Саморобна бражная колона в домашніх умовах. Пристрій, схема і принцип роботи ректифікаційної колони. Як зробити своїми руками? Корисні відео по будови і виготовлення своїми руками

Колона ректифікації - це складний технічний пристрій. Виготовити її важче, ніж звичайний самогонний апарат. Але в домашніх умовах це можна здійснити. І хоча ректифікаційні колони вільно продаються, не всі мають можливість їх придбати. До того ж будинку, особливо в сільській місцевості, повно підручних матеріалів, з яких можна зробити працездатну конструкцію і насолоджуватися напоєм власного приготування. Самостійна конструкція обійдеться приблизно в 2-3 рази дешевше покупного міні-спиртозаводу.

Складові частини конструкції

Саморобний апарат має такі ж функціональні частини, як його заводський аналог. Конструкція колони складається з наступних елементів:

• Корпус.
• Дефлегматор (холодильник).
• Насадки.
• Тепловий ізоляційний матеріал.
• Електронні помічники.

Самогонний апарат в цілому додатково вміщує в себе:

• Змійовик.

При правильному самостійному виготовленні колони ректифікації вона встановлюється на будь-який бак ємністю від 20 л. Оптимальний обсяг знаходиться в межах від 20 до 50 л, так показує розрахунок. При використанні бака меншого обсягу колону вдасться лише прогріти до робочої температури і отримати половину від можливого виходу продукту.

Використання бака оптимального обсягу дозволяє простіше налаштувати оптимальну температуру. Цей параметр при ректифікації є головним для виробництва якісного продукту. Крім цього, підготовка до вигону 2-3 л самогону займе стільки ж часу, скільки і на 8-10 л. Навіщо використовувати час неефективно, якщо можна вигнати більше? До того ж при цьому знижується собівартість продукту.

Принцип роботи колони

Брагу заливають в куб, який нагрівають. В результаті виділяється пар з вмістом спирту. Пар легше рідини і піднімається вгору колони. Там знаходиться дефлегматор, який охолоджується проточною водою. В результаті пара конденсується і стікає вниз, але по дорозі потрапляє на спеціальні елементи. Брага в той же час продовжує кипіти, і пари її надходять вгору, де перемішуються з конденсатом. Цей безперервний процес називають ректифікацією. Нітрохи не гірше саморобний самогонний апарат: колона ректифікації, виготовлена ​​своїми руками, буде володіти такими ж властивостями, що і заводський виріб, при дотриманні параметрів конструкції.

В результаті ректифікації конденсат, який називають флегмою, насичується парами. А пар, навпаки, насичується флегмою. В результаті такого обміну вгору піднімаються найлегші частки пара, які мають високу концентрацію спирту. Його-то температура кипіння нижче води. З вершини колони спиртові пари відводяться в дефлегматор для очищення і насичення, а далі - в холодильник. В результаті виходить чистий самогон.

Особливості перегінного куба

Для перегінного куба підійде ємність, Яка відповість наступним запитами:

• Складається з нержавійки.
• Має відповідний обсяг - 15-20 л.

Початківці застосовують скороварку, але для оптимальної роботи колони потрібно ємність більше.

Підігрів куба:

• Електрикою.
• Газом.

Багато вирішать встановити куб на кухонну плиту, але може перешкодити висота колони. Тому оптимально куб розмістити на підлозі. Відповідно, нагрівати брагу краще електрикою.

Регулювати потужність електропідігріву простіше. Я для цього встановив в куб ТЕН, а регулятор напруги взяв зі старого телевізора. В роботі спрацьовує принцип Шательє - при більшому нагріванні в тіло продукту потрапляють сивушні масла. Вони небезпечні. Тому потрібно стежити за нагріванням, і автоматика з цим справляється краще.

Зверніть увагу!Наявність плавного регулювання потужності нагріву браги істотно полегшить життя. В іншому випадку домогтися від апарату стабільної роботи буде неможливо.

Застосування автоматичних систем контролю не є крайньою необхідністю. Для цього краще наростити досвід самогоноваріння. Тому спочатку досить простого регулятора потужності нагріву браги.

Але з часом можна автоматизувати процес. До того ж багатьом людям катастрофічно не вистачає часу. І система автоматики в цьому випадку - гарна підмога. Процес варіння самогону буде йти з мінімальним втручанням людини. Готове технічне рішення, яке не допустить потрапляння хвостів в продукт, можна придбати в спеціалізованому магазині. Завдання таке системи - перекрити відбір ректифікату в той момент, коли температура в колоні перестає бути оптимальною.

Пристрій і збір конструкції

Питання самостійного виготовлення ректифікаційної колони розглянуто наполовину. Тепер потрібно братися за головні складові конструкції.

Царга системи ректифікації складається з:

• Труби, яка має утеплювач і насадку.
• Дефлегматора. Включає вузол відбору продукту, сорочку охолодження і датчик температури.
• Штуцери для зовнішнього зв'язку.

Спирт - це летюча речовина, яке легко запалюється. Вгорі колони знаходиться отвір для зв'язку з атмосферою. Не можна його залишати відкритим. Потрібно вставити в нього трубочку, а на неї надіти гумову трубку. Використовувати можна і палять.

Кінець трубки варто опустити в ємність з водою. Наявність бульбашок покаже, чи поширюється спиртової пар за межі пристрою. При надмірному тиску, а воно виникає через перегрів, це допоможе уникнути нещасного випадку.

