Ректификационная колонна своими руками: принцип работы, чертеж

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—.

Кроме насадок внутри царги могут размещаться тарелки, которые еще больше увеличивают площадь, на которой проходит газо-жидкостный массообмен, что сказывается на качестве получаемого ректификата.

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

Кроме насадок внутри царги могут размещаться тарелки, которые еще больше увеличивают площадь, на которой проходит газо-жидкостный массообмен, что сказывается на качестве получаемого ректификата.

Как сделать ректификационную колонну – расчет параметров системы

Рано или поздно почти каждый любитель самодельного алкоголя задумывается о приобретении или изготовлении ректификационной колонны (РК) – устройства для получения чистого спирта. Начинать нужно с комплексного расчета базовых параметров: мощности, высоты, диаметра царги, объема куба и т.д. Эта информация будет полезна как желающим сделать все элементы своими руками, так и собравшимся купить готовую ректификационную колонну (поможет определиться с выбором и проверить продавца). Не затрагивая конструктивных особенностей отдельных узлов, мы рассмотрим общие принципы построения сбалансированной системы для ректификации в домашних условиях.

Схема работы колонны

Разобранная труба колонны с установленной насадкой в одной из царг.

Ректификационная колонна своими руками

Часто возникает вопрос, что лучше ректификационная колонна или самогонный аппарат. Сторонников каждого аппарата много, но однозначно имея РК можно получать и хороший самогон, а наоборот не получится. Ректификация позволяет получить из спирта сырца (самогона) чистый спирт крепостью 96-98°. Органолептика у хорошего спирта практически отсутствует, запаха сырья нет, использовать чистый продукт можно для производства домашних водок и всяких наливок, настоек. В домашних условиях получить такой продукт можно используя миниспиртзавод. Домашний миниспиртзавод сегодня довольно просто приобрести в специализированных магазинах. Так же реально сделать самостоятельно настоящую ректификационную колонну своими руками.

Кроме технических навыков вы должны знать принцип работы этого устройства, как работает ректификационная колонна. Для получения спирта применяются насадочные колонны, они имеют небольшие габариты, легко умещаются по высоте в условиях обычной квартиры. Производительность такого устройства достигает 300-1000 мл в час, что вполне достаточно для домашних нужд.

Ректификационная колонна – принцип работы. В качестве насадки для колонны используют различные материалы нейтральные к действию спирта – стекло, нержавеющая сталь, керамика. Основное свойство всех насадок заключается в смачивании и удержании флегмы на своей поверхности. То есть пары спирта из перегонного куба устремляясь вверх по колонне конденсируются наверху и возвращаются вниз стекая по насадке. Происходит обмен компонентами, спирты поднимаются вверх по колонне, а вода и более тяжелые примеси стекают обратно в перегонный куб. Когда стабильная ректификационная колонна входит в рабочий режим, наступает баланс между поступлением пара и отбором спирта. В колонне стабилизируется температура и во время всего процесса ректификации она держится на одном уровнен не превышая 0,1-0,3 градусов. Поддержать такой режим удается хорошим утеплением колонны, подачи определенной для каждой колонны мощности и поддерживая необходимое давление в системе

В верхней части любого дефлегматора находится ТСА трубка связи с атмосферой.

Составляющие колонны и принцип работы

Для начала стоит обратить внимание на внешний вид установки. Она представляет собой высокую трубку небольшого диаметра, которая может быть выполнена из нержавеющей стали (применяются только пищевые варианты для дистилляции браги на основе злаковых культур) или из медной трубы (отлично подойдёт для фруктовой браги). Она состоит и нескольких основных элементов, среди которых выделяется царга (может применяться как отдельный элемент в самодельных установках), дефлегматор, узел отбора и термометр для контроля температуры поступающих паров спирта. Внутри ректификационная колонна имеет специальный наполнитель, который увеличивает площадь соприкосновения с парами этанола, он также может быть выполнен из меди или нержавейки.

Читайте также:  Гид по английским пивным сортам

Исходя из основного принципа строения данная конструкция выполняет определенные функции в процессе перегонки. Работа ректификационной колонны обеспечивает удаление фракций с высокой температурой кипения (по сравнению с этанолом), к ним относятся сивушные масла и вода. Данный эффект достигается за счёт поэтапного выполнения нескольких процессов, о которых будет сказано ниже:

