Stĺpce disku: koncepcia, typy, výber, výroba pre domácich majstrov

Kolóny s destilačným diskom majú malú posilňovaciu kapacitu a tradične sa používajú na výrobu whisky, koňaku a iných ušľachtilých nápojov. Malý počet platní vám umožňuje zachovať organoleptické vlastnosti surovín s vysokou stabilitou a produktivitou prístroja.

Materiál

Medené miskovité stĺpy s pozorovacími okienkami sa pre svoju podobnosť nazývajú flauty a stĺpy vyrobené v sklenenom puzdre sa nazývajú krištáľové stĺpy. Je zrejmé, že tieto názvy sú iba marketingovým ťahom a nemajú nič spoločné so samotným dizajnom..

Meď nie je lacný materiál, preto je prístup k jej spracovaniu opatrný. Mosadzná flauta od popredných výrobcov je umeleckým dielom a zdrojom hrdosti pre ne. Náklady na produkt môžu predstavovať absolútne akúkoľvek sumu, ktorú je kupujúci ochotný minúť.

O niečo lacnejšie ako flauta v puzdre z nehrdzavejúcej ocele a najviac rozpočtová možnosť - v sklenenom puzdre.

Dizajnové prvky a typy stĺpcov disku

Najrozšírenejšie sú modulárne konštrukcie stĺpov založené na T-odbočkách alebo valcoch z borosilikátového skla. Prirodzene ide o veľké množstvo zbytočných spojovacích častí a predražené.

Jednoduchšou možnosťou sú hotové bloky pre 5-10 tanierov. Tu je výber širší a cena miernejšia. Spravidla sa táto možnosť vyrába v sklenených puzdrách..

Existuje aj celkom dosť možností rozpočtu - stačí vložky do existujúcich zásuviek.

Môžu byť získavané z komponentov v akomkoľvek požadovanom množstve.

Dizajn môže byť odlišný, ale ak sa takéto stĺpy v tvare disku používajú s kovovými bankami, stráca sa jasnosť postupu. Je oveľa ťažšie pochopiť, v akom režime stĺpec pracuje, a pre prácu s podnosmi je to veľmi dôležité..

Na utesnenie každej podlahy sa používajú jednoduché silikónové disky..

Prirodzene, je to menej spoľahlivé ako tesnenie v modulárnom prevedení, ale všeobecne to funguje dobre..

Alternatívne existuje zjednodušený modulárny dizajn, v ktorom je každé poschodie zostavené z jednoduchých a lacných častí a celá konštrukcia je stiahnutá pomocou čapov..

Výhodou modulárnych stĺpov je v prvom rade ich udržiavateľnosť a otvorenosť pre úpravy. Napríklad je ľahké doplniť stĺpec na požadovanej úrovni strednou odberovou jednotkou a armatúrou pre teplomer. Je len potrebné vymeniť tanier.

Lacnejším variantom sú stĺpy sita. To neznamená, že kvalita produktu sa pri ich používaní zhorší. Vyžadujú však presnejšiu kontrolu..

Poruchové vaničky sú ešte lacnejšie, ale ich prevádzkový rozsah je veľmi úzky, takže musíte byť pripravení na presnú kontrolu ohrevu zdrojmi stabilizovanými napájaním. V NSC sa používajú hlavne zlyhávajúce činely.

Najbežnejším materiálom na výrobu dosiek je meď, nehrdzavejúca oceľ a fluoroplast. Je možná akákoľvek kombinácia. Meď a nehrdzavejúca oceľ sú známe materiály, fluoroplast je jedným z najinertnejších materiálov porovnateľných s platinou. Ale jeho zmáčateľnosť je zlá.

Ak porovnáme fluoroplastickú dosku s nehrdzavejúcou, potom zaplaví oveľa rýchlejšie..

Počet misiek v kolóne je zvyčajne obmedzený na 5 na získanie destilátov so silou 88-92% a 10 na vyčistené destiláty s obohatením na 94-95%..

