Фильтр для ректификационной колонны. Что лучше выбрать — самогонный аппарат или ректификационную колонну? Разница между дистилляцией и ректификацией

Опытные самогонщики знакомы с множеством видов самогонных аппаратов, но выше всех их они ставят ректификационную колонну. Да, ее сложно изготовить самостоятельно и также сложно использовать в домашних условиях, но что мешает купить колонну промышленного изготовления? Благо на рынке различных моделей ректификационных колонн очень много.

Но одной покупки для получения хорошего продукта недостаточно. Самогонщик должен знать, как устроена ректификационная колонна и принципы ее работы. Эта статья поможет узнать об этом.

Под дистилляцией понимает процесс перегона перебродившей смеси в летучие компоненты, которые затем конденсируются и превращаются в самогон. Этот процесс по своей сути примитивен. Вода закипает при 100 ° С, а спирт начинает испаряться при 78 ° С. Достаточно нагревать брагу, но не доводить до кипения, чтобы спирт начал испаряться. После этого он конденсируется в виде самогона. Полученный продукт снова можно перегнать, чтобы получить еще более крепкий самогон.

Примечателен тот факт, что в примитивных ректификационных аппаратах первые 100 мл самогона обладают наибольшей крепостью. Однако, помимо высокого содержания спирта в этой жидкости очень много вредных веществ:

• Летучих кислот.
• Эфиров.
• Альдегидов.

По этой причине опытные самогонщики первые миллилитры ректификационного спирта выливают или используют как средство для розжига. Пить этот раствор очень опасно для здоровья .

Первые 100 г дистиллята, полученного в домашних условиях, называются головой.

При ректификации спирта в перегонном кубе концентрация спиртовых паров при нагревании постепенно уменьшается. Определить уровень снижения спиртовых паров можно по температуре спиртовой колонне. Не стоит ждать, когда она сильно нагреется. Тогда из перегонного куба начнет испаряться вода.

На завершающем этапе ректификации появляется еще одна непригодная для употребления часть спирта. Речь идет о хвостах, содержащих метанол и сивушные масла. Узнать хвост можно по неприятному запаху. Он появляется тогда, когда крепость самогона на выходе из ректификационной колонны падает до 40%. Хвосты вовсе не обязательно выливать. Их можно перегнать повторно.

Виды дистилляции

Этот процесс бывает 2-х видов:

• Простая.
• Фракционная.

При простой дистилляции головы и хвосты не отсекаются. Оставшаяся после ректификации в перегонном кубе брага обычно называется бардой, реже кубовым остатком. Полученный продукт – дистиллятом. В таком продукте процентное содержание спирта обычно не превышает 30%. Количество вредных примесей в таком самогоне значительно превышает норму. Поэтому он требует повторной перегонки.

Фракционная дистилляция называется так потому, что из выходящий их самогонного аппарата продукт делится на 3 части:

1. Голова.
2. Сердце.
3. Хвост.

Первую и третью части отсекают. Остается вторая часть, пригодная к употреблению. Ее крепость может колебаться от 50 до 70%. Качество такого продукта относительно высокое.

Дистилляция и ректификация суть одно и то же. Вот только при использовании полноценной ректификационной колонны на выходе получается не дистиллят, а этиловый спирт.

Ректификационная колонна для самогонного аппарата позволяет разделить бражный спирт на составные части и получить на выходе чистый продукт без запаха, присущего сивушным маслами, ацетону и метанолу.

Благодаря ректификатору самогонщик может в домашних условиях своими руками изготавливать настойки и другие алкогольные напитки, по качеству не уступающие тем, что продаются в магазинах.

Естественно, ректификационную колонну можно использовать в качестве простого дистиллятора, для получения обычного самогона.

Главное отличие дистилляции от ректификации заключается в характеристиках конечного продукта. Ректификатор позволяет получить чистый спирт, но для него нужен спирт-сырец. Последний можно получить только перегоном браги в самогонном аппарате. То есть, ректификатор и самогонный аппарат должны использоваться вместе.