трубка колони

Це безпосередньо сама насадка для колони. Тут відбувається процес взаємодії холодної флегми і гарячої пари. Щоб збільшити площу контакту цих речовин, застосовують наповнювач. Найпоширеніший наповнювач - металеві мочалки для миття посуду. Але підійде будь-яка дріт з нержавійки. Щільність набивки - близько 250 г на 1 л об'єму колони.

Зверніть увагу!При використанні мочалок в якості наповнювача необхідно упевнитися в їх якості - прокип'ятити шматок мочалки в сольовому розчині. Якщо виріб виконаний з іншого металу, а не з нержавійки, то з'являться ознаки корозії. Розрізати виріб перед випробуванням обов'язково - виробники хитрують і часом завдають тільки захисний шар з нержавійки. Внутрішня структура повинна бути оголена.

Розмір труби:

• Мінімальний діаметр - 32 мм.
• Довжина треби впливає на якість поділів на фракції. Чим довше, тим краще поділ.
• Оптимальна висота - 40-60 діаметрів.
• Мінімальна висота - не менше 20 діаметрів.

Зовні трубу обертають термоизолирующим шаром.

Щоб наповнювач надійно був закріплений всередині труби, слід на неї знизу і зверху поставити сітку з нержавіючої сталі. На трубі повинна бути різьблення для закріплення знизу на перегінному кубі, а зверху - для приєднання до дефлегматора.

В ідеалі висота повинна бути 1,5 м. Це дозволить отримувати чистий спирт. Стандартне виконання - 2 царги по 80 см.

Наповнюю заспівай апарат мочалками, а закріп їх чайним ситечком. При цьому тиск не скаче. Швидкість виходу - до 1 л на годину. Перегонка не так важка, як здається.

дефлегматор

У дефлегматоре конденсуються легкі фракції. Конструкції пристрій може мати різні. На практиці найпростішої є прямоточний дефлегматор. Його ще називають сорочкові або холодильником конденсатором. В інтернеті представлені креслення дефлегматора, але простіше виготовити варіант, який описаний нижче.

Виконана конструкція з двох труб, які мають різний діаметр і вставляються одна в іншу. Між ними встановлюють сорочку охолодження.

складові:

• Штуцери для підведення і відведення води охолодження.
• Нагорі трубка для зв'язку з атмосферою.
• Внизу штуцер для відбору продукту.

Зверніть увагу!Щоб якість продукту не постраждало, використовуйте в якості штуцера відбору і ущільнювача тільки трубки і прокладки з силікону.

Матеріалом для напоготові дефлегматора може служити старий термос або ж звичайні нержавіючі труби. Внутрішня труба дорівнює по діаметру насадок трубці. Нема під рукою зварювання - користуйтеся паяльником.

Зверніть увагу!Фахівці рекомендують використовувати для самогонних апаратів мідь або титан. Вся справа в тому, що мідь абсорбує оксид сірки, а це покращує властивості самогону. Але цей матеріал дорогий, і працювати в домашніх умовах без зварювання з ним складно.

Вузол відбору продукту - це шайба, яка уварена у внутрішню трубку дефлегматора. Розташована знизу. Вузол відбору повинен містити отвори:

• Для трубки відбору.
• Для термометра при його використанні.

Для бувалих термометр може не знадобитися. А от новачкам бажано його встановити. Робочий діапазон колони - 45-55 градусів охолоджуючої води. Заміряти температуру можна на стику дефлегматора і царги. Тоді показники повинні бути в районі 77-81 градуса.

Перед завершенням вигону температура зазвичай скаче.

Для ефективного охолодження слід застосувати шнекову спіраль. Тоді проточна вода буде якісніше огинати дефлегматор.

вибір холодильника

Зверніть увагу!Використання холодильника Дімрота недоцільно. Конструкція відрізняється тим, що речовини з малою температурою кипіння можуть проскочити зону охолодження. Дімротний холодильник хороший для тих рідин, який киплять при температурі понад 160 градусів.

Повітряний холодильник застосовувати не слід. Охолодження в цьому випадку буде неефективним. Так було б, якщо до ректифікаційної колоні причепити сухопарник. Але в цьому типі апарату він не потрібен.

Лабораторний скляний охолоджувач - ідеальний альтернативний варіант. Його можна придбати в будь-якому магазині лабораторного посуду. Щоб регулювати швидкість відбору продукту, трубку від дефлегматора до холодильника слід оснастити краником. Можна використовувати затиск від краника.

Послідовність з'єднання:

• Низ холодильника.
• Холодильник.
• Верх холодильника.
• Верх дефлегматора.
• Дефлегматор.
• Низ дефлегматора.
• Сток.

За таким маршрутом рухатиметься охолоджуюча проточна вода. Важливо, щоб вона потрапила в сорочку дефлегматора теплою.

Ідеальна конструкція самогонного апарату з відділенням сивушних масел - це ректифікаційна колона. При дотриманні температурного режиму в ній можна отримати найчистіший продукт. Але він буде позбавлений своєрідного смаку.

