Ректификационная колонна. Из чего состоит колонна

Схема ректификационной колонны

Благодаря особому строению ректификационной колонны становится возможным практически полностью очистить конечный напиток от сивушных масел и примесей. В отличие от дистилляции качество самого сырья не имеет такой ключевой роли, поскольку органолептика в конечном напитке практически отсутствует. В результате получается спирт крепостью до 96,6% с бедной органолептикой, однако чистый. Использовать его можно для производства водки и различных настоек.

Рассмотрим принцип устройства ректификационной колонны, и из каких частей она состоит.

Ректификационная колонна, чертеж

Ректификационная колонна, принцип работы

Ректификация — это разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счёт противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Части ректификационной колонны обеспечивают последовательный процесс:

Испарительный куб — хранение и нагрев кубовой жидкости
Колонна — тепломассообмен внутри самой колонны за счет насадки
Дефлегматор — конденсация паров, образование флегмы
Узел отбора — отбор флегмы и ректификата

Рассмотрим работу каждой части в отдельности.

Испарительный куб

Это емкость, в которой хранится и нагревается брага или дистиллят. Также ее называют кубовой жидкостью. Нагреваясь, жидкость испаряется, и пар поднимается вверх по колонне, где разделяется на фракции. Одновременно куб служит основанием для колонны. Куб можно нагревать на обычной или индукционной плите. На индукционной — быстрее и безопаснее.

Также в качестве источника тепла в некоторых моделях используется ТЭН.

Обычно сначала перегоняется брага, чтобы получить спирт-сырец. Колонну надо перевести в режим дистиллятора, то есть максимально открыть кран отбора. После этого спирт сырец перегоняется еще раз, на этот раз медленно и с отбором пищевой фракции.

На кубе расположен термометр, чтобы контролировать температуру кубовой жидкости. При достижении в кубе 60-70°С необходимо подать охлаждающую жидкость, чтобы пары могли конденсироваться. При достижении 70°С, мощность нагревательного элемента надо уменьшить и оставить при таком значении до завершения ректификации.

Царга

Царга — это тело колонны, ее центральная часть. Тепломассообмен, который составляет принцип действия ректификационной колонны, протекает именно здесь. Именно она делает процесс ректификации возможным:

Жидкость в кубе испаряется, и по колонне пар поднимается наверх
Наверху расположен дефлегматор (холодильник), в котором пар конденсируется
Дистиллят стекает вниз по дефлегматору и по стенкам колонны
Жидкость контактирует с паром на стенках насадки, которой заполнена колонна

В результате тепломассообмена в верхней части колонны скапливается наиболее легкокипящая фракция
Легкокипящая фракция конденсируется в холодильнике и поступает в канал отбора.

Колонна может собираться из нескольких царг. Чем выше колонна, тем интенсивнее проходит тепломассообмен, и тем чище разделяется жидкость на фракции. Внутри колонна заполнена насадкой: СПН или РПН. Без насадки тепломассообмен невозможен.

Чтобы ускорить процесс ректификации, можно использовать колонну торнадо. Стенки колонны подогреваются, поэтому флегма, которая не контактирует с насадкой, испаряется со стенок. В результате процесс ускоряется, а степень очистки повышается.

Дополнительно с колонной могут использоваться тарелки ректификационных колонн. На её поверхности также происходит тепло-массо-обмен между горячим паром и холодной флегмой. Степень очистки растёт.

Насадка ректификационная

Ректификационная насадка — это универсальный инструмент, который состоит из узла отбора и холодильника. В холодильнике происходит конденсация паров спирта, которые возвращаются вниз в виде флегмы. Узел отбора позволяет контролировать количество спирта, которое выходит из колонны. Контролируя этот объем, можно изменять качество спирта, то есть степень его очистки. Чем медленнее идет процесс, тем чище получается спирт.

Насадку можно купить в готовом виде или по отдельности.

Узел отбора спирта

Узел отбора спирта «Миджет» имеет смотровое стекло. С его помощью можно на глаз определить скорость отбора спирта. Есть ниппель, чтобы подключить термометр.

После того, как установка ректификационной колонны выйдет на рабочий режим (температура перестанет изменяться), кран отбора надо открыть. Если вы перегоняете спирт-сырец, на этом этапе можно провести дробную перегонку. Для начала отбирается 3-5% расчетного кроличества спирта. Это головная фракция с резким запахом. Она испарется быстрее всего и имеет в совем составе вредные легкокипящие компоненты: метанол, ацетон и т.д.