  1. После закипания браги в перегонном кубе жидкая часть начинает испаряться и попадает по соединительным трубкам в следующие элементы конструкции. Ректификационная колонна принимает газовую смесь и начинает охлаждать ее.
  2. При достижении верхней точки трубки смесь из газообразного состояния переходит в жидкость и конденсируется на стенках устройства. Это происходит за счет действия разности температур, при чем в первую очередь осаждаются фракции с высокой температурой кипения, поскольку для их охлаждения и достижения точки конденсации достаточно изменить температуру на несколько градусов.
  3. Конденсированная жидкость стекает по стенкам вниз в перегонный куб, по пути она взаимодействует с поступающими парами спиртовой смеси и вступает во взаимодействие с ними. Так происходит обмен между газовой и жидкой составляющей, что способствует быстрой и эффективной очистке самогона при прохождении через систему трубок.
  4. В верхней части трубки дополнительно устанавливается дефлегматор, который используется для сбора и отделения флегмы (вредные химические соединения, альдегиды и кислоты, придающие плохой вкус и запах). Он может быть выполнен в нескольких вариантах: рубашечный, спиралевидный или плёночный тип элемента.
  5. После прохождения через представленные структуры вся смесь попадает в узел отбора, который выполняет функцию распределения. При попадании в данный элемент примеси удаляются по системе трубок в отдельную тару, предназначенную для сбора примесей.

Представленный процесс состоит из нескольких этапов, основанных на сложных химических взаимодействиях молекул веществ. После длительной ректификации получается очищенный спирт, который можно применять как в домашних условиях, так и в промышленном производстве.

После длительной ректификации получается очищенный спирт, который можно применять как в домашних условиях, так и в промышленном производстве.

Ректификационная колонна своими руками: как работает + инструкция

Чтобы получить чистый самогон, домашние кулинары обычно прибегают к двойной перегонке. В результате выходит качественный продукт без вредных примесей, с приятным вкусом и ароматом.

Еще лучший эффект дает дистилляция в ректификационной колонне. Она позволяет получить максимально очищенный крепкий спирт (94–96%) или водку без дополнительных привкусов и запахов.

При этом минусов у устройства практически нет, за исключением крупных габаритов и необходимости потрудиться над его изготовлением. В том, что ректификационную колонну лучше собирать самостоятельно, сходится большинство опытных самогонщиков.

  • 1 Конструкция и принцип работы ректификационной колонны
  • 2 Работает она следующим образом
  • 3 Расчет параметров и подбор материалов
  • 4 Инструкция по изготовлению ректификационной колонны

При этом минусов у устройства практически нет, за исключением крупных габаритов и необходимости потрудиться над его изготовлением.

Из полипропилена

Также распространённый вариант.

Полипропилен материал, используемый в сантехнике:

  1. Он стоит дешевле и доступен в любой строительном магазине.
  2. Он не портится в ходе множества циклов нагрева-охлаждения и не трескается от перепада температур.
  3. Из-за большого количества форм можно соорудить конструкцию с любым изгибом.

Минусом является попадание примесей в раствор, так как часть полипропилена испаряется в ходе нагревания.

Бюджетный вариант для любителей конструкторов.

Суть процесса ректификации

Ректификация — процесс очистки спирта от легких эфирных и тяжелых сивушных составляющих, избавление продукта от глюкозы, сахаров и кислот. Процесс ректификации позволяет получить чистый этиловый спирт до 96°.

Получившееся сырье применяется в технических, медицинских целях, а также для приготовления высококачественного спиртного.

Справка. Чтобы без ошибок сделать аппарат своими руками, нужно понимать физику и химию процессов ректификации.

Спирт-сырец или брага нагреваются в кубе. Пары поднимаются по царге, самые тяжелые части конденсируются в нижней части набивки и стекают в куб. Пары полегче поднимаются выше набивки, конденсируются и стекают в куб. Новая порция паров поднимается, нагревает уже стекающую флегму, из нее испаряются легкие фракции — вступает в силу основополагающий принцип тепломассообмена.

Самые легкие частицы достигают холодильника Димрота, где охлаждаются и стекают. Когда в ректификационной колонне пары «выстроились» по этажам в соответствии с плотностью, начинается отбор спирта в верхней части колонны. Начинающие ректификаторы допускают ошибку именно на этом этапе — или допускают «захлеб» — излишнее возникновение флегмы, или отбирают много продукта, тогда страдает «этажность» и получившийся спирт будет с примесями.

Читайте также:  Рецепт приготовления браги для самогона из желтой алычи в домашних условиях

Сделать ректификационную колонну в домашний условиях довольно сложно. Серьезные производители подробно рассчитывают и испытывают свой товар, прилагают подробную инструкцию. Перед самодельщиком стоит выбор:

  1. Повторить задумку популярных производителей, скопировать уже существующий аппарат. При необходимости в проверенные схемы можно внести правки и доработки.
  2. Сконструировать свою схему, отличающуюся от прочих.