Также следует понимать, что из самогонного аппарата получается продукт, обладающий вкусом и запахом исходного сырья, ректификационная колонна выдает спирт с нейтральным вкусом и запахом.

Принцип работы ректификационной колонны

Схему ректификационной колонны можно найти в интернете. Согласно ей, ректификатор состоит из следующих частей:

• Испарительный куб, в котором хранится и нагревается сырье.
• Колонна, внутри которой за счет специальной насадки происходят процессы тепломассообмена.
• Дефлегматор.
• Узел отбора дистиллята в ректификационной колонне.

Чтобы понять устройство ректификационной колонны нужно понять принцип работы каждого ее элемента.

Это емкость для хранения и нагрева браги или дистиллята. При нагреве кубовая жидкость испаряется и потихоньку поднимается вверх по колонне. В верхней части ректификатора происходит разделение жидкости на отдельные фракции.

Нередко куб является основанием колонны. Его можно нагревать как на газовой, так и на электрической плите. В некоторых моделях куба используется нагревательный элемент – ТЭН.

При изготовлении спирта в перегонном кубе изначально перегоняется брага. Так можно получить спирт сырец, необходимый для последующей ректификации.

Куб, изготовленный в промышленных условиях, обязательно имеет встроенный термометр, позволяющий контролировать температуру браги. Как правило, сырье в кубе сначала нагревают до 70 ° С и только после этого подают в колонну охлаждающую жидкость.

Царга

Это центральная часть колонны , в которой происходят процессы темпломассобмена.

Ее работа выглядит следующим образом:

• Брага в кубе начинает испаряться и поднимается вверх по колонне, в верхней части которой установлен холодильник.
• Дефлегматор обеспечивает конденсацию спиртовых паров.
• Полученный дистиллят после конденсации спускается вниз по спиртовой колонне.
• Во время опускания дистиллят сталкивает с паром. Происходит тепломассобмен, в результате которого в верхнюю часть колонны поднимается наиболее испаряемая часть фракции.
• Она конденсируется и уходит в канал отбора.

Укрепляющая колонна может состоять из нескольких царг. Кроме того, нужно учитывать тот факт, что при увеличении высоты колонны процессы тепломассобмена становятся более активными. Это позволяет получить на выходе более ректификованный спирт.

Существует разновидность этого устройства под названием «торнадо». Она отличается от обычного ректификатора тем, что ее стенки подогреваются. Такой подход заставляет флегму испаряться непосредственно со стенок до момента контакта с холодильником. Это позволяет ускорить процесс ректификации и получить более чистый продукт.

Ректификационная насадка

Она состоит из 2-х частей:

Современные ректификационные колонны нередко оснащаются автоматическими блоками управления ректификацией. Этот прибор позволяет по заданной программе отделять хвостовую и пищевую части. В результате самогонщик может не сидеть все время около самогонного аппарата и делать отбор своими руками. Аппарат, благодаря БУРу сделает все сам.

Можно ли сделать полноценную ректификационную колонну своими руками?

Сделать самогонный аппарат с ректификационной колонкой можно в домашних условиях. Но стоит ли это делать? Экономия средств будет незначительной. Кроме того, из-за того, что дома сложно выдержать все необходимые параметры можно столкнуться с захлебыванием домашнего аппарата во время производства ректификатного спирта.

Происходит это из-за несоблюдения геометрических параметров устройства, в результате чего максимальная скорость движения пара превышается. Это приводит к скоплению жидкости в центральной части колонны, в результате чего тепломассобменные процессы прекращаются. Давление внутри царги растет. Самогонщик начинает слышать бульканье внутри аппарата.