А ось в звичайному самогонному апараті - дистиляторі - можна отримати самогон з яскраво вираженим букетом. Для цього в конструкції використовують сухопарник. Але є нюанс - з букетом ароматів самогон-дистилят може містити домішки сивушних масел.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Швидкий перехід по статті

На наступному етапі можна зайнятися нагрівальним елементом всього апарату. Для цього можна використовувати звичайний кип'ятильник. Відступивши деяку відстань від кінця дроту, щоб вистачило до апарату, потрібно відрізати частину, прикрутити всі назад доведеться після. Кінці шнура від кип'ятильника потрібно протягнути таким чином, щоб при закритій кришці елемент перебував усередині корпусу. Після зачистки проводів їх потрібно з'єднати назад

Важливо подбати про якісну ізоляції.

Кип'ятильник не повинен стосуватися дна, бажано, щоб він був повністю покритий рідиною в процесі експлуатації. В цей же отвір, через яке проходить шнур кип'ятильника, потрібно вставити довгий кінець змійовика для апарату. Решта проміжки між трубкою і шнуром потрібно забити ватою, зробивши це досить щільно. Важливо домогтися найкращої герметизації.

Отриману конструкцію з вати потрібно залити суперклеєм, який виконаний на ціанакриловий основі. Це дозволить отримати максимально герметичне з'єднання, з використанням композитних матеріалів. Після того як клей затвердіє, вам вдасться отримати герметичне міцне з'єднання. Чи залишиться зробити щось на зразок кожуха для вентилятора, щоб повітря омивав ребра теплообмінника, представленого змійовиком.

Для виконання кожуха можна задіяти упаковку тетра-пак. Якщо вами буде виготовлятися самогонний апарат, то ви можете скористатися технологією, представленої в статті. З упаковки потрібно вирізати прямокутник, ширина якого буде відповідати габаритам вентилятора. Дані елементи підуть на обклеювання вентилятора з 3 сторін. На четверту сторону потрібно вивести кінець змійовика, щоб здійснити відведення самогону. У решти бічній стінці потрібно зробити отвір для цієї частини трубки і приклеїти застосовуваним раніше суперклеєм. Стінки між собою можна склеїти скотчем. Коли виготовляється потрібно забезпечити максимальну безпеку, його слід накрити прозорим захисним екраном.

На цьому можна вважати, що бражная колона готова. В якості джерела живлення для вентилятора можна використовувати комп'ютерний блок живлення. Для його включення без застосування материнської плати необхідно замкнути чорний провід з зеленим. Фахівці використовують більш компактні джерела на 12 вольт, які ви можете знайти самостійно.

Розрахунок параметрів та підбір матеріалів

Перш ніж приступати до складання колони, слід визначитися з розмірами і іншими характеристиками апарату.

1. Висота царгіЕслі раніше ректифікаційні колони представляли собою багатометрові конструкції, то сьогодні домашні винокури користуються компактними варіантами - близько 1,5 метрів завдовжки. Головний принцип, яким слід керуватися при розрахунку габаритів наступний: висота труби повинна бути дорівнює приблизно 50 її діаметрам. Допускаються невеликі відхилення в одну або іншу сторону. Однак довжина царги не може бути менше 1 метра. В іншому випадку частина сивушних масел потрапить в відбір, і виникнуть труднощі з поділом фракцій. Збільшення висоти колони понад 1,5 метрів на якість продукту суттєво не впливає, але подовжує час перегону. До того ж, розмістити таку конструкцію в домашніх умовах буде проблематично. Оптимальні розміри труби: довжина - 1,3-1,4 м, діаметр - 3-5 см.
2. Матеріал і товщина стенокІдеальним варіантом для царги є харчова нержавійка: вона ніяк не впливає на склад напоїв. Також підійде мідь. Оптимальна товщина стінок знаходиться в межах 1-2 мм. Більше можна, але це обтяжить конструкцію і збільшить витрати, не приносячи особливої ​​вигоди. До того ж варто пам'ятати, що в стінках доведеться робити отвори.
3. Вид і параметри насадокВ якості контактного елемента найпростіше використовувати побутові мочалки з нержавійки, якими чистять посуд. Щоб перевірити якість металу, можна замочити виріб в розчині солі і залишити в ньому на добу: гарний виріб не заіржавіє. Альтернативними варіантами є скляні кульки, камені певних порід, металева стружка. Щільність набивки становить 250-270 г контактного елемента на 1 л об'єму колони.
4. Обсяг кубаЕмкость для перегонки заповнюють на 2/3, при цьому кількість спиртовмісної рідини має відповідати 10-20 обсягами насадки. Для колони з діаметром 5 см оптимально використовувати бак на 40-80 л, для ширини в 4 см - 30-50 л.
5. Джерело нагрівання рекомендується використання газової, електричної або індукційної плити. Перший варіант небезпечний, інші не дозволяють забезпечити рівномірну подачу тепла. Оптимальним варіантом є електронагрів за допомогою ТЕНів, які можна вмонтувати в куб самостійно. Потужність елементів залежить від обсягу куба: на 50 л потрібно не менше 4 кВт, на 40 л - не менше 3 кВт і т. Д.
6. Вид теплоізоляційного матеріалаОн повинен витримувати високі температури, бути хімічно інертним. Зазвичай використовують поролон 3-5 мм завтовшки, фторопластові або силіконові (але не гумові!) Прокладки.
7. Варіант состиковкіЕслі використовуються різьбові з'єднання, може знадобитися герметик. Краще віддати перевагу надягання елементів один на одного.