Перед самодельщиком стоит выбор.

Бражные колонны

Роль дефлегматора играет холодильник. Достоинства:

  • простая конструкция;
  • дешевизна;
  • легко изготовить;
  • дистиллятор + РК.
  1. Неочевидное управление (непонимание, сколько флегмы возвращается, нельзя оценить число).
  2. Изменение ФЧ во времени.
  3. Требования к постоянной температуре воды.

Колонна для самогонного аппарата должна иметь:

  • Регулируемый узел отбора.
  • Атмосферный клапан.
  • Высокопроизводительный дефлегматор.

Подсмотрев идею у Бокакоба, вырезают два куска меди и делают пропилы.

Ректификационная колонна или самогонный аппарат

Чтобы определиться, стоит ли изготавливать ректификационную колонну, или можно ограничиться обычным самогонным аппаратом, следует сравнить характеристики этих устройств (рисунок 3).

Обычно в расчет принимаются такие критерии:

  1. Качество конечного продукта: с помощью самогонного аппарата получается спирт, качество (включая вкус и запах) полностью соответствуют изначальному качеству браги. С помощью ректификационной колонны получают спирт высочайшего качества без постороннего вкус и запаха.
  2. Крепость спирта: самогонный аппарат позволяет получить спирт крепостью 40-65% в зависимости от качества сырья и количества перегонок. В любой ректификационной колонне спирт достигает средней крепости 93-95%.
  3. Очистка от вредных веществ: в самогонном аппарате средняя, поэтому даже готовую водку в дальнейшем фильтруют. Если используется ректификационная колонна, необходимости в такой процедуре нет, так как все вредные соединения удаляются еще во время перегонки.

Из этого списка видно, что использовать ректификационную колонну действительно выгоднее, чем самогонный аппарат. С другой стороны, изготовление даже самой простой конструкции требует покупки специальных материалов и четкого соблюдения технологии.

Как сделать ректификационную колонну в домашних условиях.

Рисунок 3. Ректификационная колонна позволяет получить спирт более высокого качества для производства элитного алкоголя

Чтобы сделать простую ректификационную колонну, нужно детально изучить ее конструкцию, закупить подходящие материалы и заготовить чертежи, по которым будет проводится сборка.

Между ними создают соединение.

Ректификационная колонна своими руками: обратный холодильник

Ректификационная колонна — это сложное техническое устройство. Изготовить её труднее, нежели обычный самогонный аппарат. Но в домашних условиях это осуществимо. И хотя ректификационные колонны свободно продаются, не все имеют возможность их приобрести. К тому же дома, особенно в сельской местности, полно подручных материалов, из которых можно сделать работоспособную конструкцию и наслаждаться напитком собственного приготовления. Самостоятельная конструкция обойдётся примерно в 2−3 раза дешевле покупного мини-спиртзавода.

Изготовить её труднее, нежели обычный самогонный аппарат.

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

Если речь идет о промышленном производстве, то в большинстве образцов есть много недоработок.

Ректификационная колонна: Принцип работы

В колонне, как и в простом дистилляторе, находятся и холодильник, и нагреватель, и регулятор, являющиеся рабочими и полноценными элементами. Однако от поверхности браги на пути спиртосодержащего пара до змеевика холодильника расположен еще один сложный узел, называющийся ректификационной колонной. Данный узел собой представляет высокую трубу, сечение которой больше ее размера в 40-60 раз. На схеме в разрезе показана как устроена спиртовая или бражная колонна для приготовления спирта.

Горячий пар по трубе поднимается вверх, охлаждается медленно по пути, конденсируется, и стекает вниз, назад в емкость. Конденсат во время движения сверху вниз контактирует с горячим паром, заново нагревается, и легкокипящие вещества опять превращаются в пар. Среди данных веществ находится и этиловый спирт.

Когда подобрать режим работы этой колонны так, чтобы пары спирта начинали на определенной высоте конденсироваться, в которой находится заборный патрубок, то в холодильник начнет поступать чистый спирт, без различных примесей. Через определенное время в этом устройстве начинается режим динамического равновесия, за счет разницы паровой фазы и теплоемкостей жидкости, помимо этого, жидкостно-паровая смесь начинает разделяться по химическому составу на фракции, от чего будет зависеть температура парообразования.

Читайте также:  Сорт (стиль) пива Портер: сколько градусов, описание и чем Porter отличается от Стаута

Непосредственно в самом верхнем участке скапливаются пары летучих примесей — ацетона, альдегидов и других ядовитых компонентов. Во время температуры колонны на верхнем термометре более 70 градусов они просто выходят в атмосферу, так как она с внешним воздухом соединена клапаном или патрубком и работает почти под атмосферным давлением.