К этой проблеме , кроме конструктивных недостатков, могут приводить следующие причины:

• Излишний нагрев самогонного аппарата.
• Переполнение перегонного куба.
• Засорение нижней части укрепляющей колонны.
• Перегонка в условиях низкого атмосферного давления.

Чтобы избежать этих проблем, ректификационный аппарат лучше купить, чем делать своими руками.

Вполне возможно получить домашний самогон отличного качества. Конечно, если у вас дома имеется самогонный аппарат, который позволяет его изготовить. Для того чтобы качество было именно высоким, потребуется тщательная очистка, несколько перегонок. Но добиться всего этого можно быстрее и проще, для чего требуется устройство ректификационной колонны для самогона своими руками.

Принцип работы ректификационной колонны

В первую очередь стоит разобраться с термином ректификации спирта. Ректификация представляет собой разделение многокомпонентного вещества на фракции. То есть отдельно метиловый, этиловый спирт, альдегиды, сивушные масла и другое. Происходит это благодаря выпариванию жидкостей и конденсированию пара много раз.

Схема ректификационной колонны

Ректификация, или барботаж, возможен благодаря тому, что концентрация компонентов в разных фазах отличается, а система при этом стремится к равновесию. Жидкая и паровая фазы обмениваются компонентами: жидкость получает труднолетучие, а пар легколетучие. В это же время между двумя разными фазами происходит и теплообмен.

Благодаря разной направленности движения жидкости и пара после достижения системой равновесия вверху ректификационной колонны можно отбирать чистые компоненты. При этом, как в самогонном аппарате, сначала отбираются жидкости с низкой температурой кипения, потом - с высокой.

Барботажная колонна: устройство

Ректификационная колонна - это приспособление для разделения жидкости по составляющим с разной температурой кипения. Она выполняется в виде цилиндра, сечение которого может быть как переменным, так и постоянным, и содержит специальные элементы - контактные тарелки, которые располагаются внутри цилиндра. Кроме того, большинство таких колонн имеет специальные узлы для подвода спирта-сырца и отбора чистых фракций.

Ректификационная колонна обладает такими основными параметрами:

• Материалы и размер. Как правило, все элементы домашних самогонных аппаратов делают из нержавейки или другого сплава, который равномерно расширяется при температуре, например, меди. Размеры колонки - от 120 см в длину, с диаметром не менее 30 мм.
• Система нагрева. Процесс требует четкого контроля и возможности быстрого увеличения мощности, поэтому система снабжается нагревательными тэнами, которые монтируются в нижнюю часть куба аппарата. Не рекомендуется использовать нагрев от газовой плиты из-за высокой инертности системы.
• Контроль процесса. Очень сложно контролировать процесс ректификации без двух приспособлений - термометра и барометра.
• Производительность. Более качественная очистка происходит при большей колонке и большем количестве тарелок внутри. А также на производительность будет влиять такой параметр, как мощность нагрева, но при этом он не должен быть слишком большим, чтобы система не захлебывалась.
• Давление. Для успешной ректификации необходимо, чтобы давление вверху колонки было практически атмосферным. В противном случае при меньшем давлении плотность паров снижается, и система захлебывается; при более высоком давлении скорость испарения уменьшается, и эффективность системы падает. Для поддержания правильного давления колонка должна быть оборудована трубкой связи с атмосферой.

Насколько реально собрать колонку своими руками? Такое устройство, как ректификационная колонна, не является слишком сложным. На практике реализуется многими умельцами и довольно успешно. Однако это сопряжено с некоторыми опасностями. В первую очередь человек, который захочет сделать такую колонну своими руками, должен обладать знаниями в области физики и хотя бы на каком-то более продвинутом уровне понимать, как она должна работать. Необходимо рассчитать все узлы конструкции, подобрать материалы, все изготовить и собрать, чтобы это было безопасно.

Заводские колонны проходят испытания, имеют сертификаты качества, поставляются с инструкцией. Опасность самодельного аппарата заключается в возникновении взрыва или возгорания при наличии ошибок в конструкции.