вибір конструкції

Розміри і конструкція апарату залежить від ряду факторів:

1. Необхідна продуктивність. при більшій продуктивності царга з набиванням буде вище і ширше - пара проходить більше. Охолоджувач і вузол відбору також повинні забезпечити достатню ефективність. Мінімальна довжина царги - 1.5 метра, краще зробити її розбірний з трьох колін - 1 метр, 0.2 метра, 0.5 метра. це дозволить використовувати апарат як для дистиляції, так і для ректифікації.
2. Можливі розміри. Часто домашні ректифікаційні колони обмежені в розмірах через висоту стелі. Заощадити місце допоможе зміщення холодильника дімрота у верхній частині апарату, або розміщення його перпендикулярно царге (молот Тора).
3. Доступ до технологій металообробки. Апарат з нержавіючої сталі прослужить довго і не буде окисляти спирт, але для з'єднання деталей потрібно аргонове зварювання або електроди по нержавіючій сталі. Варити нержавійку складно. При можливості можна застосовувати лабораторне термостійкий посуд, але воно занадто крихке. Відмінний варіант для самодельщиков - мідь. Вона легко паяется газовим пальником, в продажу є велика кількість
4. Обсяг заправляється сировини. Чим більше застосовуваний куб, тим вище повинна бути продуктивність. Випаровування спирту відбувається при 75 - 80 ° С, зниження температури знизить швидкість процесу.
5. Бюджет. При мінімальному бюджеті розглядати треба просту, але ефективну конструкцію з механічними регулюваннями. Якщо бюджет не обмежений, апарат доповнюється точними голчастими кранами, додатковими вузлами і автоматикою управління.

Завдяки особливій будові колони ректифікації стає можливим практично повністю очистити кінцевий напій від сивушних масел і домішок. На відміну від дистиляції якість самої сировини не має такої ключової ролі, оскільки органолептика в кінцевому напої практично відсутня. В результаті виходить спирт міцністю до 96,6% з бідної органолептикою, однак чистий. Використовувати його можна для виробництва горілки та різних настоянок.

Розглянемо принцип пристрою ректифікаційної колони, і з яких частин вона складається.

Колона ректифікації, креслення

Колона ректифікації, принцип роботи

Ректифікація - це розділення бінарних або багатокомпонентних сумішей за рахунок противоточного масо-і теплообміну між парою і рідиною. Частини ректифікаційної колони забезпечують послідовний процес:

1. Випарний куб - зберігання і нагрівання кубової рідини
2. Колона - тепломасообмін всередині самої колони за рахунок насадки
3. Дефлегматор - конденсація парів, освіту флегми
4. Вузол відбору - відбір флегми і ректифікату

Розглянемо роботу кожної частини окремо.

випарний куб

Це ємність, в якій зберігається і нагрівається брага або дистилят. Також її називають кубової рідиною. Нагріваючись, рідина випаровується, і пара піднімається вгору по колоні, де розділяється на фракції. Одночасно куб служить підставою для колони. Куб можна нагрівати на звичайній або. На індукційної - швидше і безпечніше.

Також в якості джерела тепла в деяких моделях використовується.

Зазвичай спочатку переганяється брага, щоб отримати спирт-сирець. Колону треба перевести в режим дистилятора, тобто максимально відкрити кран відбору. Після цього спирт сирець переганяється ще раз, на цей раз повільно і з відбором харчової фракції.

На кубі розташований термометр, щоб контролювати температуру кубової рідини. При досягненні в кубі 60-70 ° С необхідно подати охолоджуючу рідину, щоб пари могли конденсуватися. При досягненні 70 ° С, потужність нагрівального елементу треба зменшити і залишити в такому значенні до завершення ректифікації.

царга

Царга - це тіло колони, її центральна частина. Тепломасообмін, який становить принцип дії ректифікаційної колони, протікає саме тут. Саме вона робить процес ректифікації можливим:

1. Рідина в кубі випаровується, і по колоні пар піднімається нагору
2. Нагорі розташований дефлегматор (холодильник), в якому пар конденсується
3. Дистилят стікає вниз по дефлегматора і по стінках колони
4. Рідина контактує з парою на стінках насадки, якої заповнена колона
5. В результаті тепломассообмена у верхній частині колони накопичується найбільш легкокипящая фракція
6. Легкокипящая фракція конденсується в холодильнику і надходить в канал відбору.

Колона може збиратися з декількох царг. Чим вище колона, тим інтенсивніше проходить тепломассообмен, і тим чистіше розділяється рідина на фракції. Всередині колона заповнена насадкою: СПН або РПН. Без насадки тепломассообмен неможливий.

Щоб прискорити процес ректифікації, можна використовувати. Стінки колони підігріваються, тому флегма, яка не контактує з насадкою, випаровується зі стінок. В результаті процес прискорюється, а ступінь очищення підвищується.

Додатково з колоною можуть використовуватися. На її поверхні також відбувається тепло-масо-обмін між гарячою парою і холодної флегмою. Ступінь очищення зростає.

насадка ректифікаційна

Ректифікаційна насадка - це універсальний інструмент, який складається з вузла відбору і холодильника. У холодильнику відбувається конденсація парів спирту, які повертаються вниз у вигляді флегми. Вузол відбору дозволяє контролювати кількість спирту, яке виходить з колони. Контролюючи цей обсяг, можна змінювати якість спирту, тобто ступінь його очищення. Чим повільніше йде процес, тим чистіше виходить спирт.

