Ректификационная колонна: назначение устройства и изготовление своими руками, правила использования для самогонного аппарата

Ректификационная колонна, которая еще 20 лет назад была только на спиртзаводах, теперь используется и в быту для производства высококачественного спирта – ректификата, что для обычного самогонного аппарата задача невыполнимая.

И чтобы лучше понять, что это такое, каково устройство и принцип действия ректификационной колонны, а также как изготовить агрегат своими руками, стоит ознакомиться с вопросом более детально.

Что это такое и для чего нужно

Ректификационная колонна – это сложное устройство, состоящее из нескольких узлов: —царги—, дефлегматора, узла отбора и —термометра—, – необходимых для протекания полноценной ректификации. Этот процесс позволяет разделить многокомпонентную смесь, состоящую из веществ с близкой температурой кипения/испарения.

Главное отличие ректификации от обычной дистилляции в том, что при ней испарение и конденсация веществ – это не единичное явление, а постоянный цикличный процесс. В результате —самогонный аппарат— колонного типа производит спирт высочайшего качества – ректификат.

Устройство и принцип работы ректификационной колонны

Царга

Находится в основании колонны и является одной из основных ее частей. Внутри нее протекает газо-жидкостный массообмен – одно из основных явлений в процессе ректификации. Происходит это следующим образом:

• Жидкость, закипая в —перегонном кубе—, испаряется и в газообразной форме проходит через царгу.
• Пар, дойдя до дефлегматора, охлаждается и конденсируется на его стенках.
• Конденсат стекает сначала по стенкам дефлегматора, а потом и по стенкам царги обратно в куб.
• В этот момент между стекающим конденсатом и восходящим паром происходит газо-жидкостный массообмен. Он заключается в передаче тепла и некоторого количества испаренных веществ от пара к конденсату. Под таким воздействием часть флегмы – ее легкокипящие составляющие: спирт и небольшая доля воды вновь испаряются, не доходя до перегонного куба, а более труднокипящие: сивушные масла и другие примеси продолжают стекать в перегонный куб.

Таким образом в верхней части колоны скапливается в основном спирт, а примеси в основном циркулируют в нижней части агрегата. Как следствие, на выходе получается ректификат с крепостью около 95%.

В ректификационной колоне может быть как одна царга, так и несколько. При этом чем выше колонна, тем больше площадь, на которой проходит массообмен между флегмой и паром, что в свою очередь улучшает качество получаемого продукта.

Внутри царги находятся насадки, на поверхности которых и происходит основной массообмен. Изделия из нержавейки хорошо подходят для сахарной и зерновой, а медные – —для фруктовой браги—.

Стенки царги могут иметь дополнительный подогрев, усиливающий испарение флегмы, не попавшей на насадки и тарелки. Такое дополнение также улучшает качество конечного продукта.

Дефлегматор

Верхняя часть ректификационной колонны, отвечающая за сбор и охлаждение восходящих паров до флегмы. Отсюда конденсировавшаяся жидкость стекает вниз в царгу.

Дефлегматор может быть выполнен по нескольким принципиальным схемам, самой простой является пленочный вариант, а одной из самых популярных – холодильник Димрота,

Узел отбора

Отвечает за сбор части конденсировавшейся флегмы и ее вывод наружу в тару для сбора. В зависимости от настроек узла отбора варьируется и количество отбираемого конденсата. Чем меньше его отбор, тем выше качество ректификата.

Термометр

В ректификационной колонне, в отличие от стандартного самогонного аппарата, является обязательной составной частью системы. Дело в том, что ректификация – это очень тонкий процесс, сильно зависящий от поддержания правильной температуры.

Перегонный куб с ТЭНами

Хотя ректификационная колонна может использоваться и с обычным кубом на газовой, электро- или индукционной плитке, значительно лучше оборудовать ее ТЭНовым агрегатом.

Такая особенность, как и термометр, связана с необходимостью точной и тонкой регуляции температуры внутри системы, а значит и с регуляцией мощности устройства, нагревающего брагу.

Газовые вентили требуют большого мастерства, индукционные плитки имеют фиксированный шаг от 100 до 300 Вт, а вот регуляторы ТЭНов позволяют изменять мощность по 3-5 Вт.

Что лучше, классический самогонный аппарат или ректификационная колонна?

Чтобы понять преимущества ректификации перед дистилляцией, стоит провести наглядное сравнение этих технологий.

Критерий	Дистилляция	Ректификация
Вкусо-ароматические качества конечного продукта	Вкус и запах соответствуют сырью браги.	Очень чистый спирт без вкуса и запаха.
Крепость напитка	В зависимости от конструкции аппарата и количества перегонок от 40 до 65%.	до 97, в среднем 93-95%.
Степень отделения веществ с разной температурой кипения/испарения	Низкая, даже вещества имеющие большую разницу в температуре испарения после конденсации остаются вместе.	Очень высокая, при необходимости можно не только отделить спирт, но и разделить сивушные масла на составляющие.
Степень отделения вредных веществ от спирта	От низкой до средней. Улучшить качество отделения можно только за счет увеличения количества перегонок.	Высокая, содержание сивушных масел и примесей в спирте минимальное.
Потеря спирта	Большая, в лучшем случае получится собрать до 80% продукта, содержащегося в браге.	Маленькая, потери на практике составляют от 1 до 3%, хотя при идеальных условиях их может и не быть.
Сложность создания и использования агрегата на базе технологии	От низкой до средней, примитивные модели не имеют строгих размерных критериев, потенциал улучшения оборудования ограничен. Обращаться с технологией легко и просто.	Высокая. Для создания понадобится специализированное оборудование и строгий перечень материалов. Для эффективного использования нужны теоретические познания.

Чтобы посредством дистилляции получить продукт такого же качества, как при ректификации, нужно провести около 10 последовательных перегонок. При этом нужно учитывать, что перегонять спиртосодержащий продукт крепче 20-30% взрывоопасно (самогоноварение взрывоопасно по умолчанию, но в этом случае риск значительно увеличивается).