Modulárne stĺpy vám umožňujú vyrobiť sadu potrebného počtu platní z rôznych materiálov.

Rozdiel medzi zabaleným a zásobníkovým stĺpcom

„Mám zbalený stĺp, potrebujem stĺpik? - táto otázka skôr či neskôr príde pred každým liehovarníkom. Oba stĺpy implementujú technológiu prenosu tepla a hmoty, avšak v ich prevádzke sú značné rozdiely..

Počet posilňovacích krokov

Plnená kolóna pracuje v režime maximálnej separácie pri kapacite pred pohrebom. Nastavením refluxného pomeru môžete meniť počet teoretických platní v širokom rozmedzí: od nuly do nekonečna (s úplne vypnutým spätným chladičom a fungujúcou kolónou).

Podnosový stĺpec je charakterizovaný štrukturálne daným počtom separačných stupňov. Jedna fyzická platňa má účinnosť 40 až 70%. Inými slovami, dve fyzické platne poskytujú jeden separačný stupeň (výstuž, teoretická platňa). V závislosti od prevádzkového režimu sa účinnosť nemení natoľko, aby to výrazne ovplyvnilo počet krokov.

Schopnosť držať

Plnená kolóna so svojou nízkou retenčnou kapacitou umožňuje dobre vyčistiť destilát od frakcie hlavy a nejako zadržať chvost..

Podnosový stĺpec má rádovo väčšiu retenčnú kapacitu. To jej bráni v takom tvrdom čistení „hláv“, ale umožňuje jej to dokonale zadržať chvosty. To znamená na zosúladenie chemického zloženia destilátu. V takom prípade platí, že čím viac musíte destilát vyčistiť od nečistôt, tým viac tanierov musíte dať. Jednoduchá úloha, ktorá sa dá vyriešiť v praxi. Raz som pre seba našiel optimálny počet platní a už na to nemyslím.

Citlivosť na riadiace vplyvy

Plnená kolóna je veľmi citlivá na pokles tlaku vody v spätnom chladiči alebo na zmenu vykurovacieho výkonu. Mierna zmena v nich vedie k zmene počtu posilňovacích krokov občas alebo dokonca desaťkrát..

Účinnosť platní sa môže zmeniť maximálne 1,5-krát, a to aj vtedy s veľmi veľkou a cielenou zmenou týchto parametrov. Dá sa predpokladať, že vyladený etážový stĺp z hľadiska separačnej kapacity prakticky nebude reagovať na obyčajný malý tlak vody alebo poklesy napätia..

Výkon

Výkon zabalenej šnúrky závisí hlavne od jej priemeru. Optimálny priemer pre moderné dýzy je 40 - 50 mm; s ďalším zväčšením priemeru klesá stabilita procesov. Začínajú sa prejavovať parietálne účinky a tvorba kanálov. Diskové stĺpce takýmito slabosťami netrpia. Ich priemer a kapacitu je možné zvýšiť na ľubovoľnú požadovanú hodnotu. Iba ak je dostatok vykurovacieho výkonu.

Technologické vlastnosti získavania aromatických destilátov

Keď používame zabalené stĺpy na obmedzenie stupňa vystuženia, sme nútení použiť kratšie bočné ramená a väčšie tesnenie. V opačnom prípade estery, ktoré dodajú destilátu hlavnú príchuť, vytvoria azeotropy s prímesami hlavovej frakcie a potom rýchlo vyletia z kocky. Krátko vyberieme „hlavy“, „telo“ - pri zvýšenej rýchlosti. Pokiaľ ide o „chvosty“, malé množstvo dýzy a krátka bočná lišta neumožňujú úplné zadržanie trupu. Je potrebné prejsť na výber frakcií chvosta skôr alebo pracovať s malými dnami.

