Колонна захлебывается. Захлебывание ректификационной колонны: причины и пути решения

Спирты плотно вошли в нашу жизнь. И это не только алкоголь. Получают его путем брожения с последующей перегонкой. И часто люди ошибочно думают, что ректификация - это перегонка второй раз. На самом деле это многократная прогонка спиртосодержащих жидкостей в специальных колоннах. В результате встречи двух потоков - жидкости и пара - получается чистый спирт. Давайте разберёмся, что такое ректификация, более подробно.

Спирт и его свойства

Но для начала разберемся, что же такое спирт. Слово было заимствовано из латинского языка и означает «дух». Если выдержаны все нормальные условия, то это будет бесцветная, прозрачная жидкость с резким вкусом и характерным ароматом. Чистый спирт будет крепким в диапазоне от 95,6 до 100%.

Со спиртными напитками человечество знакомо давно, как с перебродившим соком натуральных ягод и фруктов. Тогда это были напитки с низким содержанием спирта. Но с развитием химических знаний люди получали все более и более крепкие напитки. Но только в самом конце XVIII столетия смогли получить 100% спирт ректификат. Автором изобретения был русский химик Ловиц Т. Е.

Что такое ректификация

Слово пришло в наш язык из латинского языка и означает исправление, выправление. Это один из способов, который используют в промышленности, лабораториях или в домашних условиях, чтобы разделить смешанные между собой жидкости.

Основан процесс ректификации на разнице в распределении смешанных компонентов между фракциями пара и жидкости. При этом процессе поток пара двигается навстречу потоку жидкости, они контактируют друг с другом, обмениваясь теплом и массой до наступления равновесия в системе. Все это происходит в специальном приборе, который называется ректификационный колонный аппарат.

В процессе встречи потоков восходящий паровой поток вбирает в себя все летучие компоненты, а стекающая жидкость - менее летучие. Как и в процессе дистилляции — еще одного процесса получения спирта, — затраты энергии при ректификации одинаковы, но извлечение нужного компонента (в нашем случае спирта) гораздо эффективнее. Вот что такое ректификация.

Для того чтобы жидкость и пар взаимодействовали более успешно, в установках используются контактные элементы — тарелки или насадки. Они увеличивают эффективность и площадь взаимодействия двух встречных потоков. Принцип их работы следующий: пар, идущий вверх, проходит через контактный элемент и скопившуюся на нем жидкость, более интенсивно обмениваясь массой и теплом. Чем больше будет установлено в конструкции элементов, тем быстрее будет достигаться равновесие между паром и жидкой фракцией.

Чем ректификация отличается от процесса дистилляции, рассмотрим в нижеследующей таблице.

Отличие ректификации от дистилляции

Оборудование для ректификации

Для данного процесса могут использоваться два типа оборудования: установка с непрерывным и периодическим действием. Первый тип используется в промышленности, так как для регулировки работы используется автоматика — дорогая и сложная. Для лабораторий используется второй, более простой и дешевый тип оборудования. В нем установлены элементарные средства регулировки отбора — градусник и манометрический измеритель изменения давления на колонне.

Строение ректификационной колонны

Классическая схема выглядит следующим образом. На испарительном кубе устанавливается вертикальная колонна (еще ее называют царга) и дефлегматор с концевиком. Такая установка не требует сложных механизмов, только кран для отбора, смотровое стекло, термометр, и иногда регулятор мощности.

Следует помнить, что чем больше высота колонны, тем интенсивнее будет массо - и теплообмен двух потоков . А ректификация спирта будет лучше.

Принцип работы колонны

Наполняется куб максимально на две трети его объема спиртосодержащей смесью, проверяется герметичность стыков, закрывается кран отбора и подается охлаждающий элемент (чаще всего вода). Только сейчас можно включать нагревание.

Важно знать: никогда нельзя закрывать два штуцера (отбора ректификата и подачи воды) одновременно, от этого колонна может просто взорваться под действием образовавшегося избыточного давления!

Нагревателем жидкость, залитая в куб, доводится до кипения, и полученный пар поднимается. Затем, попав в дефлегматор, конденсируется и стекает по стенкам, снова контактируя с поднимающимся вверх новым паром. Снова попадает на нагреватель, становится паром, и процесс повторяется.

Через какое-то время пар и жидкость приходят в равновесие, а в верхней части скапливается фракция с низкой температурой кипения (метанол). В нижней — с высокой (сивушные масла). Теперь их можно отбирать.

Равновесие определяется по сохранению температуры в течение 10 минут. До этого момента устройство трогать не надо.

Узел отбора колонны

Что из себя представляет узел отбора? Чаще всего это небольшой бортик, который тормозит, не давая стекать, флегму (сконденсированную из пара жидкость). Если открыть кран узла отбора, то задержанная флегма стекает в холодильник, превращаясь в спирт-ректификат.

Та же жидкость, которая не задержалась на бортике, стекает дальше вниз, чтобы снова повторить цикл. В промышленных установках можно устанавливать соотношение между ректификатом и флегмой, которая возвращается (флегмово число) с помощью крана. От этого числа зависит чистота и процентное содержание спирта. Чем оно выше, тем спирт чище.