Приблизительно на высоте три четверти от размера колонны начинают собираться пары спирта, которые и необходимо отобрать. Ниже — сивушные масла и другие элементы, у которых температура кипения больше спирта. На участке отбора спирта необходимо сохранять температуру в пределах 75-77 градусов, чтобы это можно было реализовать и потребуется значительный размер колонны, нежели объемнее зоны различных фракций, так проще отделить один элемент от другого.

Это доказывают множественные фото и видео в интернете, а также посты на форумах.

Как сделать в домашних условиях?

Существуют уже готовые самогонные аппараты с ректификационной колонной, которые можно купить через интернет. Как правило, они удобны и достаточно качественны, но цены на ректификаторы многих останавливают даже в стремлении изготавливать исключительно качественный самогон.

Так что, опустить руки и пользоваться «дедовскими» методами для очистки продукта: ватой, активированным углем, кофейными фильтрами? Конечно же нет, народные умельцы нашли выход и из этого положения.

Мы научим, как сделать ректификационную колонну самостоятельно, буквально из подручных материалов. Но прежде чем приступать к реализации задумки, взвесьте как следует плюсы и минусы этого устройства.

Плюсы ректификации:

  • Практически идеальная очистка самогона от вредных примесей.
  • С помощью самогона, полученного из аппарата, оборудованного колонной для очистки самогона, сделанной своими руками, можно приготовить очень качественные различные напитки с высоким содержание алкоголя.
  • Качество полученного продукта будет соответствовать ГОСТам для промышленного производства.
  • Только с помощью ректификационной колонны можно получить действительно чистый и качественный конечный продукт. При обычной перегонке, даже двойной, такого результата не достичь.

Минусы:

  • По мнению многих маститых самогонщиков, после прохождения через ректификационную колонну конечный продукт «выхолащивается», теряя не только сивуху, но и большую часть ароматической составляющей браги (к примеру, привкус варенья, которое вы добавили к ней).
  • Процесс изготовления конечного продукта более растянут по времени, значит – требует и больших энергозатрат (электроэнергии, газа, дров).
  • Нужна сама колонна, которую необходимо либо купить, либо изготовить самостоятельно.

Чтобы сделать своими руками ректификационную колонну, необходимо, поняв принцип действия, изготовить такой прибор.

Помните, что ректификационная колонна для самогонного аппарата требует качественного сырья, чтобы она могла выполнять свое главное назначение.

  • нержавеющая труба диаметром от 30 до 50 мм и высотой 1,3 – 1,4 метра. Желательно выдержать именно такой диаметр, чтобы добиться максимально правильной работы оборудования. Нержавейка — инертный химически материал, он не подвержен коррозии, не выделяет посторонних запаха и химпримесей;
  • многие считают, что еще лучше изготовить ректификационную колонну из меди, но это уже – на ваше усмотрение и возможности;
  • соединительные элементы, а также силиконовые и/или медные трубки;
  • утеплитель (подойдет кусок поролона);
  • зажим от медицинской капельницы (не обязательно, но удобства добавляет);
  • 2 металлических фиксатора из сетки – по внутреннему диаметру трубы и упорные шайбы для них;
  • контактные элементы, которые будут очищать спиртовые пары от примесей. Просто отличны в этом плане мелкие стеклянные шарики, но вопрос в том, где их взять в нужном количестве (они должны на 2/3, или хотя бы наполовину заполнить внутренность колонны). Поэтому нашлась замена – металлические губки для чистки посуды в количестве 30 – 40 штук.

Выбор металлических пружинных губок-мочалок – важнейший этап изготовления ректификатора. Отправляться за покупкой можно только с магнитом. Пищевая нержавеющая сталь (которая допущена к использованию в пищевой промышленности) НЕ МАГНИТИТСЯ!

В противном случае вы можете купить мочалку, которая поржавеет внутри колонны, либо изготовленную из технической нержавейки, выделяющей вредные соединения.

Вот, собственно, и все дополнительное оборудование, при учете, что самогонный аппарат, включая куб и холодильник, у вас уже есть.

утеплитель подойдет кусок поролона ;.

Где купить самогонный аппарат

Каждая такая тарелка, расположенная в колонне, называется физической тарелкой ФТ.

Теплоизоляция

Подходящий материал теплоизоляции:

  • выдерживает высокие температуры;
  • химически инертный;
  • силиконовые и фторопластовые прокладки.

Нельзя использовать резиновые прокладки, так как они влияют на качество спирта.

РК — универсальное оборудование. Установка имеет хорошую производительность и небольшие габариты.

Силиконовым шлангом соединяют колонну и холодильник.

Добавить комментарий