Stĺpik disku má pomerne vysokú retenčnú kapacitu, preto nie sú žiadne otázky týkajúce sa zadržania trupu. Pre výber „hláv“ a „tela“ dáva 5-10 fyzických platničiek 3 - 5 krokov posilňovania. To umožňuje, aby sa destilácia uskutočňovala podľa pravidiel bežnej destilácie. Pokojne, bez rizika zbavenia destilátu arómy, odoberania „hláv“ a pri zbere „tela“ nemyslite na predčasný prístup „chvostov“. Zahmlenie na spodných doskách na konci výberu zreteľne naznačuje potrebu výmeny nádoby. Stupeň čistenia je možné nastaviť zmenou počtu tanierov.

Päť alebo desať tanierov nestačí na to, aby ste sa priblížili k alkoholu, pokiaľ ide o stupeň čistenia, ale je skutočne možné dostať sa do požiadaviek GOST na destilát.

Použitie kotúčových kolón na destiláciu ovocných alebo obilných surovín, najmä na ďalšie dozrievanie v sudoch, výrazne zjednodušuje životnosť liehovarníckeho zariadenia..

Základy výberu konštrukčných rozmerov podnosov pre stĺp

Zvážte návrhy najbežnejších dosiek pre domácnosť..

Poruchová doska

V jadre je to iba doska s otvormi, ktoré môžu byť okrúhle, obdĺžnikové atď..

Reflux prúdi do pomerne veľkých otvorov smerom k pare, čo určuje hlavnú nevýhodu zlyhávajúcich platní - potreba presnej regulácie prednastaveného režimu.

Mierne zníženie vykurovacieho výkonu vedie k tomu, že všetok hlien spadne do kocky a zvýšenie výkonu zablokuje hlien na doske a vedie k zaplaveniu. Tieto zásobníky môžu uspokojivo pracovať v relatívne úzkom rozsahu zaťaženia, kde sú dosť konkurencieschopné..

Jednoduchosť konštrukcie a vysoký výkon porúchových dosiek spolu s obvyklým zahrievaním pri domácej destilácii vykurovacími prvkami so zdrojom napätia stabilizovaným napätím viedli k ich rozšírenému použitiu pre kontinuálne rmutovacie kolóny (NBK), ktoré v kombinácii s puzdro vyrobené z borosilikátového alebo kremenného skla, robí stĺpik jednoduchým a intuitívnym.

Pri výpočte počtu a priemeru otvorov sa berú do úvahy podmienky na zabezpečenie prebublávania. Experimentálne sa stanovilo, že celková plocha otvorov by sa mala rovnať 15-30% plochy dosky (časť potrubia). Všeobecne pre BK periodického pôsobenia umožňuje priemer základného otvoru rádovo 9-10% priemeru stĺpu dostať sa do pracovnej zóny.

Priemer otvorov ponorných dosiek pre NSC sa vyberá na základe vlastností suroviny. Ak je pri destilácii cukrovej kaše a vína dostatok otvorov s priemerom 5 - 6 mm, potom je pri destilácii múky vhodnejší priemer otvoru 7 - 8 mm. Podnosy pre NSC však majú svoje vlastné konštrukčné vlastnosti, pretože sa hustota pár pozdĺž výšky kolóny výrazne mení, musia sa rozmery vypočítať pre každý podnos osobitne, inak nebude ich prevádzka zďaleka optimálna..

Sitová platňa s prepadom

Ak sú priemery otvorov chybnej platne menšie ako 3 mm, potom aj pri relatívne malom výkone bude spätný tok zablokovaný na platni a bez ďalších prepadových zariadení bude zaplavený. Ale sitová platňa vybavená takýmito zariadenia významne rozširuje jeho pracovný rozsah.

Pomocou zariadení na preplnenie na týchto zásobníkoch je nastavená maximálna úroveň refluxu, ktorá vám umožní vyhnúť sa skorému zaplaveniu a sebavedomejšie pracovať s veľkým zaťažením pary..