Ректификационная колонна своими руками

В сборке ректификационной колонны имеются и свои плюсы. Вы не так зависите от средств и при некоторой сноровке можете сделать что-то качественное, при этом сэкономив. В два-три раза дешевле обойдется колонна для самогонного аппарата, изготовленная своими руками.

Итак, для того чтобы изготовить ректификационную колонку, в первую очередь нам понадобится труба из нержавейки длиной более 120 см. Лучше, чтобы ее диаметр составлял около 45 мм. Для дефлегматора лучше всего подходит термос с объемом менее одного литра. Кроме того, понадобятся переходники для стыковки труб, емкости агрегата и дефлегматор. В идеальном варианте все эти детали должны быть выполнены из нержавеющей стали.

Для хорошей теплоизоляции всего устройства следует купить утеплитель. Опорные укрепляющие шайбы изготавливаются из листовой стали. Из фторопласта сделаем втулки термометра, а для отвода воды применяют медные трубки диаметром около 5 мм. Перед тем как конструировать аппарат, необходимо будет также выполнить чертеж на бумаге для того, чтобы видеть, с чем мы имеем дело.

Кроме того, прежде чем начать непосредственно изготовление, стоит обзавестись некоторым необходимым оборудованием. Некоторые инструменты можно найти дома, остальные же придется докупить или занять у кого-то:

• Гибкую трубку длиной более 100 мм, лучше всего из силикона. Он не деформируется и устойчив к температурам.
• Термометр.
• Переходники для кранов.
• Паяльник, не менее 100 ватт.
• Припой и флюс.
• Наждачный станок.
• Дрель.
• Плоскогубцы.
• Напильник.
• Молоток.
• Горелку.

Все эти инструменты являются минимально необходимыми для создания колонки. Без них сделать ее не получится.

Создание устройства.

После того как все чертежи начертаны, а инструменты приобретены, приступаем к работе. Стоит заранее отметить, что она будет сложной и ответственной, кроме того, требующей определенных навыков работы с некоторыми инструментами, в частности, с паяльником.

Для начала отрезаем кусок трубы, снимаем фаски и торцуем края. Далее изготавливаем переходник, он будет соединять трубу и узел отбора. С одной стороны он должен максимально плотно входит в трубу, а с другой - иметь резьбу около 2–2,5 мм. Таким образом, мы получим автоматику на стадии конденсации паров.

После этого приступаем к созданию шайб. Размер шайб должен быть не более 4 мм, а диаметр таким, чтобы они впоследствии уверенно поместились в трубу. В одну ее часть вставляется труба, а в другую часть припаивается переходник. Это место будет соединять элемент с перегонной емкостью.

После этого труба вставляется в переходник, и место стыка нагревается горелкой. Переходим к изготовлению наполнителя для ректификатора. Засыпаем его в трубу и сильно ее встряхиваем, чтобы он равномерно по ней распределился. При этом стоит проследить за тем, чтобы наполнитель заполнял колонку полностью.

Другим концом труба вставляется в шайбу, предназначенную для крепления насадки. В нее же с другой стороны помещается торец медной трубки для отбора спирта, его необходимо предварительно залудить. Все детали на том этапе составляют одну конструкцию, внешняя сторона трубы теплоизолируется.

Следующий этап - процесс создания дефлегматора. Берем термос и обрабатываем наждачной бумагой его дно. Делаем скобу из жести и петли из стальной проволоки, которые заводятся в скобы и скручиваются с помощью плоскогубцев.

Свободный конец проволоки зажимается тисками и прикрепляется к стенке термоса. Последний сильно встряхивается, так, чтобы днище его отпало. Шов, соединяющий крышку термоса и колбу, обтачивается, делается это до тех пор, пока на его месте не появится небольшой зазор. Внутренние кольца вынимаются из оболочки.

