Zariadenie a princíp činnosti destilačnej kolóny

Destilačná kolóna bola vyvinutá takmer pred 200 rokmi a počas celej svojej histórie pravidelne slúžila ľuďom na prijímanie čistených kvapalín rôznych typov.

Hlavným účelom takéhoto zariadenia je priemyselná výroba (rafinácia ropy, chemický priemysel, petrochemické výrobky, pivovarníctvo atď.).
V každodennom živote sú malé zariadenia aktívne využívané milovníkmi kvalitného mesačného svitu. Zakúpené alebo vyrobené stĺpce vám umožňujú získať takmer čistý alkohol doma.

O tom, ako toto zariadenie funguje, sa budeme podrobne venovať v tomto článku..

Pracovný princíp

Destilačná kolóna vám umožňuje implementovať destilačný proces v praxi. Štruktúrne je to valec, v ktorom je umiestnená kocka, kde je dodávaná tekutina a kde je zahrievaná, a spätný chladič, kde sa tvorí kondenzát (hlien)..

Ďalej sú poskytnuté kontaktné prvky pre kondenzáciu, zhromažďovanie kvapaliny a re-odparovacie procesy..

Destilačná kolóna funguje takto:

1. Kocka sa naplní surovinou (približne 2/3 objemu) a zahreje sa na teplotu varu kvapaliny.
2. Odparovanie stúpa a po stretnutí s spätným chladičom čiastočne kondenzuje a mení sa na hlien, ktorý steká po stenách valca dole..
3. Tento proces, keď para opakovane stúpa pozdĺž valca, pričom najťažšie frakcie najskôr kondenzujú. Najľahšia frakcia dosiahne vrchol kolóny..
4. Počas prevádzky zariadenia sú vo valci súčasne výpary, reflux, východisková surovina a vyčistený konečný produkt. Páry a hlien vytvárajú vzájomne opačné toky..
5. V počiatočnej fáze (pred stabilizáciou procesu) sa odporúča nevyberať konečný produkt, ktorý obohacuje hlien a urýchľuje dosiahnutie rovnovážneho režimu prenosu tepla a hmoty..

informácie! Účinnosť kolóny sa môže vyjadriť číslom refluxu, t.j. pomer objemu hlienu k množstvu hotového výrobku.

Pre stabilnú prevádzku zariadenia sa tento ukazovateľ udržiava na úrovni 3, čo zaisťuje obrat najviac 25% čistenej kvapaliny.

Hlien, padajúci dole, znova sa zahreje do varu. Ďalšia časť pary stúpa a začína nový cyklus.

Ak sa vyčistí mesačný svit, potom na samom spodku stĺpca sa od samého začiatku procesu usadzujú najťažšie zložky (fúzové oleje)..

Ľahšie frakcie (metylalkohol, étery, aldehydy) sú distribuované pozdĺž potrubia. Postupne stekajú a vyrovnávajú teplotu 9 až 12 minút. Celková doba zahrievania kocky je 25 až 55 minút.

Rozdiel medzi destiláciou a destiláciou alkoholu

Najbežnejšie metódy na čistenie tekutín sú destilácia a rektifikácia. Tieto technológie sú veľmi podobné mnohými spôsobmi, čo niekedy spôsobuje kombináciu konceptov, čo je úplne nesprávne.

• destilácia Je to čistenie zahrievaním zmesi na určitú teplotu, keď sa aktívne odparujú iba frakcie s nízkou teplotou varu, a nasleduje ochladenie pár, aby sa zabezpečila ich kondenzácia. Teplota zahrievania suroviny sa volí tak, aby vrila iba špecifikovaná frakcia, zatiaľ čo vysokovriace zložky nedosiahnu teplotu varu a zostanú v kvapalnom stave. V skutočnosti je mesačný svit príkladom liehovaru.
• rektifikácia Vyžaduje zahrievanie zmesi do varu celej hmoty, po ktorom nasleduje prúdenie tepla a hmoty prúdom kvapaliny a pary. Destilácia sa používa ako konečný stupeň, keď sa prchavé výfukové plyny pomocou kondenzácie premenia na kvapalinu, čím sa získa hotový produkt.

Na webe máme aj článok: ako si vyrobiť mesačný svit

Zásadné rozdiely v mechanizme postupu vedú k tomu, že konečný produkt počas rektifikácie má v porovnaní s destiláciou výrazne hlbšiu purifikáciu a vysokú kvalitu..