Как сделать ректификационную колонну своими руками по подробной схеме

Агрегат выполняется по простой конструкции.

Расчет и сборка ректификационной колоны своими руками проводятся следующим образом:

1. Медная труба с длиной 130-140 см и диаметром 30-50 мм аккуратно и ровно разрезается на две части, края зачищаются. Между двумя частями необходимо создать резьбовое или другое соединение, но разборное. Одна часть будет царгой, вторая – корпусом дефлегматора.
2. На трубу, предназначенную под царгу, на оба конца устанавливаются сетки и упорные шайбы. Они будут удерживать наполнитель внутри.
3. Губки из нержавейки нарезаются небольшими фрагментами по 5-15 мм и засыпаются в трубу. Стружка, заполняющая трубу, не должна сдавливаться, оптимальное заполнение 250-280 г на 1 литр объема царги.
4. После наполнения сетки и шайбы устанавливаются на места.
5. Царга устанавливается на перегонный куб.
6. Вторая труба оборудуется вторичным полым корпусом, внутри которого будет циркулировать вода. Для этого понадобится труба с диаметром на 10-20 мм шире основной и на 30 мм ее короче, длинная труба размещается внутри более короткой, снизу и сверху привариваются вырезанные под размер кольца с внешним диаметром, равным толщине трубы (30-50 мм), плюс толщина холодильника (10-20 мм), и внутренним, равным толщине трубы. Во вторичном корпусе просверливается 2 отверстия снизу и сверху под подачу воды и обратку и привариваются патрубки.
7. Сверху дефлегматор оборудуется крышкой, внутри которой просверливается отверстие для атмосферной трубки.
8. Под узел отбора просверливается отверстие на 15-20 мм выше, чем соединение царги и дефлегматора. Внутри дефлегматора на уровне отверстия приваривается кольцо для сбора и стекания продукта в узел отбора. Проходное отверстие кольца зависит от основного диаметра дефлегматора.
9. Внешний —холодильник— изготавливается по традиционной конструкции своими руками и подключается посредством трубки от капельницы с регулятором потока к узлу отбора.
10. Дефлегматор и холодильник можно подключать к воде обособленно или одним последовательным подключением. В таком случае направление движения воды должно быть следующим: от низа холодильника к его верху, потом к низу дефлегматора и через верхний патрубок в канализацию. Для регуляции потока воды можно установить регулятор потока от газосварочной установки.
11. Царга и ТЭНовый куб обшиваются теплоизолирующим материалом, например пенополипропиленом.
12. Термометр должен устанавливаться в нижней части колонны так, чтобы можно было измерять температуру внутри царги.

Спирт, полученный посредством ректификации, значительно качественней дистиллята из классического самогонного аппарата.

Но вместе с положительными сторонами приходят и недостатки: требования к оборудованию значительно выше, а его изготовление затратнее, кроме того, эксплуатация также требует высокого мастерства.

Поэтому однозначно определить, что лучше, хороший самогонный аппарат или ректификационная колонна, не так легко, но, конечно, существует промежуточное решение – бражная колонна. Она дает дистиллят, но не ректификат, очень высокого качества, и пользоваться ей проще, тут все дело в приоритетах.

Источник: https://gradusinfo.ru/alkogol/samogon/samogonnyj-apparat/kak-sdelat-rektifikacionnuyu-kolonnu.html

Колонна для самогонного аппарата: принцип работы, для чего нужна

Ректификация — это сложный процесс разделения разных многокомпонентных смесей за счет теплообмена между паром и жидкостью. Аналогичная колонна, применяемая в быту для самогонного аппарата, как раз и предназначена для очистки спиртосодержащей жидкости от сивушных масел и других вредных примесей.

Пользователям, которым необходимо знать технические параметры, конструкцию, а также положительные и отрицательные свойства этого изделия, необходимо прочитать нашу статью, где они найдут все ответы на интересующие их вопросы.

Принцип работы

Ректификационное изделие колонного типа поможет в домашних условиях получить практически чистый спирт, который можно использовать не только для самогона, но и в производстве элитных сортов крепких напитков, где не будет сивушных масел, а также других весьма вредных для нашего организма примесей.

Самогонный аппарат с колонной аналогичного действия отличается от других изделий кустарного производства более высокими характеристиками. Принцип действия такой колонны можно сравнить с многоэтажным зданием, где на каждом этаже производится своеобразная очистка и активная фильтрация. Устройство к тому же является весьма мощным конденсатором, который работает так:

1. Очищаются пары спирта от сивушных масел при прохождении через специальный наполнитель.
2. Пары сталкиваются с конденсатом, и масла выпадают в осадок.
3. Затем они проходят через холодильник и сухопарник.
4. В самом конце процесса происходит пастеризация, и наружу выходит алкоголь высокой очистки и большой крепости.

Процесс дистилляции происходит в несколько этапов, но основное преимущество здесь в наполнителе, именно он помогает очистить самогон от присутствия вредных примесей и сивухи, тем самым повысить вкусовые характеристики и конечную крепость.

Конструкция

Она не такая уж и сложная, но размеры отдельных составляющих должны быть строго выдержаны, иначе результат будет не таким высоким, как ожидает потребитель.

Перегонный куб

Или емкость, куда наливается спиртосодержащее сырье, она должна быть довольно просторной и выполненной из меди, нержавеющей стали или эмалированной, но без нарушения слоя. Для небольшого выхода вполне пригодна скороварка на 5 литров, для более объемного производства лучше сварить емкость из листа нержавейки.