Чтобы изготовить дефлегматор, необходимо от термоса отделить дно и вакуумную крышку. Для того чтобы внутрь дефлегматора поступал воздух, проделываем отверстие по задней стороне внутренней колбы. Обрабатываем его с помощью наждачной бумаги и просовываем трубку, отверстие которой запаиваем. В днище термоса проделываем еще одно отверстие и надеваем колбу на дно емкости. Пропаиваем место соединения колбы и дна термоса. Вставляем трубку отбора в горловину и припаиваем.

С помощью дрели проделываем отверстия в верхней и нижней части колбы. В них вставляются трубки для отвода воды. Далее просверливаем отверстие в узле для отбора дистиллята и помещаем туда втулку термометра. Он может быть любым, но желательно тарельчатой формы, потому что при таких условиях проще следить за скачками температуры.

С помощью этого несложного алгоритма получается создать неплохую ректификационную колонку. Конечно, такая самодельная ректификационная колонна далека по качеству до производственной, и для того чтобы ее сделать, приходится постараться, однако это уже что-то. Еще потребуется самогонный аппарат. Вместе они дадут возможность получать высококачественный продукт у себя дома без особых усилий.

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

Момент контакта (взаимодействия потоков) пара и жидкости называется процессом тепломассообмена.

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.

Чем чаще система приходит в равновесие, тем эффективнее тепломасообмен и разделение смеси на отдельные составляющие.

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.

Для работы большинства установок флегмовое число должно быть не меньше 3, то есть 25% дистиллята отбирают, остальной – нужен в колонне для орошения контактных элементов. Общее правило: чем медленнее отбирать спирт, тем выше качество.

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 лабораторных и домашних ректификационных колоннах в качестве контактных элементов используются насадки – скрученная специальным образом медная (либо стальная) проволока или сетки для мытья посуды. 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.

Минимальная длина трубы домашней ректификационной колонны – 120-150 см, диаметр – 30-40 мм.

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).

Средние значения производительности домашних ректификационных колон – 1 литр в час при мощности нагрева 1 кВт.

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.

Но на практике без понимания физических основ процесса ректификации, правильных расчетов параметров оборудования, подбора материалов и качественной сборки узлов, использование самодельной ректификационной колоны превращается опасное занятие. Даже одна ошибка может привести к пожару, взрыву или ожогам.

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.

Это значит, что домашняя ректификационная колонна не является полной заменой классического самогонного аппарата (дистиллятора) и может рассматриваться лишь как дополнительная ступень очистки, более качественно заменяющая повторную дистилляцию (вторую перегонку), но нивелирующая органолептические свойства напитка.

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.

Если одновременно перекрыть оба штуцера, то нагретая колонна может взорваться из-за избыточного давления! Не допускайте подобных ошибок!

На промышленных установках непрерывного действия зачастую брагу перегоняют сразу, но это возможно благодаря гигантским размерам и особенностям конструкции. Например, стандартом считается труба 80 метров высоты и 6 метров диаметра, в которой установлено в разы больше контактных элементов, чем на ректификационных колоннах для дома.

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.

Ректификационная колонна не избавляет от необходимости разделять выход на фракции. Как и в случае с обычным самогонным аппаратом приходится собирать «голову», «тело» и «хвост». Разница только в чистоте выхода. При ректификации фракции не «смазываются» – вещества с близкой, но хотя бы на десятую долю градуса разной температурой кипения не пересекаются, поэтому при отборе «тела» получается почти чистый спирт. Во время обычной дистилляции разделить выход на фракции, состоящие только из одного вещества, невозможно физически какая бы конструкция не использовалась.

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.

Преимущество ректификации в возможности добыть практически весь содержащийся в жидкости спирт без потери его качества. Это значит, что «головы» и «хвосты», полученные на самогонном аппарате, можно переработать на ректификационной колонне и получить безопасный для здоровья этиловый спирт.

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.