Pri zjednodušenom výpočte takýchto zásobníkov sa berú do úvahy tieto vzťahy:

• celková plocha otvorov je 7-15% plochy prierezu potrubia;
• pomer medzi priemermi otvorov a rozstupom medzi nimi je asi 3,5;
• priemer odtokových rúrok je asi 20% priemeru vane.

V odtokových otvoroch musia byť nainštalované vodné uzávery, aby sa zabránilo prieniku pary. Preosievacie misy musia byť inštalované striktne vodorovne, aby umožňovali priechod pary cez všetky otvory a aby cez ne neprúdil hlien..

Zásobníky na bublinkové viečka

Ak namiesto otvorov v doskách urobíme parné potrubia vyššie ako odtokové potrubia a zakryjeme ich štrbinovými uzávermi, získame úplne novú kvalitu. Tieto tácky nebudú vypúšťať hlien, keď je kúrenie vypnuté. Frakčný reflux zostane na táckach. Preto, aby ste pokračovali v práci, bude stačiť zapnúť kúrenie.

Takéto zásobníky majú navyše štrukturálne fixovanú refluxnú vrstvu na povrchu a pracujú v širšom rozsahu vykurovacích výkonov (zaťaženie parou) a zmien pomeru refluxu (od úplnej absencie po úplnú návratnosť refluxu)..

Je tiež dôležité, aby vaničky s bublinkovým uzáverom mali relatívne vysokú účinnosť - asi 0,6 - 0,7. To všetko spolu s estetikou procesu určuje popularitu vaničiek s bublinkovým uzáverom..

Pri výpočte konštruktu sa vychádza z nasledujúcich proporcií:

• plocha parných potrubí je rádovo 10% časti kolóny;
• plocha štrbín je 70-80% plochy parných potrubí;
• odtoková plocha je 1/3 z celkovej plochy parných potrubí (priemer je približne 18-20% priemeru rúrkovej časti);
• dolné podnosy sú navrhnuté s vysokou úrovňou spätného toku a veľkým prierezom štrbín, takže fungujú ako držiace;
• horné podnosy sú vyrobené s nižšou úrovňou spätného toku a prierezom štrbín, takže fungujú ako oddeľovacie.

Na základe grafov uvedených Stabnikovom vidíme, že pri refluxnej vrstve 12 mm (krivka 2) sa dosahuje maximálna účinnosť pri rýchlosti pary asi 0,3 - 0,4 m / s..

Pre 2 ”stĺp s vnútorným priemerom 48 mm je požadovaný užitočný vykurovací výkon:

N = V * S / 750-

Kde:

• V je rýchlosť pary v m / s;
• N - výkon v kW, S - plocha prierezu stĺpa v mm².

N = 0,3 * 1808/750 = 0,72 kW.

Možno si myslíte, že 0,72 kW určuje malý výkon. Možno, vzhľadom na dostupnú kapacitu, stojí za to zväčšiť priemer stĺpa? Pravdepodobne je to správne. Bežné priemery kremenných skiel pre dioptrie sú 80, 108 mm. Vezmite 80 mm s hrúbkou steny 4 mm, vnútorným priemerom 72 mm, prierezovou plochou 4069 mm². Prepočítajme výkon - dostaneme 1,62 kW. No, už je to lepšie, vhodné pre domáci plynový sporák.

Po výbere priemeru kolóny a vypočítaného výkonu určíme výšku prepadovej trubice a vzdialenosť medzi zásobníkmi. Použijeme na to nasledujúcu rovnicu:

V = (0,305 * H / (60 + 0,05 * H)) - 0,012 * Z (m / s)-

Kde:

• H je vzdialenosť medzi doskami;
• Z - výška prepadovej trubice (t.j. hrúbka refluxnej vrstvy na doske).