• Основное требование — это полная герметичность, потому что при активном кипении крышка не должна пропускать пар, а тем более выкипающую жидкость. Излишек давления должен стравливать обратный клапан — готовый куб как раз и отвечает всем этим требованиям. Важно, чтобы объем перегонного куба для самогона соответствовал размерам колонны.
• Внимание! Перегонный куб заполняется брагой не более 2/3 первоначального объема, иначе при активном кипении колонна будет захлестываться излишками.
• Или полый цилиндр из нержавеющего металла, который будет корпусом ректификационной колонны.
• Толщина стенок должна быть не менее 1,5 мм, а диаметр 30-50 мм, высота ее должна быть не менее 1,0-1,5 м, потому что чем медленнее отделяются примеси, тем чище и крепче конечный продукт.
• Если она будет короткой, то примеси попадут в дистиллятор, а если длиннее, то увеличится процесс очистки, но на эффективность это никак не повлияет.
• С обоих концов нарезается резьба, чтобы один конец прикрутить к кубу, а второй присоединить к дефлегматору. Снизу царга должна иметь сетку, которая будет удерживать наполнитель и другие насадки, заполняющие внутренний объем цилиндра. Некоторые специалисты с большим стажем укутывают его поролоном для утепления.

Насадки

Наполнение внутренностей царги — это основное условие всего процесса ректификации: если она будет полая, то произойдет только дистилляция, в результате вы получите простой самогон. Цель всех составляющих наполнителя в том, чтобы многократно увеличить площадь поверхности, по которой стекает флегма.

Тяжелые примеси осаждаются и не могут попасть в финальный продукт, а пары спирта легко проникают к дистиллятору. Начинка может быть разной, главное, чтобы она была из нержавеющего металла или другого инертного материала:

• керамические или стеклянные шарики;
• кухонные сетки из нержавеющей проволоки, нарезанные на куски — через определенный период их надо менять;
• кольца Рашига, РПН Панченкова — это самые лучшие варианты для заполнения.

Последний вариант лучше всех осаждает фракции и со временем использования не требует замены.

Это небольшой отрезок трубы из нержавеющего металла, его назначение — собирать остатки флегмы: сначала идут вредные примеси и фракции, их называют «головы», затем появляется «тело» — пары спирта без вкуса и неприятного запаха. Самодельные аппараты все делают по-разному, но принцип один:

• к трубе изнутри приваривают трубку меньшего диаметра таким образом, чтобы по окружности образовался карман, где и будет собираться флегма;
• иногда вместо нее используется пластина из нержавейки, соответствующая внутреннему диаметру, но с отверстием в середине — часть флегмы остается на пластине, а часть возвращается назад в царгу.

Снаружи приваривают два штуцера к разным отверстиям: к одному прикрепляют кран для отвода примесей, а в другой (он немного меньше по размеру) вставляется термометр для замера изменения температуры спиртового пара.

Снаружи в трубе делают два отверстия для двух штуцеров: к одному прикрепляется кран для отвода флегмы, а в другой (поменьше) вставляется термометр для измерения температуры пара.

Дефлегматор

Эта деталь устанавливается на самом верху, именно здесь пары спирта охлаждаются, выпадают конденсатом на стенки и самотеком направляются вниз. Некоторые умельцы делают такие конструкции дефлегматора:

1. Прямоточный или рубашечный изготавливается из двух труб разного диаметра. Между ними постоянно циркулирует холодная вода, которая охлаждает внутреннюю трубу, где находится пар.
2. Изделие Димрота более эффективно — корпусом служит труба с идентичным царги диаметром. Внутри скрученная спиралью трубка, а в ней циркулирует холодная вода. Если диаметр царги 50 мм, то змеевик делают из трубки 6 мм и длиной около трёх метров, тогда длина всей конструкции будет 25-35 см.
3. Кожухотрубный вариант состоит из нескольких труб — внутри трубы большого диаметра закрепляются более мелкие, где и проходит спиртовой пар. Производительность у такой конструкции отличная и есть масса преимуществ: экономнее расход воды, и быстрее происходит конденсация.

Третий вариант удобно крепить к колонне под наклоном, что значительно уменьшает общую высоту.

Водный холодильник

Такое устройство можно сделать самостоятельно без особых затрат, водяной охладитель нужен для снижения температуры выходящего продукта. Делают его по типу рубашечного дефлегматора, но из труб меньшего диаметра: в нижний вода входит, а из верхнего входит и направляется по силиконовому шлангу к дефлегматору для охлаждения. Скорость протекания воды регулируется напором из крана.

Царга пастеризации

Это обязательный элемент современной колонны для ректификации, можно подумать, что она только усложняет конструкцию, но это не так: она совершенствует ее, т. к. происходит более полное очищение продукта от головных фракций. Размер ее немного меньше — 30 см, она как бы дополняет основную царгу.

Финальный, очищенный продукт собирается из нижнего отбора малой царги, поэтому он имеет максимальную чистоту.

Автоматика

Ректификация — довольно длительный процесс и постоянно требует контроля, поэтому следует установить хорошую автоматику, например, блок управления ректификацией или просто БУР. В его задачу входит:

• включить воду для охлаждения;
• уменьшить мощность аппарата во время фильтрации;
• когда процесс очистки завершен, то он прекращает отбор;
• выключить поступление воды и нагрев после отбора хвостовой части.

Конечно, без автоматики можно обойтись и своими силами, если имеется большой опыт, а новичкам с ней будет удобнее работать.

Преимущества и недостатки

Современные колонны имеют индивидуальные достоинства и недостатки, но основные плюсы выглядят следующим образом:

• позволяют производить дома алкоголь высокой очистки и крепости;
• полученный продукт не требует повторной перегонки, отсутствует неприятный запах;
• они оснащены всеми необходимыми деталями и могут работать самостоятельно, без участия самогонного аппарата;
• для ее использования не нужны особые знания, надо только следить, чтобы трубки не засорились в процессе очистки;
• помогают производить спирт в промышленных объемах, но это зависит от мощности изделия.

Минусы:

• довольно длительный процесс по времени;
• в час выход не более одного литра;
• готовые устройства имеют весьма высокую стоимость.

Многие любители домашнего крепкого напитка делают самогонные аппараты кустарным способом, а на очистке экономят, поэтому в результате получают не качество, а мутноватую жидкость с терпким характерным запахом.