Из школьного курса мы знаем, что процесс ректификации это процесс разделения сложных смесей на компоненты путем многократного испарения и конденсации составляющих частей. В результаты получаются идеально чистые компоненты, температуры переходов в разные агрегатные состояния которых, соответственно, разные.

Применяется этот не хитрый процесс при производстве бензина, керосина, чистого кислорода и азота. А еще ректификация помогает отделить сивушные масла и альдегидные фракции, чтобы получить этанол, или этиловый спирт.

Этот процесс осуществляется в ректификационных колоннах, устройство которых позволяет создавать продукт чистотой до 96 %. Можно создать самодельный самогонный аппарат, имея прямые руки, минимальные познания в органической химии и желание наслаждаться качественным алкоголем собственного производства.

Ректификационную камеру в наше время можно и просто напросто купить, но мы пойдем иным путем. Мы соберем миниатюрный ликероводочный завод собственными руками.

Из названия процесса, который дал имя и колонне понятно, что внутри происходит постоянная ректификация, а сама колонна выполнена из материалов, которые не вступают в реакцию с компонентами процесса.

В перегонный куб заливается рабочая жидкость, брага настоянная на зерне, ягодах, фруктах и т.п. и доводиться до температуры кипения. В ходе кипения рабочей жидкости выделяется спиртосодержащий пар, которые легче, чем жидкость и за счет этого поднимается по трубе вверх, где охлаждается.

Охлаждаясь нагретый пар выпадает в конденсат на стенки колонны и в виде жидкости устремляется обратно в перегонный куб, но на пути следования встречает новую порцию нагретого пара. Компоненты, чья температура кипения ниже рабочей жидкости вновь испаряется, среди таких компонентов — этиловый спирт.

Суть процесса в том, что вещества распределяются по вертикальной колонне, в соответствии с уровнем совей точки испарения и конденсации. Примерно на высоте 75 % от перегонного куба происходит собирание паров этилового спирта — здесь устанавливается патрубок для отвода этих самых паров в емкость с конечным продуктом.

Выше по колонне концентрируются ядовитые летучие пары альдегидов и диметилкетона, и через отводную трубу выводятся в атмосферу, ниже формирования концентрации паров этилового спирита скапливаются сивушные масла и прочие фракции, чья температура кипения превышает температуру кипения этанола.

Чтобы построить такой агрегат необходимо знать основные принципы работы колонны суть процессов, которые в ней происходит. А происходит там очень много интересного - процесс ректификации отличается своими физическими и химическими основами от обычной дистилляции.

Как работает колонна

Как и в обычном дистилляторе, в колонне есть и нагреватель и холодильник, которые являются полноценными рабочими элементами. Но на пути спиртосодержащего пара от поверхности браги до змеевика холодильника находится еще один сложный узел, который и называется ректификационной колонной. Он представляет собой высокую трубу, диаметр который больше ее длины в 30-50 раз. Оптимальные размеры для процессов тепломассобмена, которые происходят внутри колонны.

Нагретый пар поднимается по трубе вверх, по пути медленно охлаждается, конденсируется, и стекает вниз, обратно в емкость. При движении сверху вниз конденсат вступает в контакт с горячим паром, повторно нагревается, и легкокипящие компоненты вновь превращаются в пар. Среди этих компонентов есть и этиловый спирт. Если выбрать режим работы колонны таким образом, чтобы спиртовые пары начинали конденсироваться на определенной высоте, где установлен заборный патрубок, то в холодильник будет поступать чистый спирт, без примесей.

Спустя некоторое время в колонне установиться режим динамического равновесия, благодаря разнице теплоемкостей жидкой и паровой фазы, кроме того, жидкостно-паровая смесь разделяется на фракции по химическому составу, от которого зависит температура парообразования.

В самой верхней части собираются пары летучих примесей - альдегидов, ацетона и прочих ядовитых веществ. При температуре на верхнем термометре колонны выше 70 С они попросту улетают в атмосферу - колонна соединена с внешним воздухом патрубком или клапаном и работает практически под атмосферным давлением.