Faktom je, že počas destilácie sa dokonca aj odparená kvapalina čiastočne odparuje, čo v každom prípade znamená, že v purifikovanej kvapaline je určité množstvo rôznych frakcií. Na dosiahnutie dobrej kvality sa vyžaduje 6 až 7 postupov.

Rektifikácia poskytuje čistý, jednotný produkt naraz. Pri čistení mesačného svitu tento efekt významne ovplyvňuje pevnosť:

1. Takže pri jednej destilačnej destilácii nepresahuje 35 - 40%, s dvoma - až 50 - 55%, tri - až 70%..
2. Sila 90 - 95% (alkohol) sa dosiahne po najmenej 5 destiláciách.
3. Destilačná kolóna umožňuje získať takmer čistý alkohol v jednom cykle. Okrem toho si destilácia zachováva chuť a vôňu suroviny.

Destilačná metóda má určité pozitívne aspekty:

• Aj početné destilácie podľa technológie umožňujú stratu najviac 20 - 22% kvapaliny.
• Straty v destilačných zariadeniach sú omnoho vyššie - môžu dosiahnuť 32 - 35%.
• Je potrebné poznamenať, a jednoduchosť technológie. Náprava vyžaduje podstatne zložitejšie a drahšie vybavenie.

Pozrite si video, v ktorom skúsený mesačník porovnáva procesy destilácie a rektifikácie a poskytuje tipy na výber prístroja na destiláciu mesačného svitu:

Dôležité špecifikácie stĺpcov

Všeobecný princíp navrhovania moderných destilačných kolón zostáva nezmenený. Cieľom zlepšenia zariadení je zvýšenie produktivity, hĺbky čistenia, výťažnosti a stability kvality konečného produktu.

Riešenie úloh sa dosahuje pohybom niekoľkými smermi.

Veľkosti a materiály

Pre splnenie všetkých technologických podmienok je dôležité mať maximálnu možnú výšku pracovného valca, ako aj jeho optimálnu kombináciu s priemerom.

Veľkosť sa líši:

1. priemysel,
2. domáce inštalácie.

Pre domáce podmienky sú potrebné miniatúrne zariadenia.

Ich výška je v rozmedzí 1,2 - 1,6 m. Pri menších veľkostiach kvalitného oddeľovania frakcií nie je možné dosiahnuť. Priemer potrubia môže byť od 3-5 cm do 0,3-0,5 m.

Je dôležité! Najlepší materiál na výrobu stĺpov - nerezové zliatiny s povolením na použitie v potravinárskom priemysle. Nevyvolávajú škodlivé látky pod vplyvom žiadnych agresívnych vplyvov..

Vykurovací systém

Pri organizovaní zahrievania kocky surovinami sú dôležité dva faktory:

• dostatočný výkon,
• možnosť plynulého nastavenia.

Regulovať zdroj energie plynu je ťažké, a preto sa častejšie používajú elektrické vykurovacie telesá (vykurovacie telesá). Z tohto výpočtu sa stanoví normálny výkon 4 kW na kocku s objemom 50 l.

produktivita

Je to priamo spojené s výkonom vykurovacích telies a veľkosťou kolóny. Čím rýchlejšie prúdia potrubím, tým vyššia je produktivita.

Okrem toho sa zvyšuje s použitím nepretržitej technológie, ktorá zabezpečuje špeciálne zariadenia na dodávanie surovín a včasné odstránenie hotového výrobku..

Kvalita čistenia

Závisí to od počtu súčasne sa vyskytujúcich kondenzačných procesov v jednom priechode valca, ktorý je určený počtom zodpovedajúcich kontaktných prvkov.

v dobrých inštaláciách je nainštalovaných najmenej 7-8 takýchto zón.

Riadenie procesu

Na zabezpečenie potrebnej kontroly sú teplomery inštalované vo všetkých oblastiach. Aby sa udržal stabilný režim, je namontovaný automatický systém.

tlak

Destilačný proces bude prebiehať normálne pri súčasnom udržiavaní stabilného vnútorného tlaku v rozmedzí 725 až 785 mm Hg..

Súčasne sa zvyšuje tlak v dolnej časti, kde sa hromadia ťažké frakcie, a minimum - v hornej časti, kde smeruje mierna para..

V priemyselných zariadeniach môže byť vákuum zvyčajne vytvorené v hornej časti kolóny, ale je najracionálnejšie udržiavať normálny atmosférický tlak..

Pri prevádzkovaní destilačných kolón je potrebné vziať do úvahy, že proces prebieha najaktívnejšie, keď sú podmienky stabilizované a teploty prichádzajúcich tokov sú rovnaké..