Искусство выбора

При покупке такого оборудования надо особое внимание обращать на такие моменты:

1. Материал. Лучшие образцы изготавливаются из инертного металла, который ни при каких обстоятельствах не вступит во взаимодействие с парами спирта. Для этого идеально подходит специальная нержавеющая сталь — пищевая или медицинская.
2. Контактные элементы. В изделиях для дома используются специальные насадки, не имеющие недостатков.
3. Дефлегматор. Он находится в верхней части колонны и предназначен для охлаждения спиртосодержащих паров.
4. Термометр — он помогает определить истинную температуру, что важно при отделении фракций от конечного продукта.
5. Клапан сброса давления — его наличие необходимо для безопасной работы.
6. Регулируемый узел отбора. Он в значительной мере влияет на точность разделения фракций. Бывает съемным, поэтому им укомплектованы не все модели.
7. Стоимость изделия. Надо ознакомиться с несколькими моделями, чтобы выбрать оптимальный вариант для своих нужд.

Судя по отзывам реальных пользователей такого оборудования, предпочтение имеют изделия из нержавеющего материала, а для приготовления домашнего крепкого напитка из винограда или зерна применяют насадки из меди.

Рейтинг лучших моделей

Феникс Сириус 20 литров

• Тип: ректификационная колонна пленочного типа
• Материал: нержавеющая сталь
• Производительность: до 3 л/ч
• Объем перегонного куба: 20 л
• Толщина стенок бака: 1 мм
• Дно куба: 2 мм, многослойное
• Вид емкости: бак-кастрюля
• Диаметр бака: 280 мм
• Высота установки: 107 см

Плюсы

• качество металла
• удобная конструкция
• трехтрубчатое охлаждение
• можно увеличивать мощность за счет доработки

Бражная колонна «Горилыч» 20/110/t

• Тип: бражная колонна
• Материал: пищевая сталь
• Производительность: до 1,0 л/ч
• Объем перегонного куба: 20 л
• Толщина стенок бака: 1 мм
• Диаметр: горловины — 110 мм, колонны — 42,5 мм
• Высота установки: 99 см
• Крепость конечного продукта: 93%

Плюсы

• качественная сборка
• отличная очистка
• высокое качество с первого перегона
• нормальные объемы

Добрый Жар Универсальная система Источник 25 литров

• Тип: с сухопарником
• Материал: AISI 304/430
• Производительность: до 4 л/ч
• Объем перегонного куба: 25 л
• Толщина стенок бака: 1,5 мм
• Габариты бака: 250х300 мм
• Диаметр горловины: 115 мм
• Высота установки: 60 см

Плюсы

• подходит под все плиты
• высокое качество материалов
• защитный атмосферный клапан
• гарантия 5 лет

Вейн Wein Pro 20 литров

• • Тип: самогонный аппарат
  • Материал: нержавеющая сталь
  • Производительность: до 7 л/ч
  • Объем перегонного куба: 20 л
  • Толщина: стенок бака — 1,5 мм, дна — 5 мм
  • Диаметр: бака — 300 мм, горловины — 90 мм
  • Высота установки: 90 см
  • Общая масса: 3,1 кг
    [cart]Плюсы
    • • трехтрубный холодильник
      • наличие аромакорзины
      • два биметаллических термометра
      • гарантия на 12 месяцев

[/cart]

Cuprum & Steel Luxe 10 литров

• • • • Тип: самогонный аппарат
      • Корпус: комбинированный (медь высокой очистки+нержавеющая сталь)
      • Производительность: до 4 л/ч
      • Объем перегонного куба: 10 л
      • Толщина стенок бака: 1,5 мм
      • Диаметр: бака — 230 мм, горловины — 120 мм
      • Высота установки: 0,6 м

Плюсы

• • • • качество сборки
      • уникальная компактность
      • надежность материалов

Cuprum & Steel Star 30 литров

• • • • Тип: аппарат для самогоноварения
      • Материал: медь + нержавейка
      • Производительность: до 3,5 л/ч
      • Объем перегонного куба: 30 л
      • Толщина стенок бака: 1,5- 2,0 мм
      • Размера бака: 300х300х415 мм
      • Диаметр горловины: 120 мм
      • Высота установки: 1 м

Плюсы

• • • • прокладки из пищевого силикона
      • колонна медная
      • гарантия на один год
      • высокое качество изготовления

Cuprum & Steel Star-2 40 литров

• • • • Тип: самогонный аппарат
      • Материал: высокоочищенная медь и сталь AISI 430
      • Производительность: 4,5 л/ч
      • Объем перегонного куба: 40 л
      • Толщина стенок бака: 1,5-2,0 мм
      • Размера бака: 350х350х450 мм
      • Диаметр горловины: 120 мм
      • Высота установки: 100 см

Плюсы

• • • • проточный холодильник
      • материал комбинированный
      • высокая надежность
      • удобство использования

Выводы

Для наших самогонщиков с большим стажем такие изделия довольно дорогие, потому что они привыкли экономить на всем, тем более на очистке.

Для нового поколения, которые стараются употреблять только качественные спиртные напитки, такие установки — большое подспорье, они рентабельны и экономичны: получая за один выгон 4 литра, это 16 бутылок нормальной водки, хоть и домашнего приготовления.

Источник: https://TehnoPanorama.ru/alko/kolonna-dlya-samogonnogo-apparata.html

Теория ректификации спирта и принцип работы ректификационной колонны

Цель статьи – разобрать теоретические и некоторые практические аспекты работы домашней ректификационной колонны, нацеленной на получение этилового спирта, а также развеять самые распространенные в Интернете мифы и разъяснить моменты, о которых «умалчивают» продавцы оборудования.

Ректификация спирта – разделение многокомпонентной спиртосодержащей смеси на чистые фракции (этиловый и метиловый спирты, воду, сивушные масла, альдегиды и другие), имеющие разную температуру кипения, путем многократного испарения жидкости и конденсации пара на контактных устройствах (тарелках или насадках) в специальных противоточных башенных аппаратах.