Термометр на узле отбора необходим, чтобы контролировать температуру. При отборе пищевой фракции температура в ректификационной колонне должна быть неизменной. Ректификацию следует прекратить, когда вы не сможете поддерживать постоянную температуру в колонне при минимальном отборе спирта. После этого можете подставить отдельную приёмную емкость, полностью открыть кран отбора и собрать «хвостовую» фракцию.

Дефлегматор

Дефлегматор или холодильник — это самая верхняя часть ректификационной колонны. Он также идет в составе ректификационной насадке и по отдельности.

В дефлегматоре собираются и конденсируются пары, превращаясь в флегму. Флегма возвращается вниз и обогащается компонентами идущего навстречу пара. Часть флегмы попадает в узел отбора и выходит наружу. Чем меньше флегмовое число (количество выходящего спирта) — тем выше степень очистки спирта-ректификата.

Универсальный холодильник «Миджет»

Мини дефлегматор «Миджет» — используется, чтобы повысить качество очистки

Автоматика для ректификационной колонны

Ректификация требует постоянного контроля, чтобы головная и хвостовая фракции не попали в пищевую часть. Этот процесс можно облегчить, используя БУР — блок управления ректификацией. Блок будет ограничивать отбор ректификата в соответствии с заданной программой, чтобы хвостовая часть не смешалась с пищевой. Так вы можете отойти от колонны, не боясь, что хвосты попадут в чистый ректификат.

БУР — это необязательная часть ректификационной колонны, однако работать с ним гораздо удобнее.

Что дальше

Полученный на выходе спирт-ректификат будет иметь жесктий вкус. Спирт надо разбавить, отфильтровать и дать настояться. Для очистки спирта можно использовать активированный уголь, это называется углеванием. В результате углевания спирт приобретает более мягкий вкус, уголь связывает остатки сивушных масел, которые в небольшом количстве проникают в напиток дяже при дробном отборе на ректификационной колонне. Именно так готовится классическая русская водка.

После сортировки (разбавления) и углевания спирту надо отдохнуть в стеклянной ёмкости несколько дней.

Подробнее об устройстве и работе ректификационной колонны читайте в инструкции

www.doctorguber.ru

Строительство колонн. - Строительное оборудование

Колонны – декоративный элемент, который часто используется для украшения фасадов зданий, или же для внутреннего пространства помещения. Порой этот элемент присутствует в общественных зданиях, учебных заведениях, правительственных учреждениях и так далее. Но многие владельцы собственных участков нередко строят их у себя дома и на его территории. Если вы решили построить колонну, вам пригодятся полезные советы из этой статьи.

Материалы для постройки

В качестве материалов для постройки колонн сейчас используется камень, бетон, гипс, гипсокартон, мрамор и так далее. В наиболее известных помпезных строениях можно увидеть величественные мраморные и гипсовые их варианты, возвышающиеся на несколько метров и поддерживающие арки и своды.

Но если речь идет о строительстве колонн для более будничных зданий, то самым популярным материалом является гипсокартон и бетон. Бетонные изделия возводятся с помощью опалубки. Данная конструкция, чаще съемная, служит поддержкой для формы будущего изделия, куда и заливается бетонная смесь. После ее затвердевания, опалубка снимается.

Часто съемные конструкции берутся в аренду. Сейчас можно заказать опалубку колонн в любой строительной фирме, это относительно недорого. Но главное, что такой способ является весьма недорогим и практичным. Колонны из гипсокартона подходят в качестве небольших декоративных элементов, если речь идет о полых конструкциях. Однако часто данный материал используют для облицовки уже готовых гипсовых или бетонных изделий.

Из чего состоит колонна

Безусловно, перед тем, как строить колонну, следует знать все ее составляющие и порядок их возведения. Основная часть называется базой, которая и представляет собой столб. Это самая длинная её часть. База может быть гладкой или же украшенной канелюрами, которые представляют собой вертикальные желоба по всей длине колонны.