Rýchlosť pary 0,3 m / s, výška dosky by nemala byť menšia ako jej priemer. Pre spodné podnosy je výška vrstvy hlienu vyššia. Pre menšie topy.

Vypočítajme najbližšie varianty kombinácií výšok dosiek a prepadu, mm: 90-11-100-14-110-18-120-21. Vzhľadom na skutočnosť, že štandardné sklo je vysoké 100 mm, sme pre modulárny dizajn vybrali dvojicu 100 - 14 mm. Je to samozrejme iba naša voľba. Môžete si vziať viac, potom bude ochrana proti postriekaniu so zvyšujúcim sa výkonom lepšia.

Ak dizajn nie je modulárny, existuje viac priestoru pre kreativitu. Je možné vyrobiť spodné tácky s vyššou retenčnou schopnosťou 100-14 a horné s väčšou separáciou - 90-11.

Šiltovky vyberáme zo štandardných a dostupných veľkostí. Napríklad zátky pre medené potrubie 28 mm, parné potrubia - potrubie 22 mm. Výška parného potrubia musí byť väčšia ako výška prepadového potrubia, napríklad 17 mm. Medzery na priechod pary medzi uzáverom a parným potrubím musia mať väčšiu plochu prierezu ako parné potrubie.

Drážky na priechod pary v každom uzávere sú potrebné s plochou prierezu rádovo 0,75 plochy parného potrubia. Tvar štrbín nehrá zvláštnu úlohu, je však lepšie ich čo najviac zúžiť, aby sa para rozpadla na menšie bubliny. To zvyšuje oblasť dotyku medzi fázami. Tento proces je prospešný aj pre zvýšenie počtu uzáverov..

Prevádzkové režimy stĺpcového typu

Akékoľvek bublinové stĺpce môžu pracovať v niekoľkých režimoch. Pri nízkych rýchlostiach pary (malý vykurovací výkon) nastáva bublinový režim. Para vo forme bublín sa pohybuje cez refluxnú vrstvu. Styčná plocha fáz je minimálna. So zvýšením rýchlosti pary (vykurovacieho výkonu) sa jednotlivé bubliny na výstupe zo štrbín spájajú do nepretržitého lúča a po krátkych vzdialenostiach sa lúč vplyvom odporu bublinkovej vrstvy rozpadá na veľa malých bublín. Vytvára sa hojná penová vrstva. Kontaktná plocha je maximálna. Toto je penový režim.

Ak budete naďalej zvyšovať rýchlosť prívodu pary, potom sa dĺžka parných trysiek zvýši a tieto vychádzajú na povrch bublajúcej vrstvy bez toho, aby sa zrútili a vytvárajú veľké množstvo postriekania. Kontaktná plocha sa zmenšuje, účinnosť podložky klesá. Toto je atramentový alebo injekčný režim.

Prechod z jedného režimu do druhého nemá jasné hranice. Preto sa aj pri výpočte priemyselných kolón určujú iba rýchlosti pary podľa dolnej a hornej hranice činnosti. V tomto rozsahu sa jednoducho zvolí prevádzková rýchlosť (vykurovací výkon). Pre domáce stĺpy sa vykonáva zjednodušený výpočet pre určitý priemerný vykurovací výkon, takže počas prevádzky existuje možnosť úprav..

Tí, ktorí chcú urobiť presnejšie výpočty, môžu odporučiť knihu od A.G. Kasatkina "Základné procesy a zariadenia chemického priemyslu".

P.S. Vyššie uvedené nie je plnohodnotnou metodikou, ktorá vám umožňuje vypočítať optimálne rozmery každého podnosu vo vzťahu k konkrétnemu prípadu a nepredstiera, že je presný alebo vedecký. Ale stále to stačí na to, aby ste si vytvorili stĺpec pracovného disku vlastnými rukami alebo aby ste pochopili výhody a nevýhody stĺpcov ponúkaných na trhu..

Autor článku - IgorGor.