С физической точки зрения ректификация возможна, поскольку изначально концентрация отдельных компонентов смеси в паровой и жидкой фазах отличается, но система стремится к равновесию – одинаковому давлению, температуре и концентрации всех веществ в каждой фазе. При контакте с жидкостью пар обогащается легколетучими (низкокипящими) компонентами, в свою очередь, жидкость – труднолетучими (высококипящими). Одновременно с обогащением происходит обмен теплом.

Принципиальная схема

Благодаря разной направленности движений (пар поднимается вверх, а жидкость стекает вниз), после достижения системой равновесия в верхней части ректификационной колонны можно по отдельности отобрать практически чистые компоненты, входившие в состав смеси. Сначала выходят вещества с более низкой температурой кипения (альдегиды, эфиры и спирты), потом – с высокой (сивушные масла).

Состояние равновесия. Появляется на самой границе разделения фаз. Достигается только при одновременном соблюдении двух условий:

1. Равное давление каждого отдельно взятого компонента смеси.
2. Температура и концентрация веществ в обеих фазах (паровой и жидкой) одинакова.

Разница между дистилляцией и ректификацией

Как видно на графике, из 10% спиртового раствора (браги) можно получить самогон 40%, а при второй перегонке этой смеси выйдет 60-градусный дистиллят, при третьей – 70%. Возможны следующие интервалы: 10-40; 40-60; 60-70; 70-75 и так далее до максимума – 96%.

Теоретически, чтобы получить чистый спирт, требуется 9-10 последовательных дистилляций на самогонном аппарате. На практике перегонять спиртосодержащие жидкости концентрацией выше 20-30% взрывоопасно, к тому же из-за больших затрат энергии и времени экономически невыгодно.

С этой точки зрения, ректификация спирта – это минимум 9-10 одновременных, ступенчатых дистилляций, которые происходят на разных контактных элементах колонны (насадках или тарелках) по всей высоте.

Отличие	Дистилляция	Ректификация
Органолептика напитка	Сохраняет аромат и вкус исходного сырья.	Получается чистый спирт без запаха и вкуса (проблема имеет решение).
Крепость на выходе	Зависит от количества перегонок и конструкции аппарата (обычно 40-65%).	До 96%.
Степень разделения на фракции	Низкая, вещества даже с разной температурой кипения перемешиваются, исправить это невозможно.	Высокая, можно выделить чистые вещества (только с разной температурой кипения).
Способность убрать вредные вещества	Низкая или средняя. Для повышения качества требуется минимум две перегонки с разделением на фракции хотя бы при одной из них.	Высокая, при правильном подходе отсекаются все вредные вещества.
Потери спирта	Высокие. Даже при правильном подходе можно извлечь до 80% от всего количества, сохранив приемлемое качество.	Низкие. Теоретически, реально извлечь весь этиловый спирт без потери качества. На практике минимум 1-3% потерь.
Сложность технологии для реализации в домашних условиях	Низкая и средняя. Подходит даже самый примитивный аппарат со змеевиком. Возможны улучшения оборудования. Технология перегонки проста и понятна. Самогонный аппарат обычно не занимает много места в рабочем состоянии.	Высокая. Требуется специальное оборудование, изготовить которое без знаний и опыта невозможно. Процесс сложнее для понимания, нужна предварительная хотя бы теоретическая подготовка. Колонна занимает больше места (особенно по высоте).
Опасность (в сравнении друг с другом), оба процесса пожаро- и взрывоопасны.	Благодаря простоте самогонного аппарата дистилляция несколько безопаснее (субъективное мнение автора статьи).	Из-за сложного оборудования, при работе с которым существует риск допустить больше ошибок, ректификация опаснее.

Работа ректификационной колонны

Ректификационная колонна – устройство, предназначенное для разделения многокомпонентной жидкой смеси на отдельные фракции по температуре кипения. Представляет собой цилиндр постоянного или переменного сечения, внутри которого находятся контактные элементы – тарелки или насадки.

Также почти каждая колонна имеет вспомогательные узлы для подвода исходной смеси (спирта-сырца), контроля процесса ректификации (термометры, автоматика) и отбора дистиллята – модуль, в котором конденсируется, а затем принимается наружу извлеченный из системы пар определенного вещества.

Одна из самых распространенных домашних конструкции

Спирт-сырец – продукт перегонки браги методом классической дистилляции, который можно «заливать» в ректификационную колонну. Фактически это самогон крепостью 35-45 градусов.

Флегма – сконденсировавшийся в дефлегматоре пар, стекающий по стенкам колонны вниз.

Флегмовое число – отношение количества флегмы к массе отбираемого дистиллята. В спиртовой ректификационной колонне находятся три потока: пар, флегма и дистиллят (конечная цель).

В начале процесса дистиллят не отбирают, чтобы в колонне появилась достаточно флегмы для тепломассообмена.

Потом часть паров спирта конденсируют и отбирают из колонны, а оставшиеся спиртовые пары и дальше создают поток флегмы, обеспечивая нормальную работу.

Контактные устройства ректификационной колонны (тарелки и насадки)

Отвечают за многократное и одновременное разделение смеси на жидкость и пар с последующей конденсацией пара в жидкость – достижение в колонне состояния равновесия. При прочих равных условиях, чем больше в конструкции контактных устройств, тем эффективнее ректификация в плане очистки спирта, поскольку увеличивается поверхность взаимодействия фаз, что интенсифицирует весь тепломасообмен.

Теоретическая тарелка – один цикл выхода из равновесного состояния с повторным его достижением. Для получения качественного спирта требуется минимум 25-30 теоретических тарелок.

Физическая тарелка – реально работающее устройство. Пар проходит сквозь слой жидкости в тарелке в виде множества пузырьков, создающих обширную поверхность контакта.

В классической конструкции физическая тарелка обеспечивает примерно половину условий для достижения одного равновесного состояния.

Следовательно, для нормальной работы ректификационной колонны требуется в два раза больше физических тарелок, чем теоретических (расчетных) минимум – 50-60 штук.