В принципе, это всего лишь декоративный элемент, который нисколько не влияет на удерживание нагрузки, поэтому его использование не является обязательным. Нижняя часть изделия называется базой. В этой части нагрузка переносится на основание, однако этот элемент также можно упустить, строить его можно по желанию, или же в тех случаях, когда колонна должна поддерживать большие тяжести. Капитель является верхней частью, где нагрузка распределяется с верхних элементов. Она используется как самая выразительная часть колонны, и выдерживает максимальную нагрузку.

28.04.2014

lakkk.com

Ректификационная колонна - это... Что такое Ректификационная колонна?

Промышленные ректификационные колонны

Ректификационная колонна — аппарат, предназначенный для разделения жидких смесей, составляющие которых имеют различную температуру кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри. Ректификация (от лат. rectus— прямой и facio— делаю) — это тепломассообменный процесс, в результате которого конденсация составляющих пара происходит раздельно.

Промышленное применение

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности.

В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты). Ректификация — это процесс многократного испарения и конденсации, в ходе которого исходная смесь разделяется на 2 или более компонентов, и паровая фаза насыщается легколетучим (низкокипящим) компонентом(тами), а жидкая часть смеси насыщается тяжелолетучим (высококипящим) компонентом(тами).

Принцип работы

Упрощенная технологическая схема непрерывной ректификации

Исходная смесь, нагретая до температуры питания tf в паровой, парожидкостной или жидкой фазе поступает в колонну в качестве питания (Gf). Зону, в которую подаётся питание, называют эвапорационной, так как там происходит процесс эвапорации — однократного отделения пара от жидкости.

Пары поднимаются в верхнюю часть колонны, охлаждаются и конденсируются в холодильнике-конденсаторе и подаются обратно на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения. Таким образом в верхней части колонны (укрепляющей) противотоком движутся пары (снизу вверх) и стекает жидкость (сверху вниз).

Стекая вниз по тарелкам, жидкость обогащается высококипящими компонентами, а пары, чем выше поднимаются в верх колонны, тем более обогащаются легкокипящими компонентами. Таким образом, отводимый с верха колонны продукт обогащен легкокипящим компонентом. Продукт, отводимый с верха колонны, называют дистиллятом. Часть дистиллята, сконденсированного в холодильнике и возвращённого обратно в колонну, называют орошением или флегмой. Отношение количества возвращемой в колонну флегмы и количества отводимого дистиллята называется флегмовым числом.

Для создания восходящего потока паров в кубовой (нижней, отгонной) части ректификационной колонны часть кубовой жидкости направляют в теплообменник, образовавшиеся пары подают обратно под нижнюю тарелку колонны.

Таким образом, в кубе колонны создается 2 потока: 1 поток — жидкость, стекающая с верха (из зоны питания+орошение) 2 поток — пары, поднимающиеся с низа колонны.

Кубовая жидкость, стекая сверху вниз по тарелкам, обогащается высококипящим компонентом, а пары обогащаются легкокипящим компонентом.

(И. А. Александров Ректификационные и абсорбционные аппараты, Химия, Москва, 1971)

В случае, если разгоняемый продукт состоит из двух компонентов, конечными продуктами являются дистиллят, выходящий из верхней части колонны и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны). Ситуация усложняется, если необходимо разделить смесь, состоящую из большого количества фракций. В этом случае используются аппараты, подобные изображённому на картинке.

Разновидности

Ректификационные установки по принципу действия делятся на периодические и непрерывные. В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну и продукты разделения выводятся из неё непрерывно. В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава.

Конструкции

Промышленные ректификационные колонны могут достигать 80 метров в высоту и более 6,0 метров в диаметре. В ректификационных колоннах в качестве контактных устройств применяются тарелки, которые дали название химическому термину, и насадки. Насадка, заполняющая колонну, может представлять собой металлические, керамические, стеклянные и другие элементы различной формы. Конденсация осуществляется на развитой поверхности этих элементов.

Согласно ряду нормальных диаметров колонные аппараты изготавливают диаметрами: 0,4 м 0,6 м 0,8 м 1,0 м 1,2 м 1,4 м 1,6 м 1,8 м 2,0 м 2,2 м 2,4 м 2,6 м 2,8 м 3,0 м 3,2 м 3,4 м 3,6 м 3,8 м 4,0 м 4,5 м 5,0 м 5,5 м 6,0 м 6,4 м 7,0 м 8,0 м

Литература

И. А. Александров Ректификационные и абсорбционные аппараты, Химия, Москва, 1971

dic.academic.ru