Насадку можна купити в готовому вигляді або окремо.

Вузол відбору спирту

Використовується, щоб підвищити якість очищення

Автоматика для колони ректифікації

Ректифікація вимагає постійного контролю, щоб головний і хвостова фракції не потрапили в харчову частина. Цей процес можна полегшити, використовуючи БУР - блок управління ректифікацією. Блок буде обмежувати відбір ректифікату відповідно до заданої програми, щоб хвостова частина не змішалася з харчової. Так ви можете відійти від колони, не боячись, що хвости потраплять в чистий ректифікат.

БУР - це необов'язкова частина колони ректифікації, проте працювати з ним набагато зручніше.

Що далі

Отриманий на виході спирт-ректифікат матиме жесктій смак. Спирт треба розбавити, відфільтрувати і дати настоятися. Для очищення спирту можна використовувати, це називається. В результаті углеванія спирт набуває більш м'який смак, вугілля пов'язує залишки сивушних масел, які в невеликому колічство проникають в напій дяже при дробовому відборі на ректифікаційної колоні. Саме так готується класична російська горілка.

Після сортування (розведення) і углеванія спирту треба відпочити в скляній ємності кілька днів.

Детальніше про пристрій і роботу колони ректифікації читайте у відповідній картці товару.

Зі шкільного курсу ми знаємо, що процес ректифікації це процес поділу складних сумішей на компоненти шляхом багаторазового випаровування і конденсації складових частин. В результати виходять ідеально чисті компоненти, температури переходів в різні агрегатні стани яких, відповідно, різні.

Застосовується цей не хитрий процес при виробництві бензину, гасу, чистого кисню та азоту. А ще ректифікація допомагає відокремити сивушні масла і альдегідні фракції, щоб отримати етанол, або етиловий спирт.

Цей процес здійснюється в ректифікаційних колонах, пристрій яких дозволяє створювати продукт чистотою до 96%. Можна створити саморобний самогонний апарат, маючи прямі руки, мінімальні пізнання в органічної хімії і бажання насолоджуватися якісним алкоголем власного виробництва.

Ректификационную камеру в наш час можна і просто напросто купити, але ми підемо іншим шляхом. Ми зберемо мініатюрний лікеро-горілчаний завод власними руками.

З назви процесу, який дав ім'я і колоні зрозуміло, що всередині відбувається постійна ректифікація, а сама колона виконана з матеріалів, які не вступають в реакцію з компонентами процесу.

У перегінний куб заливається робоча рідина, брага настояна на зерні, ягодах, фруктах і т.п. і доводитися до температури кипіння. В ході кипіння робочої рідини виділяється спиртосодержащий пар, які легше, ніж рідина і за рахунок цього піднімається по трубі вгору, де охолоджується.

Охолоджуючись нагріте пар випадає в конденсат на стінки колони і у вигляді рідини спрямовується назад в перегінний куб, але на шляху проходження зустрічає нову порцію нагрітого пара. Компоненти, чия температура кипіння нижче робочої рідини знову випаровується, серед таких компонентів - етиловий спирт.

Суть процесу в тому, що речовини розподіляються по вертикальній колоні, відповідно до рівня совій точки випаровування і конденсації. Приблизно на висоті 75% від перегінного куба відбувається збирання парів етилового спирту - тут встановлюється патрубок для відводу цих самих парів в ємність з кінцевим продуктом.

Вище по колоні концентруються отруйні леткі пари альдегідів і диметилкетонами, і через відвідну трубу виводяться в атмосферу, нижче формування концентрації парів етилового спіриту скупчуються сивушні масла і інші фракції, чия температура кипіння перевищує температуру кипіння етанолу.

Рано чи пізно майже кожен любитель саморобного алкоголю замислюється про придбання або виготовлення ректифікаційної колони (РК) - пристрої для отримання чистого спирту. Починати потрібно з комплексного розрахунку базових параметрів: потужності, висоти, діаметра царги, обсягу куба і т.д. Ця інформація буде корисна як бажаючим зробити все елементи своїми руками, так і присутніх купити готову колону ректифікації (допоможе визначитися з вибором і перевірити продавця). Не торкаючись конструктивних особливостей окремих вузлів, ми розглянемо загальні принципи побудови збалансованої системи для ректифікації в домашніх умовах.

Характеристики труби (царги) і насадки

Матеріал.Труба багато в чому визначає параметри ректифікаційної колони і вимоги до всіх вузлів апарату. Матеріалом для виготовлення царги є хромонікелева нержавіюча сталь - «харчова» нержавіюча сталь.

Завдяки хімічній нейтральності харчова нержавіюча сталь не впливає на склад продукту, що і потрібно. На спирт переганяють сирець з цукрової браги або відходи дистиляції ( «голови» і «хвости»), тому головною метою ректифікації є максимальна очищення виходу від домішок, а не зміна органолептичних властивостей спирту в ту чи іншу сторону. Використовувати мідь в класичних ректифікаційних колонах недоречно, оскільки цей матеріал злегка змінює хімічний склад напою і підходить для виробництва дистилятора (звичайного самогонного апарату) або бражної колони (окремий випадок ректифікації).

Товщина.Царгу роблять з нержавіючої труби з товщиною стінки 1-1,5 мм. Більш товста стінка не потрібна, так як це призведе до подорожчання і обваження конструкції без отримання будь-яких переваг.