Примерно на высоте ¾ от длины колонны собираются спиртовые пары, которые и нужно отобрать. Ниже - сивушные масла и прочие вещества, температура кипения которых выше спирта. В зоне отбора спирта следует поддерживать температуру на уровне 74-78 С. чтобы это было возможным и требуется значительная высота колонны, чем объемнее зоны разных фракций, тем легче отделить одно вещество от другого.

Как сделать колонну для ректификации

Самодельная ректификационная колонна в домашних условиях - не миф. Это подтверждают многочисленные видео и фотографии в интернете и посты на форумах. Даже если они наполовину такие, как рассказывают о них умельцы, то такой аппарат делать стоит. Но нужно учитывать тот факт, что для получения самогона, как такового, ректификационная колонна, независимо от того, самодельная или промышленного изготовления, непригодна.

Ректификационный аппарат предназначен для получения спирта с минимумом добавок, в том числе и ароматических веществ и смол, которые и придают самогону особый аромат и привкус. Но полученный спирт можно использовать как основу для любых алкогольных напитков изготовленных в домашних условиях, не опасаясь отравления сивухой или метилами и эфирами, которые способствуют сильнейшему похмелью.

Для повторной перегонки спирта-сырца или обычного самогона, полученного на привычном для самогонщиков дистилляторе, ректификатор - вещь незаменимая. С качеством полученного продукта не сравнится ни одна система перегонки.

Технология изготовления колонны

Работать ректификационная колонна своими руками будет в домашних условиях надлежащим образом только тогда, когда ее высота будет не менее 1,8-2 м при внутреннем диаметре 40-50 мм. Такая колонна сложная в изготовлении, хранении и эксплуатации. Лучше всего делать ее разборной, на кламповых или резьбовых соединениях, удобно использовать и муфты. Если вы обладаете навыками работы на токарном станке, то муфтовое соединение не станет проблемой. В противном случае придется воспользоваться платными услугами профессионалов.

Из чего состоит колонна

Главные составные части ректификационной колонны:

• корпус;
• холодильник-дефлегматор;
• насадка (тарельчатая или спиральная);
• тепловая изоляция;
• термометры.

В состав всего самогонного аппарата входят еще и бак для браги и холодильник для конденсата, представляющий собой обычный змеевик. Если правильно сделать ректификационную колонну, то ее можно установить на любой самогонный аппарат с баком емкостью не менее 20 литров. На меньших объемах удастся только разогнать ее до рабочего режима и получить несколько литров спирта (процентов 50 от возможного выхода).

Оптимальный объем испарителя - 25-50 литров. Так удобнее регулировать температуру процесса, которая при ректификации является одним из основных факторов. Кроме того, изготовление спирта объемом до 8-10 литров занимает столько же времени на подготовку и разгон колонны, как и 3-5-ти литров. Экономия времени тоже в большинстве случаев очень важна для снижения себестоимости продукта.

Корпус колонны

Лучше всего сделать его из трех частей, примерно равных по длине. В нижней части к нержавеющей трубе приваривается фланец для установки на перегонный бак с крепкой крышкой. Высота колонны внушительна - около 2 метров. Фланцевое соединение на герметичной прокладке - оптимальное решение. Фланцы должны быть приварены таким образом, чтобы колонна находилась в строго вертикальном положении, только так она будет работать как следует.

Сегменты корпуса соединяются клампами или резьбой - как удобнее. Главное, чтобы обеспечивалась герметичность. Лучший материал главной трубы колонны - пищевая нержавейка. Она обладает сравнительно небольшой теплопроводностью, а в колонне потери тепла нежелательны, вплоть до поступления паров на холодильник.

