков изготовленных в домашних условиях, не опасаясь отравления сивухой или метилами и эфирами, которые способствуют сильнейшему похмелью.
Для повторной перегонки спирта-сырца или обычного самогона, полученного на привычном для самогонщиков дистилляторе, ректификатор - вещь незаменимая. С качеством полученного продукта не сравнится ни одна система перегонки.
Технология изготовления колонны
Работать ректификационная колонна своими руками будет в домашних условиях надлежащим образом только тогда, когда ее высота будет не менее 1,8-2 м при внутреннем диаметре 40-50 мм. Такая колонна сложная в изготовлении, хранении и эксплуатации. Лучше всего делать ее разборной, на кламповых или резьбовых соединениях, удобно использовать и муфты. Если вы обладаете навыками работы на токарном станке, то муфтовое соединение не станет проблемой. В противном случае придется воспользоваться платными услугами профессионалов.
Из чего состоит колонна
Главные составные части ректификационной колонны:
- корпус;
- холодильник-дефлегматор;
- насадка (тарельчатая или спиральная);
- тепловая изоляция;
- термометры.
В состав всего самогонного аппарата входят еще и бак для браги и холодильник для конденсата, представляющий собой обычный змеевик. Если правильно сделать ректификационную колонну, то ее можно установить на любой самогонный аппарат с баком емкостью не менее 20 литров. На меньших объемах удастся только разогнать ее до рабочего режима и получить несколько литров спирта (процентов 50 от возможного выхода).
Оптимальный объем испарителя - 25-50 литров. Так удобнее регулировать температуру процесса, которая при ректификации является одним из основных факторов. Кроме того, изготовление спирта объемом до 8-10 литров занимает столько же времени на подготовку и разгон колонны, как и 3-5-ти литров. Экономия времени тоже в большинстве случаев очень важна для снижения себестоимости продукта.
Корпус колонны
Лучше всего сделать его из трех частей, примерно равных по длине. В нижней части к нержавеющей трубе приваривается фланец для установки на перегонный бак с крепкой крышкой. Высота колонны внушительна - около 2 метров. Фланцевое соединение на герметичной прокладке - оптимальное решение. Фланцы должны быть приварены таким образом, чтобы колонна находилась в строго вертикальном положении, только так она будет работать как следует.
Сегменты корпуса соединяются клампами или резьбой - как удобнее. Главное, чтобы обеспечивалась герметичность. Лучший материал главной трубы колонны - пищевая нержавейка. Она обладает сравнительно небольшой теплопроводностью, а в колонне потери тепла нежелательны, вплоть до поступления паров на холодильник.
Две нижние части колонны - просто отрезки трубы. В них будут помещены насадки - специальные приспособления, увеличивающие площадь контакта пара и жидкости. Более сложная самая верхняя часть - там:
- должен быть оборудован проточный холодильник;
- предусмотрен отводной патрубок;
- гнездо для термометра;
- воздушный клапан.
Проточный холодильник занимает приблизительно ½ часть верхней трети колонны. Самое простое решение - намотать медный или нержавеющий змеевик поверх трубы. Более сложный вариант - поместить тот же змеевик, шариковый холодильник или охладитель Димрота внутрь трубы. С этой целью можно использовать трубу большего диаметра, соединив с нижней частью при помощи переходника.
Вариантов здесь много - суть одна, дефлегматор должен обеспечить барьер на пути пара и превратить его в конденсат до достижения воздушного клапана. Туда должны проникнуть только пары с температурой не выше 60 С. Если холодильник не справиться со своей задачей, то вместе с летучими веществами в воздух уйдет спирт.
Воздушный клапан устанавливается в самой верхней точке колонны и служит для выравнивания давления. Можно клапан и не устанавливать, а просто вмонтировать тонкую медную трубку (Ø 3-6 мм). Наличие трубки требует особого контроля за температурой на всех этапах ректификации. При отборе голов Т= 55 – 65 С должна быть на уровне заборного патрубка.
Отбор осуществляется сквозь патрубок, врезанный в корпус ниже холодильника на расстоянии 2-5 см от него. Он представляет собой обычную трубку, к которой подключается силиконовый шланг от медицинской капельницы. Ректификационная колонна своими руками работает очень медленно, основной забор осуществляется в капельном режиме. Это нужно учесть - производство 8-10 литров спирта занимает целый рабочий день.
Насадка
Эта часть колонны - одна из самых важных. Для ректификации используются два вида насадок - тарельчатая, в виде колпачковых или ситчатых элементов, и спиральная, из металлической сетки, туго свитой в спираль или специальных проволочек, свитых в призматические спиральки, которые попросту засыпаются внутрь колонны. В последнем случае в нижней части колонны устанавливается сетчатый фильтр, предотвращающий выпадение насадки.
Самая эффективная для ректификационной колонны своими руками тарельчатая насадка колпачкового типа. Сделать ее можно и самому из готовых деталей, продающихся в интернете. В таком случае, начинать работу следует именно из приобретения тарелок - диаметр корпуса должен соответствовать их размерам. Легче найти трубу под тарелки, чем наоборот.
Медные тарелки для колонны
Ситчатые перегородки сделать намного легче, для этого нужна только дрель или сверлильный станок и набор сверл 2-3 мм. Перегородки делаются из нержавейки, латуни или меди. На 1 м высоты колонны их должно быть 8-10.
Сетку, специальные спирально призматические насадки Панченкова (РПН) или аналоги придется покупать в специализированных интернет магазинах. Самостоятельно их не сделать. Использовать сеточки для мытья посуды, как рекомендуют некоторые сайты, нельзя - для них используются неизвестные сплавы, которые могут вступить в реакцию с парами спирта или примесей.
Теплоизоляция
Колонну необходимо защитить от потерь тепла на высоту не менее нижнего среза дефлегматора. Для утепления подойдет любой эластичный теплоизолятор - пенополиуретан, Пеноизол, базальтовые трубчатые фольгированные утеплители типа ТЕХНОНИКОЛЬ. Утепление - очень важный этап. Если исключить потери тепла, то высоту фракционных слоев можно снизить на несколько десятков процентов. При этом концентрация вещества, в нашем случае - спирта, в них увеличится сохраняя четкие границы фракций.
Самодельная ректификационная колонна при своей сложности и низкой скорости перегонки позволит получить спирт достаточной очистки и из проверенного сырья. Из правильно подготовленной браги выход продукта, в перерасчете на 40 0 крепость, будет на 25-30% выше, чем у самогонного аппарата обычной конструкции, при несравненно лучшем качестве.
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.
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:
- Летучих кислот.
- Эфиров.
- Альдегидов.
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:
- Простая.
- Фракционная.
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:
- Голова.
- Сердце.
- Хвост.
Первую и третью части отсекают. Остается вторая часть, пригодная к употреблению. Ее крепость может колебаться от 50 до 70%. Качество такого продукта относительно высокое.
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.
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:
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.