Параметри насадки.Говорити про характеристики колони без прив'язки до насадки некоректно. При ректифікації в домашніх умовах використовують насадки з площею контактної поверхні від 1,5 до 4 кв. м / літр. Зі збільшенням площі контактної поверхні зростає і розділяє здатність, але падає продуктивність. Зменшення площі призводить до зниження розділяє і зміцнює здатності.

Продуктивність колони спочатку зростає, але потім для підтримки фортеці виходу оператор змушений знижувати швидкість відбору. Це означає, що існує якийсь оптимальний розмір насадки, який залежить від діаметра колони і дозволять досягти найкращого поєднання параметрів.

Розміри спірально-призматичної насадки (СПН) повинні бути менше внутрішнього діаметра колони приблизно в 12-15 разів. Для діаметра труби 50 мм - 3.5х3.5х0.25 мм, для 40 - 3х3х0.25 мм, а для 32 і 28 - 2х2х0.25 мм.

Залежно від поставлених завдань доцільно використовувати різні насадки. Наприклад, при отриманні укріплених дистилятів часто застосовують мідні кільця діаметром і висотою 10 мм. Зрозуміло, що в цьому випадку метою є не розділяє і зміцнює можливість системи, а зовсім інший критерій - каталітична здатність міді усувати зі спирту сірчисті з'єднання.

Не варто обмежувати арсенал однієї, нехай навіть найкращої насадкою, таких просто немає. Є найбільш підходящі для вирішення кожного конкретного завдання.

Навіть невелика зміна діаметра колони серйозно впливає на параметри. Для оцінки досить пам'ятати, що номінальні потужність (Вт) і продуктивність (мл / год) чисельно рівні площі поперечного перерізу колони (кв. Мм), а значить, пропорційні квадрату діаметра. Звертайте на це увагу при виборі царги, завжди вважайте внутрішній діаметр і по ньому порівнюйте варіанти.

Залежність потужності від діаметра труби

Висота труби.Для забезпечення гарної утримує і розділової здатності, не залежно від діаметра, висота колони ректифікації повинна бути від 1 до 1,5 м. Якщо менше - не вистачить місця для накопичених в ході роботи сивушних масел, в результаті сивуха почне прориватися в відбір. Ще один недолік - голови будуть нечітко розділятися на фракції. Якщо висота труби більше - це не призведе до істотного поліпшення розділяє і стримує здатності системи, але збільшить час перегону, а також кількість «голів» і «підголівників» .Інші словами, зі збільшенням висоти труби надбавка до розділяє здатності колони ректифікації на кожен додатковий сантиметр знижується. Ефект від збільшення труби з 50 см до 60 см на порядок вище, ніж зі 140 см до 150 см.

Обсяг куба для колони ректифікації

Щоб підвищити вихід якісного спирту, але не допустити переповнення сивухою колони, навалювання (наповнення) спирту-сирцю в кубі обмежують в діапазоні 10-20 обсягів насадки. Для колон заввишки в 1,5 м і діаметром 50 мм - 30-60 л, 40 мм - 17-34 л, 32 мм - 10-20 л, 28 мм - 7-14 л.

З урахуванням заповнення куба на 2/3 об'єму, для колони внутрішнім діаметром царги 50 мм підійде 40-80 літрова ємність, для 40 мм - 30-50 літрова, для 32 мм - 20-30 літровий куб, а для 28 мм - скороварка.

При використанні куба об'ємом ближче до нижньої межі рекомендованого діапазону можна сміливо прибрати одну царгу і зменшити висоту до 1-1,2 метра. В результаті сивухи буде відносно мало для прориву в відбір, а ось обсяг «підголівників» помітно зменшиться.

Джерело і потужність нагріву колони

Тип плити.Самогон минуле не дає спокою багатьом новачкам, які вважають, що якщо раніше використовували для нагріву самогонного апарату газову, індукційну або звичайну електричну плиту, то можна залишити це джерело і для колони.

Процес ректифікації істотно відрізняється від дистиляції, все набагато складніше і багаття не підійде. Потрібно забезпечити плавне регулювання і стабільність подається потужності нагріву.

Електроплитки, що працюють по терморегулятора в режимі старт-стоп, не використовуються, тому що як тільки відбудеться короткочасне відключення живлення, пар перестане йти в колону, а флегма впаде в куб. В такому випадку доведеться почати ректифікацію заново - з роботи колони на себе і відбору «голів».

Індукційна плита - вкрай грубий апарат із ступінчастим зміною потужності по 100 -200 Вт, а при ректифікації потрібно міняти потужність плавно, буквально по 5-10 Вт. Та й стабілізувати нагрів незалежно від коливання напруги на вході навряд чи вийде.

Газова плита при залитому в куб 40-відсотковому спирті-сирці і 96-градусоном продукті на виході представляє смертельну небезпеку, не кажучи вже про коливання температури нагріву.

Оптимальне рішення - врізати в куб колони тен потрібної потужності, а для регулювання використовувати реле зі стабілізацією вихідної напруги, наприклад, РМ-2 16А. Можна взяти і аналоги. Головне отримати на виході стабілізовану напругу і можливість плавно змінювати температуру нагрівання по 5-10 Вт.