Насадки. Зачастую тарелки ставят только на промышленные установки.

В этом случае флегма стекает тонкой струйкой по всей поверхности насадки, обеспечивая максимальную площадь контакта с паром.

Насадки из мочалок самые практичные

Конструкций очень много. Недостаток самодельных проволочных насадок – возможная порча материала (почернение, ржавчина), заводские аналоги лишены подобных проблем.

Свойства ректификационной колонны

Материал и размеры. Цилиндр колонны, насадки, куб и дистилляторы обязательно делают из пищевого, нержавеющего, безопасного при нагревании (равномерно расширяется) сплава. В самодельных конструкциях в качестве куба чаще всего используются бидоны и скороварки.

Система нагрева. В процессе ректификации очень важно контролировать и быстро регулировать мощность нагрева. Поэтому самым удачным решением является нагрев с помощью ТЭНов, вмонтированных в нижнюю часть куба. Подвод тепла через газовую плиту не рекомендуется, поскольку не позволяет быстро менять температурный диапазон (высокая инертность системы).

Контроль процесса. Во время ректификации важно следовать инструкции производителя колонны, в которой обязательно указываются особенности эксплуатации, мощность нагрева, флегмовое число и производительность модели.

Термометр позволяет точно контролировать процесс отбора фракций

Очень сложно контролировать процесс ректификации без двух простейших приспособлений – термометра (помогает определить правильную степень нагрева) и спиртометра (измеряет крепость полученного спирта).

Производительность. Не зависит от размеров колонны, поскольку, чем выше царга (труба), тем больше физических тарелок находится внутри, следовательно, качественнее очистка. На производительность влияет мощность нагрева, которая определяет скорость движения потоков пара и флегмы. Но при переизбытке подаваемой мощности колонна захлебывается (перестает работать).

Влияние давления. Температура кипения жидкостей зависит от давления. Для успешной ректификации спирта давление вверху колонны должно быть приближено к атмосферному – 720-780 мм.рт.ст.

В противном случае при уменьшении давления снизится плотность паров и увеличится скорость испарения, что может стать причиной захлебывания колонны. При слишком высоком давлении падает скорость испарения, делая работу устройства неэффективной (нет разделения смеси на фракции).

Для поддержания правильного давления каждая колонна для ректификации спирта оборудована трубкой связи с атмосферой.

О возможности самодельной сборки. Теоретически, ректификационная колонна не является очень сложным устройством. Конструкции успешно реализуются умельцами в домашних условиях.

В плане безопасности прошедшие испытания (имеют подтверждающую документацию) заводские колонны надежнее, к тому же поставляются с инструкцией (должна быть подробной). Риск возникновения критической ситуации сводится только к двум факторам – правильной сборке и эксплуатации согласно инструкции, но это проблема почти всех бытовых приборов, а не только колонн или самогонных аппаратов.

Принцип работы ректификационной колонны

Куб наполняют максимум на 2/3 объема. Перед включением установки обязательно проверяют герметичность соединений и сборки, перекрывают узел отбора дистиллята и подают охлаждающую воду. Только после этого можно начать нагрев куба.

Оптимальная крепость подаваемой в колонну спиртосодержащей смеси – 35-45%. То есть в любом случае перед ректификацией требуется дистилляция браги. Полученный продукт (спирт-сырец) потом перерабатывают на колонне, получая почти чистый спирт.

Справедливости ради отмечу, что большинство современных моделей ректификационных колон предполагают работу в режиме самогонного аппарата. Для перехода к дистилляции нужно лишь перекрыть штуцер соединения с атмосферой и открыть узел отбора дистиллята.

• Размер имеет значение. Возможности спиртзаводов в плане очистки куба больше, чем при домашней ректификации
• После включения жидкость в кубе доводится нагревателем до кипения.
• Образовавшийся пар поднимается вверх по колонне, затем попадает в дефлегматор, где конденсируется (появляется флегма) и по стенкам трубы возвращается в жидком виде в нижнюю часть колонны, на обратном пути контактируя с поднимающимся паром на тарелках или насадках.
• Под действием нагревателя флегма снова становится паром, а пар вверху опять конденсируется дефлегматором. Процесс становится циклическим, оба потока непрерывно контактируют друг с другом.

• После стабилизации (пара и флегмы достаточно для равновесного состояния) в верхней части колонны скапливаются чистые (разделенные) фракции с самой низкой температурой кипения (метиловый спирт, уксусный альдегид, эфиры, этиловый спирт), внизу – с самой высокой (сивушные масла). По мере отбора нижние фракции постепенно поднимаются вверх по колонне.
• В большинстве случаев стабильной (можно начинать отбор) считается колонна, в которой температура не меняется на протяжении 10 минут (общее время прогрева – 20-60 минут).
• До этого момента устройство работает «само на себя», создавая потоки пара и флегмы, которые стремятся к равновесию.
• После стабилизации начинается отбор головной фракции, содержащей вредные вещества: эфиры, альдегиды и метиловый спирт.
• Если колонна выведена на оптимальный режим работы, то при отборе «тела» трудностей не возникает, так как температура всё время стабильна.
• Нижние фракции («хвосты») при ректификации отбирают, ориентируясь по температуре или по запаху, но в отличие от дистилляции эти вещества не содержат спирта.

Возвращение спирту органолептических свойств. Зачастую «хвосты» требуются, чтобы вернуть спирту-ректификату «душу» – аромат и вкус исходного сырья, например, яблока или винограда. После завершения процесса в чистый спирт добавляют некоторое количество собранных хвостовых фракций. Концентрацию рассчитывают эмпирическим путем, экспериментируя на небольшом количестве продукта.

Захлебывание ректификационной колонны

Каждая конструкция имеет предельную скорость движения пара, после которой течение флегмы в кубе сначала замедляется, а потом и вовсе прекращается. Жидкость накапливается в ректификационной части колонны и происходит «захлебывание» – прекращение тепломассообменного процесса. Внутри происходит резкий перепад давления, появляется посторонний шум или бульканье.