Две нижние части колонны - просто отрезки трубы. В них будут помещены насадки - специальные приспособления, увеличивающие площадь контакта пара и жидкости. Более сложная самая верхняя часть - там:

• должен быть оборудован проточный холодильник;
• предусмотрен отводной патрубок;
• гнездо для термометра;
• воздушный клапан.

Проточный холодильник занимает приблизительно ½ часть верхней трети колонны. Самое простое решение - намотать медный или нержавеющий змеевик поверх трубы. Более сложный вариант - поместить тот же змеевик, шариковый холодильник или охладитель Димрота внутрь трубы. С этой целью можно использовать трубу большего диаметра, соединив с нижней частью при помощи переходника.

Вариантов здесь много - суть одна, дефлегматор должен обеспечить барьер на пути пара и превратить его в конденсат до достижения воздушного клапана. Туда должны проникнуть только пары с температурой не выше 60 С. Если холодильник не справиться со своей задачей, то вместе с летучими веществами в воздух уйдет спирт.

Воздушный клапан устанавливается в самой верхней точке колонны и служит для выравнивания давления. Можно клапан и не устанавливать, а просто вмонтировать тонкую медную трубку (Ø 3-6 мм). Наличие трубки требует особого контроля за температурой на всех этапах ректификации. При отборе голов Т= 55 – 65 С должна быть на уровне заборного патрубка.

Отбор осуществляется сквозь патрубок, врезанный в корпус ниже холодильника на расстоянии 2-5 см от него. Он представляет собой обычную трубку, к которой подключается силиконовый шланг от медицинской капельницы. Ректификационная колонна своими руками работает очень медленно, основной забор осуществляется в капельном режиме. Это нужно учесть - производство 8-10 литров спирта занимает целый рабочий день.

Насадка

Эта часть колонны - одна из самых важных. Для ректификации используются два вида насадок - тарельчатая, в виде колпачковых или ситчатых элементов, и спиральная, из металлической сетки, туго свитой в спираль или специальных проволочек, свитых в призматические спиральки, которые попросту засыпаются внутрь колонны. В последнем случае в нижней части колонны устанавливается сетчатый фильтр, предотвращающий выпадение насадки.

Самая эффективная для ректификационной колонны своими руками тарельчатая насадка колпачкового типа. Сделать ее можно и самому из готовых деталей, продающихся в интернете. В таком случае, начинать работу следует именно из приобретения тарелок - диаметр корпуса должен соответствовать их размерам. Легче найти трубу под тарелки, чем наоборот.

Медные тарелки для колонны

Ситчатые перегородки сделать намного легче, для этого нужна только дрель или сверлильный станок и набор сверл 2-3 мм. Перегородки делаются из нержавейки, латуни или меди. На 1 м высоты колонны их должно быть 8-10.

Сетку, специальные спирально призматические насадки Панченкова (РПН) или аналоги придется покупать в специализированных интернет магазинах. Самостоятельно их не сделать. Использовать сеточки для мытья посуды, как рекомендуют некоторые сайты, нельзя - для них используются неизвестные сплавы, которые могут вступить в реакцию с парами спирта или примесей.

Теплоизоляция

Колонну необходимо защитить от потерь тепла на высоту не менее нижнего среза дефлегматора. Для утепления подойдет любой эластичный теплоизолятор - пенополиуретан, Пеноизол, базальтовые трубчатые фольгированные утеплители типа ТЕХНОНИКОЛЬ. Утепление - очень важный этап. Если исключить потери тепла, то высоту фракционных слоев можно снизить на несколько десятков процентов. При этом концентрация вещества, в нашем случае - спирта, в них увеличится сохраняя четкие границы фракций.

Самодельная ректификационная колонна при своей сложности и низкой скорости перегонки позволит получить спирт достаточной очистки и из проверенного сырья. Из правильно подготовленной браги выход продукта, в перерасчете на 40 0 крепость, будет на 25-30% выше, чем у самогонного аппарата обычной конструкции, при несравненно лучшем качестве.