Подається потужність.Щоб нагріти куб за прийнятний час, потрібно виходити з потужності 1 кВт на 10 літрів спирту-сирцю. Значить, для 50 л куба, заповненого на 40 літрів, потрібно мінімум 4 кВт, 40 л - 3 Квт, 30 л - 2-2.5 кВт, 20 л - 1.5 кВт.

При одному і тому ж обсязі куби можуть бути низькими і широкими, вузькими і високими. Вибираючи відповідну ємність, потрібно враховувати, що найчастіше куб використовується не тільки для ректифікації, але і при дистиляції, тому виходять з найжорсткіших умов, щоб потужність, що підводиться не приводила до бурхливого піноутворення з викидами бризок з куба в паропровід.

Дослідним шляхом встановлено, що при глибині розміщення тена близько 40-50 см нормальне кипіння відбувається в разі, якщо на 1 кв. см дзеркала навалювання доводиться не більше 4-5 Вт потужності. При зменшенні глибини допустима потужність збільшується, а при збільшенні - зменшується.

Є й інші чинники, що впливають на характер кипіння: щільність, в'язкість і поверхневий натяг рідини. Буває, що викиди відбуваються в кінці перегонки браги, коли збільшується щільність. Тому вести процес ректифікації на кордоні дозволеного діапазону завжди загрожує неприємностями.

Поширені циліндричні куби мають діаметр 26, 32, 40 см. Виходячи і допустимої потужності на площу поверхні дзеркала кубової навалювання 26 см куб, буде нормально працювати при потужності нагріву до 2,5 кВт, для 30 см - 3.5 кВт, 40 см - 5 кВт .

Третім фактором, що визначає потужність нагріву, є використання однієї з царг колони без насадки як сухопарнику для боротьби з бризгоунос. Для цього потрібно, щоб швидкість пара в трубі не перевищувала 1 м / с, при 2-3 м / с захисний ефект слабшає, а при великих значеннях пар буде гнати флегму вгору по трубі і закидати в відбір.

Формула для розрахунку швидкості пара:

V = N * 750 / S (м / сек),

• N - потужність, кВт;
• 750 - пароутворення (куб. См / сек кВт);
• S - площа поперечного перерізу колони (кв. Мм).

Труба діаметром 50 мм впорається з бризгоунос при нагріванні до 4 кВт, 40-42 мм - до 3 кВт, 38 - до 2 кВт, 32 - до 1,5 кВт.

Виходячи з перерахованих вище міркувань, вибираємо обсяг, розміри куба, потужність нагріву і дистиляції. Всі ці параметри погоджені з діаметром і висотою колони.

Розрахунок параметрів дефлегматора ректифікаційної колони

Потужність дефлегматора визначається в залежності від типу ректифікаційної колони. Якщо будуємо колону з рідинним відбором або паровим нижче дефлегматора, то необхідна потужність повинна бути не менше номінальної потужності колони. Зазвичай в цих випадках в якості конденсатора застосовують холодильник Дімрота з утилізаційної потужністю 4-5 Ватт на 1 кв. см поверхні.

Якщо колона з відбором по пару вище дефлегматора, то розрахункова потужність становить 2/3 від номінальної. В цьому випадку можна застосувати Дімрот або «рубашечнік». Утилізаційна потужність рубашечніка нижче, ніж у дімрота і становить близько 2 Ватт на квадратний сантиметр.

Далі все просто: номінальну потужність ділимо на утилізаційну. Наприклад, для колони з внутрішнім діаметром 50 мм: 1950/5 = 390 кв. см площі Дімрота або 975 кв. см «рубашечніка». Значить, холодильник Дімрот можна зробити з трубки 6х1 мм довжиною 487 / (0.6 * 3.14) = 2.58 см для першого варіанту, з урахуванням коефіцієнта запасу 3 метри. Для другого варіанту множимо на дві третини: 258 * 2/3 = 172 см, з урахуванням коефіцієнта запасу 2 метри.

Рубашечнік для колони 52 х 1 - 975 / 5.2 / 3.14 = 59 см * 2/3 = 39 см. Але це для приміщень з високими стелями.

Розрахунок прямоточного холодильника

Якщо прямоточнік застосовується як доохладітель в ректифікаційної колоні з рідинним відбором, то вибирають найменший і компактний варіант. Досить потужності в 30-40% від номінальної потужності колони.

Виготовляють прямоточний холодильник без спіралі в зазорі між сорочкою і внутрішньої трубою, потім запускають відбір в сорочку, а охолоджуючу воду подають по центральній трубі. В цьому випадку сорочку наварюють на трубу подачі води в дефлегматор. Це невеликий «олівчик» довжиною близько 30 см.

Але якщо один і той же прямоточнік використовується як при дистиляції, так і при ректифікації, будучи універсальним вузлом, виходять не з потреби РК, а з максимальної потужності нагріву при дистиляції.

Для створення турбулентного потоку пара в холодильнику, що дозволяє забезпечити інтенсивність теплопередачі не менш 10 Ватт / кв. см, необхідно забезпечити швидкість пара близько 10-20 м / с.

Діапазон можливих діаметрів досить широкий. Мінімальний діаметр визначається з умов нестворення великого надлишкового тиску в кубі (не більше 50 мм вод стовпа), а максимальний розрахунком числа Рейнольдса, виходячи з мінімальної швидкості і максимального коефіцієнта кінематичної в'язкості парів.