Причины захлебывания ректификационной колонны:

• превышение допустимой мощности нагрева (встречается наиболее часто);
• засорение нижней части устройства и переполнение куба;
• очень низкое атмосферное давление (характерно для высокогорий);
• напряжение в сети выше 220В – в результате мощность ТЭНов возрастает;
• конструктивные ошибки и неисправности.

Источник: https://alcofan.com/sxema-raboty-rektifikacionnoj-kolonny.html

Ректификационная колонна для самогонного аппарата

Изготовители домашнего самогона стремятся к тому, чтобы их напиток получился чистым от вредных сивушных масел и без неприятного запаха. Для этого они перегоняют продукт несколько раз, в результате чего он очищается.

И всё же самым лучшим способом изготовления спирта и спиртосодержащих напитков является использование аппарата с ректификационной колонной. Принцип ее действия и возможность самостоятельного изготовления рассмотрим в статье.

Описание и принцип работы

Как и самогонный аппарат, ректификационная колонна изготавливает самогон, только более высокого качества, очищенный. Но прежде всего она предназначена для производства чистого спирта 96%, который используется как основа в приготовлении разных алкогольных напитков.

• Спирт является продуктом ректификации, в процессе которой происходит разделение спиртосодержащей смеси (браги, спирта-сырца) на отдельные фракции (метиловый и этиловый спирты, сивушное масло, альдегиды) с разной температурой кипения в результате многократного испарения исходной жидкости и конденсации пара.
• Далее разберем принцип работы колонны.
• Перегонный куб, заполненный спиртосодержащей жидкостью, нагревается. В процессе кипения интенсивно образуется пар, который по колонне поднимается вверх. Там его ожидает дефлегматор, в котором пар охлаждается и конденсируется.

Знаете ли вы? Самые большие ректификационные колонны достигают 90 м в высоту и имеют диаметр 16 м. Они используются в нефтеперерабатывающей промышленности.

Капли конденсата (флегмы) спускаются вниз в колонну, заполненную паром. Охлаждённая флегма стекает по специальным насадкам, на которых встречается с горячим паром.

В результате этого в «голове» колонны собирается чистый парообразный спирт. Для окончательной конденсации он отводится в холодильник, из которого выходит дистиллят, то есть готовый продукт.

Конструкция домашнего спирт-завода

Устройство ректификационной колонны состоит из разных частей, размеры которых нужно точно рассчитать. Для этой конструкции нужны:

• перегонный куб, или ёмкость со спиртосодержащей жидкостью;
• царга, или труба, которая будет корпусом колонны;
• дефлегматор, в котором охлаждается и конденсируется пар;
• насадки, которыми нужно начинить царгу;
• узел отбора дистиллята;
• водный холодильник;
• более мелкие детали для соединения частей конструкции и для контроля её работы (термометры, автоматика).

Рассмотрим каждую составляющую часть устройства отдельно.

Перегонный куб

Основой всей конструкции является перегонный куб. Это ёмкость для спиртосодержащего сырья.

Ею может послужить любой сосуд из меди, эмалированной или нержавеющей стали. Некоторые самогонщики используют для этого скороварку, если ожидается небольшой выход спирта.

А можно самостоятельно сварить подходящую ёмкость из листов «нержавейки».

• абсолютная герметичность: при кипении сосуд не должен пропускать пар или жидкость, и крышку не должно срывать от растущего давления;
• отверстие для выхода пара, которое появится, если врезать в крышку штуцер.

Статья в тему:   Как применять «Кемифос» в саду: инструкция по применению

Если купить готовый перегонный куб, то он уже отвечает этим критериям.Очень важно, чтобы объем куба соответствовал размерам колонны. Для трубы высотой 1,5 м и 50 мм в диаметре нужно взять ёмкость, вмещающую 40-80 л, для 40 мм царги подходит 30-50 литровая посудина, для 32 мм нужно не меньше 20-30 л, а для диаметра 28 мм отлично подойдёт скороварка.

Важно! Перегонный куб нужно заполнять брагой не больше чем на 2/3 его объёма, иначе при кипении колонна будет «захлёбываться».

Царга

Труба, в которой происходит ректификация, называется царгой. Это цилиндр с толщиной стенки 1,5 мм и диаметром 30-50 мм. Эффективность царги зависит от её высоты: чем выше труба, тем медленнее отделяются вредные фракции и тем чище получается спирт.

Оптимальная высота царги составляет 1-1,5 м. Если она будет короче, то в ней не будет места для отделившихся сивушных масел, и они окажутся в дистилляте. Если же труба будет длиннее, то время ректификации увеличится, а на эффективность это не повлияет.

Царга ректификационной колонны с насадкой В продаже имеются готовые царги для самогонных аппаратов длиной от 15 см. Можно купить 2-3 трубки и соединить их в одну. А можно сделать царгу нужной длины самостоятельно. Для этого понадобится нержавеющая труба.

Сверху и снизу нужно нарезать резьбу, чтобы нижнюю часть прикрепить к кубу, а к верхней присоединить дефлегматор.

Снизу нужно также прикрепить сетку, чтобы удерживать насадки, которыми будет заполнена царга. Некоторые домашние специалисты укутывают трубу утеплителем, например, поролоном.

Знаете ли вы? Насадка Панченкова была изобретена в СССР в 1981 году не для изготовления спирта, а чтобы улучшить очистку нефтяного сырья для авиатоплива.

Насадка

Наполнение царги насадками является обязательным условием ректификации. Если труба полая, в ней возможен только процесс дистилляции, результатом которого будет самогон, но не чистый спирт. Цель наполнителя в том, чтобы увеличить поверхность, по которой стекает флегма.

Таким образом тяжёлые вредные компоненты осаждаются и не могут попасть в конечный продукт, а лёгкий пар чистого спирта отбирается. Начинка должна полностью заполнить трубу.