Бывает, что происходит такое неприятное явление, как захлеб ректификационной колонны. Информацию о том, что это произошло, показывает сильный шум булькающего типа внутри самой конструкции. Причин, почему произошел захлеб, может быть несколько, рассмотрим их.

Когда колонна захлебывается

Максимальная скорость движения пара в каждой конструкции разная. Когда она достигается, флегма замедляет свое движение в кубе, а потом и вовсе может остановиться. Скопление ее в ректификационной части вызывает остановку процесса тепло- и массообмена. Результат — перепад давления (зачастую очень резкий) и появление посторонних шумов.

Причины «захлеба» :

• чаще всего это нагрев выше допустимого;
• переполнение куба или засорение его частицами спиртосодержащего состава;
• в высокогорье основной причиной является низкое атмосферное давление;
• скачок напряжения, из-за которого вырастает мощность ТЭНа;
• неисправности и ошибки в конструкции.

Теперь вы знаете, что такое ректификация. Полученный в результате этого процесса спирт имеет жесткий вкус (так называемый технический спирт). Его можно использовать для технических целей, но для пищевой промышленности его нужно будет еще дорабатывать — разбавлять, фильтровать и настаивать.

Для лучшего очищения полученное сырье подвергают процессу углевания (пропускание через активированный уголь). В результате этой процедуры спирт приобретет «мягкость» , а (небольшое их количество всегда попадает в спирт, даже если вы использовали процесс дробного отбора) будут связаны углем. На самом деле это классическая процедура приготовления известной русской водки.

После проведения процедур разбавления и углевания напитку нужно дать отдых. Просто оставьте его на несколько дней в стеклянной емкости. Водка будет идти мягче, а если не перебирать, то и похмелья не будет.

Приготовление самогона и спирта для личного использования
абсолютно легально!

После прекращения существования СССР новое правительство остановило борьбу с самогоноварением. Уголовная ответственность и штрафы были отменены, а из УК РФ изъята статья о запрете производства спиртосодержащей продукции в домашних условиях. По сей день не существует ни одного закона, запрещающего нам с Вами заниматься любимым хобби – приготовлением алкоголя в домашних условиях. Об этом свидетельствует Федеральный закон от 8.07.1999 № 143-ФЗ «Об административной ответственности юридических лиц (организаций) и индивидуальных предпринимателей за правонарушения в области производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции» (Собрание законодательства Российской Федерации, 1999, N 28, ст. 3476).

Выдержка из Федерального закона РФ:

«Действие настоящего Федерального закона не распространяется на деятельность граждан (физических лиц), производящих не в целях сбыта продукцию, содержащую этиловый спирт».

Самогоноварение в других странах:

В Казахстане в соответствии с Кодексом РК Об административных правонарушениях от 30 января 2001 года N 155 предусмотрена следующая ответственность. Так, согласно статье 335 «Изготовление и сбыт алкогольных напитков домашней выработки» незаконное изготовление в целях сбыта самогона, чачи, тутовой водки, браги и других алкогольных напитков, а равно сбыт указанных алкогольных напитков влечет штраф в размере тридцати месячных расчетных показателей с конфискацией алкогольных напитков, аппаратов, сырья и оборудования для их изготовления, а также полученных от их реализации денег и иных ценностей. Однако законом не запрещается приготовление алкоголя в личных целях.

В Украине и Белоруссии дела обстоят иначе. Статьями №176 и №177 Кодекса Украины об административных правонарушениях предусмотрены наложения штрафов в размере от трех до десяти не облагаемых налогом МРОТ за изготовление и хранение самогона без цели сбыта, за хранение без цели сбыта аппаратов* для его выработки.

Практически слово в слово повторяет эту информацию статья 12.43. «Изготовление или приобретение крепких алкогольных напитков (самогона), полуфабрикатов для их изготовления (браги), хранение аппаратов для их изготовления» в Кодексе Республики Беларусь об административных правонарушениях. Пункт №1 сообщает: «Изготовление физическими лицами крепких алкогольных напитков (самогона), полуфабрикатов для их изготовления (браги), а равно хранение аппаратов*, используемых для их изготовления, – влекут предупреждение или наложение штрафа в размере до пяти базовых величин с конфискацией указанных напитков, полуфабрикатов и аппаратов».

*Приобретать самогонные аппараты для домашнего использования все же можно, так как второе их назначение – дистилляция воды и получение компонентов для натуральных косметических средств и парфюмерии.

Самая частая причина мутного самогона и паники среди начинающих винокуров, когда внезапно самогонный аппарат начинает «чихать и плеваться», потом вместо ожидаемого прозрачного дистиллята начинает идти мутная или даже желтая жидкость. Всё это признаки брызгоуноса, который еще называют «наказанием нетерпеливых самогонщиков».