Щоб не вдаватися в зайві подробиці, наведемо найпоширеніше визначення: «Для того, щоб в трубі підтримувався турбулентний режим руху пара, досить, щоб внутрішній діаметр (в міліметрах) був не більший 6-кратної потужності нагріву (в кіловатах)».

Для запобігання завоздушіванія водяної сорочки необхідно підтримувати лінійну швидкість води не нижче 11 см / с, але надмірне збільшення швидкості потребують великого тиску в водопроводі. Тому оптимальним вважається діапазон від 12 до 20 см / с.

Щоб скондесувати пар і охолодити конденсат до прийнятної температури, потрібно подавати воду при 20 ° C в обсязі близько 4.8 куб см / с (17 літрів на годину) на кожен кіловат потужності, що підводиться. При цьому вода нагріється на 50 градусів - до 70 ° C. Природно, взимку води знадобиться менше, а при використанні автономних систем охолодження, приблизно в півтора рази більше.

На підставі попередніх даних можна розрахувати площа поперечного перерізу кільцевого зазору і внутрішній діаметр сорочки. Потрібно враховувати і доступний сортамент труб. Розрахунки і практика показали, що зазор в 1-1.5 мм цілком достатній для дотримання всіх необхідних умов. Цьому відповідають пари труб: 10х1 - 14х1, 12х1 - 16х1, 14х1 - 18х1, 16х1 - 20х1 і 20х1 - 25х1.5, які перекривають весь діапазон потужностей, що застосовуються в домашніх умовах.

Є ще одна важлива деталь прямоточніка - спіраль, навита на парову трубу. Робиться така спіраль з дроту діаметром, що забезпечує зазор в 0,2-0,3 мм до внутрішньої поверхні сорочки. Навивається з кроком рівним 2-3 діаметрам парової труби. Основне призначення - центрування парової труби, в якій при роботі температура вище, ніж в трубі сорочки. Це означає, що в слідстві теплового розширення парова труба подовжується і згинається, притулившись до сорочки, виникають мертві зони, які не омиваються водою охолодження, в результаті ефективність холодильника різко падає. Додатковими плюсами навивки спіралі є подовження шляху і створення турбулентності охолоджуючого потоку води.

Грамотно виконаний прямоточнік може утилізувати до 15 Ватт / кв. см площі теплообміну, що підтверджено дослідним шляхом. Для визначення довжини охолоджуваної частини прямоточніка скористаємося номінальною потужністю в 10 Вт / кв. см (100 кв. см / кВт).

Необхідна площа теплообміну дорівнює потужності нагріву в кіловатах, помноженої на 100:

S = P * 100 (кв. См).

Довжина зовнішнього кола парової труби:

Lокр = 3.14 * D.

Висота сорочки охолодження:

H = S / Lокр.

Загальна формула розрахунку:

H = 3183 * P / D (потужність в кВт, висота і зовнішній діаметр парової труби в міліметрах).

Приклад розрахунку прямоточніка

Потужність нагріву - 2 кВт.

Можливе застосування труб 12х1 і 14х1.

Площі перетину - 78,5 і 113 кв. мм.

Обсяг пара - 750 * 2 = 1500 куб. см / с.

Швидкості пара в трубах: 19,1 і 13,2 м / с.

Труба 14х1 виглядає краще, так як дозволяє мати запас по потужності, залишаючись в рекомендованому діапазоні швидкості пара.

Парна труба для сорочки - 18х1, кільцевої зазор складе 1 мм.

Швидкість подачі води: 4,8 * 2 = 9.6 см3 / с.

Площа кільцевого зазору - 3.14 / 4 * (16 * 16 - 14 * 14) = 47.1 кв. мм = 0,471 кв. см.

Лінійна швидкість - 9.6 / 0.471 = 20 см / с - значення залишається в рекомендованих межах.

Якби кільцевої зазор був 1,5 мм - 13 см / с. Якщо 2 мм, то лінійна швидкість впала б до 9.6 см / с і довелося б подавати воду вище номінального обсягу, виключно для того, щоб не завоздушівался холодильник, - безглузда витрата грошей.

Висота сорочки - 3183 * 2/14 = 454 мм або 45 см. Коефіцієнт запасу не потрібен, все враховано.

Підсумок: 14х1-18х1 з висотою охолоджувальної частини 45 см, номінальна витрата води - 9.6 куб. см / с або 34.5 літра на годину.

При номінальній потужності 2 кВт нагріву холодильник видаватиме 4 літри спирту на годину з хорошим запасом.

Ефективний і збалансований прямоточнік при дистиляції повинен мати співвідношення швидкості відбору до потужності нагріву і витраті води на охолодження 1 літр / год - 0,5 кВт - 10 літрів / годину. Якщо потужність вище, будуть великі тепловтрати, мала - корисна потужність нагріву знизиться. Якщо витрата води вище, прямоточнік має неефективну конструкцію.

Колону ректифікації можна використовувати в якості бражної. Устаткування для бражної колон має свої особливості, але друга перегонка відрізняється в основному технологією. Для першої перегонки особливостей більше і окремі вузли можуть виявитися не застосовними, але це тема для окремої розмови.

Виходячи з реальних домашніх потреб і існуючого асортименту труб, розрахуємо за наведеною методикою типові варіанти ректифікаційної колони.

P.S.Висловлюємо подяку за систематизацію матеріалу і допомогу в підготовці статті користувачеві нашого форуму.