Насадкой может послужить любой наполнитель из инертного нержавеющего материала:

• стеклянные или керамические шарики;
• кухонные мочалки из нержавейки, мелко нарезанные (время от времени их нужно менять, так как материал портится);
• насадка Панченкова (самый лучший вариант), которая по-особому сплетена из медной или нержавеющей стали. Её преимущества: хорошо осаждает флегму и не выходит со временем из строя.

Насадка Панченкова

Важно! Насадка-мочалка должна быть из нержавейки. Проверить её можно магнитом: нержавеющую сталь он притягивает.

Узел отбора

Узел отбора представляет собой небольшой кусок трубы между царгой и дефлегматором. Его назначение состоит в том, чтобы собирать флегму: сначала идут «головы», то есть вредные спиртовые фракции, затем выходит «тело», или спирт без вкуса и неприятного запаха.Самодельный узел отбора все делают по-разному, но по одному принципу. К примеру:

• к внешней трубе, диаметр которой соответствует диаметру царги, изнутри приваривают трубку меньшего диаметра так, чтобы между ними по окружности образовался карман, куда будет собираться часть флегмы;
• вместо трубки внутри приваривают нержавеющую пластинку, соответствующую внутреннему диаметру трубы, с круглым отверстием внутри: часть флегмы будет собираться на пластине, а часть попадёт через отверстие назад в царгу.

Снаружи в трубе делают два отверстия для двух штуцеров: к одному прикрепляется кран для отвода флегмы, а в другой (поменьше) вставляется термометр для измерения температуры пара.

Дефлегматор

Верхушкой конструкции является дефлегматор. Здесь пар охлаждается, конденсируется и уже в виде капель направляется вниз.Своими руками можно сделать несколько вариантов дефлегматоров:

1. Дефлегматор рубашечный или прямоточный изготавливается из двух труб разного диаметра. Между ними циркулирует проточная вода, а внутри меньшей трубы пар превращается в конденсат. Внешнюю трубу легко может заменить корпус термоса, горлышко которого прикручивается к узлу отбора. В донышке термоса обязательно нужно сделать отверстие для ТСА, то есть трубки связи с атмосферой, через которую будут выходить лёгкие ненужные пары.Дефлегматор Димрота более эффективный, чем предыдущая модель. Корпусом является труба того же диаметра, что и царга. Внутри неё находится тонкая трубка, скрученная спиралью, в которой движется холодная вода. Если диаметр царги 50 мм, то спираль нужно скрутить из трубки диаметром 6 мм и длиной 3 м. Тогда длина дефлегматора будет 25-35 см.Кожухотрубный дефлегматор состоит из нескольких труб: внутри большой крепятся маленькие, в которых и происходит конденсация пара. У этой модели несколько преимуществ: экономно расходуется вода и быстро охлаждается пар. К тому же эту конструкцию можно крепить к колонне под наклоном, что уменьшает её высоту.Холодильник

Маленький холодильник, или доохладитель, необходим, чтобы снизить температуру этилена, текущего из узла отбора. Он делается по принципу рубашечного дефлегматора, но из трубок меньшего диаметра.

Узнайте как приготовить самогон из яблок.

В нём тоже есть два прохода для воды: в нижний холодная жидкость входит, из верхнего она выходит и направляется по силиконовым трубкам вверх к дефлегматору для той же цели.

Скорость воды регулируется краном.

Царга пастеризации

Царга пастеризации не является обязательным элементом колонны. С одной стороны, она усложняет основную конструкцию. Но с другой стороны, она совершенствует её, так как более тщательно очищает спирт от головных фракций в течение всей ректификации.

Это царга меньшего размера (30 см) с дополнительным узлом отбора. Она дополняет основную царгу. «Головы», как обычно, выходят из дефлегматора, но не только вначале, а постоянно.

Спирт же собирается из нижнего отбора маленькой царги. Это обеспечивает максимальную чистоту спирта.

Автоматика

Долгий процесс ректификации может длиться часами. При этом его нужно постоянно контролировать, чтобы «головы» и «хвосты» случайно не смешались с «телом». Это будет не так утомительно, если установить хорошую автоматику для контроля ректификации. Для этой цели предназначен БУР (блок управления ректификацией). Блок может сделать следующее:

• включить воду для охлаждения при определённой температуре;
• уменьшить мощность во время отбора флегмы;
• прекратить отбор в конце процесса;
• выключить воду и нагрев после окончания отбора хвостовой части.

Автоматизировать процесс можно, установив «старт-стоп» с клапаном: когда температура повышается, он останавливает отбор, когда она стабилизируется, он возобновляет отбор.

Без автоматики можно обойтись, но с ней намного легче.

Преимущества и недостатки метода ректификации

Преимущества:

• готовым продуктом является чистейший спирт 96% без вредных для здоровья примесей;
• в режиме дистилляции можно изготовить самогон с нужной органолептикой;
• этиловый спирт может стать основой любого спиртного напитка;
• можно сконструировать прибор для этого самостоятельно.

Недостатки:

• этилен не имеет органолептики исходного продукта;
• процесс ректификации очень длительный: за час можно получить не больше 1 л дистиллята;
• готовые конструкции стоят очень дорого.

Какой материал предпочтительней

Ректификация предназначена для максимальной очистки спирта от разных примесей. Детали, из которых состоит колонна, не должны влиять ни на качество, ни на вкус продукта. Поэтому материал должен быть химически инертным, не поддающимся ржавчине и не влияющим на вкус и запах дистиллята.

Лучше всего подходит пищевая нержавейка, то есть хромоникелевая нержавеющая сталь. Она химически нейтральна и никак не влияет на состав продукта.

Настойками называют напитки, приготовленные путём настаивания разбавленного спирта, водки или самогона на различных плодах, косточках, пряностях, душистых и целебных травах. Рекомендуем узнать рецепты приготовления настоек из: черноплодки, вишни, клюквы, черной смородины, сливы, кедровых орехов, сирени, яблок и зубровки.

Источник: https://sampit.ru/rektifikacionnaya-kolonna-dlya-samogonnogo-apparata/