Брызгоунос (в самогоноварении) – попадание пены, а иногда и кипящей браги в холодильник самогонного аппарата (змеевик) с последующим смешиванием этих нежелательных веществ с парами спирта. С практической точки зрения брызгоунос делает самогон мутным и вонючим, а при очень сильном брызгоуносе дистиллят фактически разбавляется кипящей брагой.

Единственная причина брызгоуноса – слишком сильный нагрев браги при перегонке. Больше других этому явлению подвержены зерновые (солодовые) браги, так как содержат высокую концентрацию белков. При закипании жидкости белки образуют на поверхности много пены, которая вырывается из куба и через трубки попадает в охладитель, одновременно с этим «утягивая» за собой неочищенную брагу. Ни одна конструкция самогонного аппарата не может полностью исключить брызгоунос, но есть методы, позволяющие снизить вероятность его появления к минимуму.

Внимание! Нельзя оставлять работающий аппарат без присмотра, если при брызгоуносе вовремя не отключить нагрев, горячая брага из куба заполнит приемную емкость и окажется на полу.

Профилактика брызгоуноса

1. Наполнять перегонный куб брагой максимум на 70% объема, чтобы оставалось достаточно места для пены по высоте, и она «не достала» к трубкам отвода пара к охладителю.

2. Перегонять максимально осветленную и дегазированную брагу, уменьшая пенообразование.

3. Следить за интенсивностью нагрева браги с помощью термометров в кубе и (или) охладителе. Правильная температура перегонки зависит от конструкции самогонного аппарата, универсальных значений нет, поэтому оптимальную температуру подбирают экспериментально.

4. В качестве барьера для пены перед змеевиком установить сухопарник (достаточно одного, два и больше не дадут эффекта).

5. Следить за состоянием самогонного аппарата, регулярно чистить перегонный куб, соединительные трубки и охладитель.

6. Продвинутые самогонщики для борьбы с брызгоуносом на бражных колоннах используют дефлегматор. В результате флегма (сконденсировавшийся в дефлегматоре пар) стекает обратно в куб, «прибивая» на своем пути пену, которая пытается подняться к холодильнику аппарата.

Что делать при брызгоуносе

1. Уменьшить интенсивность нагрева минимуму. Дождаться, пока исчезнет пена, затем постепенно, по несколько градусов, повышать температуру до появления первых капель, а потом и тонкой струйки. Когда дистиллят станет более-менее прозрачным, сменить приемную емкость на чистую.

2. Продолжать перегонку браги согласно плану, например, гнать до крепости ниже 40% в струе или «досуха».

3. Полученный самогон желательно очистить углем (если не фруктовый). Аппарат разобрать и помыть.

4. Сделать вторую дробную перегонку (с отсечением «голов» и «хвостов»).

5. Образовавшуюся в результате брызгоуноса жидкость добавить в новую порцию браги или, если её много, перегнать отдельно.

При условии выполнения этой инструкции брызгоунос не повлияет на качество самогона.

Информационный партнер материала – интернет-магазин товаров для самогоноварения « ».

Проблема захлебывания ректификационной колонны является насущной для многих новичков и даже профессионалов. Процесс отделения тяжёлых и лёгких фракций в ректификаторах и дистилляторах несколько различается. С преимуществами и особенностями появляются и свои специфические недостатки.

Почему захлёбывается колонна?

Принцип действия колонны основан на оседании тяжёлых фракций сивушных масел и на подъёме вверх лёгких. Пар с содержанием чистых спиртов движется по колонне вверх с определённой скоростью. При достижении предельных показателей флегма стекает в куб очень медленно, а далее и вовсе прекращает движение. В результате накапливания этих фракций и происходит захлебывание.

Отследить эту проблему и выявить её сразу можно, но при этом необходимо находиться неподалеку на протяжении всего процесса перегонки. Появляется посторонний шум, даже отчетливое бульканье, давление резко меняется.

Как избежать и предотвратить захлебывание колонны?

Самое первое правила - читать инструкцию по эксплуатации до первого запуска оборудования, а не после обнаружения проблем. Нормальная скорость движения пара колеблется в передах 0,5-1,2 м/с. Максимальные показатели определяют пропускную способность колонны. 2000-7000 (кг/ч)/м 2 - пропускная способность выражается в расходе спиртового пара на единицу площади сечения ректификатора. Получается, чем ближе момент захлёбывания, тем продуктивнее работает оборудование.

Причины захлебывания колонны при допустимой пропускной способности

Даже если показатели не превышают тех, которые обозначены в паспорте изделия, захлебывание может произойти по причине:

• повышения показателей напряжения (более 220В), в таком случае мощность тэнов увеличивается;
• образования пены внутри колонны, что становится следствием переполнения ёмкости брагой;
• резкого падения показателей атмосферного давления, часто такое наблюдается при использовании колонны выше уровня моря (в горах);
• сильного нагрева, чтобы предотвратить неприятные последствия, просто необходимо понизить температуру.

Если речь идёт о самодельной конструкции, причинами могут быть неверные пропорции. Поэтому рекомендуется приобретать уже готовое оборудование либо изготавливать его по проверенным чертежам, полученным из надёжных источников.