Rýchlosť stabilizácie režimu sa považuje za jeden z najdôležitejších ukazovateľov kvalitnej modernej inštalácie..

Kontaktné zariadenia (platne a dýzy)

Kontaktné prvky v destilačnej kolóne sa podieľajú na tvorbe rovnováhy kvapaliny a pary, ako aj na koncentrácii pary..

Každý taký prvok obmedzuje určitú zónu, v ktorej sa uskutočňuje osobitný destilačný cyklus - odparovanie a následná kondenzácia jednotlivej frakcie., často dvojica prekračuje túto hranicu a pohybuje sa smerom nahor, pričom do jej toku patria prchavé zložky.

V každej takejto zóne sa vytvorí určitá rovnováha..

informácie! Hlavným účinkom je zväčšenie plochy fázových kontaktov, ktoré aktivujú výmenu tepla a hmoty.

Hlavné sú tieto kontaktné prvky:

1. Teoretická doska. V skutočnosti je to vytvorená rovnovážna zóna bez inštalácie ďalších častí. Na získanie dobre prečisteného alkoholického nápoja sa organizuje 24 až 32 takýchto zón.
2. Fyzická doska. Toto je skutočná časť v tvare misky, v ktorej sa hromadí tekutá vrstva. Para je cez ňu nutná, čo sa prejavuje množstvom bublín. Táto možnosť poskytuje dostatočne veľkú kontaktnú plochu. Na získanie úplného čistého alkoholu v stĺpci musíte nainštalovať až 45 až 55 fyzických platní.
3. trysky. Tieto kontaktné prvky sú určené hlavne na podporu procesu kondenzácie pary. Sú oveľa menšie ako taniere, odolávajú prúdeniu pary. Stĺpce môžu byť použité v niekoľkých variantoch - prsteň, pletivo, špirála. V zariadeniach vyrábaných samostatne sa často používa „sito“ - disk s mnohými otvormi. Jedným z najlepších materiálov pre dýzy je meď. Môžu sa použiť zliatiny medi alebo hliník..

Doskové kontaktné prvky sa montujú hlavne do priemyselných stĺpov, ktoré majú veľkú výšku a dostatočný priemer na ich inštaláciu..

V domácich spotrebičoch (kúpených a domácich) majú prednosť dýzy, ktoré je možné pripevniť do rúrky s priemerom 4 až 5 cm.

Ako dosiahnuť najlepší výsledok?

Pri prevádzkovaní destilačnej kolóny sa musia prijať určité opatrenia, aby sa dosiahol normálny prevádzkový režim a získal sa konečný produkt vysokej kvality.

Osobitne dôležité sú udalosti v nasledujúcich oblastiach.

Výnimka „zaplavenie“ zariadenia

Táto „choroba“ je spojená so spomalením a zastavením odtoku hlienu, čo vedie k jej akumulácii vo valci a blokuje tok pary. V dôsledku „zaplavenia“ stúpa tlak vo vnútri kolóny, dochádza k hlasitému klepaniu a hluku.

Tento jav je možné vyvolať z týchto dôvodov:

1. Prekročenie dovolenej rýchlosti prúdu pary, ktorá môže byť spôsobená nadmerným zahrievaním kvapaliny v kocke;
2. Nadmerné naplnenie kocky surovinou alebo blokádou v dolnej oblasti potrubia;
3. Príliš nízky tlak v dolnej časti kolóny, ktorá je typická pre vysoké horské podmienky;
4. Zvýšenie napätia v napájacej sieti, ktoré spôsobuje neplánované zvýšenie výkonu vykurovacieho telesa;
5. Porušenie dizajnu alebo technológie.

Inštalácia automatického riadenia a regulácie procesu pomáha predchádzať tomuto nepríjemnému javu. Osobitná pozornosť sa venuje zahrievaniu surovín a plneniu kocky.

Včasné odstránenie hotového produktu a usadzovanie ťažkých frakcií

V prvom prípade je táto technika jednoduchá - v počiatočnej fáze (kým sa nestabilizuje teplota a tlak), iba štvrtina prchavých pár kondenzuje s konečným produktom a vytiahne sa a potom sa pridelí jej maximálny objem..

Je ťažšie zistiť výskyt sedimentu z ťažkých frakcií. Dôraz je kladený na vôňu a farbu kvapaliny v spodnej časti kolóny.

Správna príprava na uvedenie do prevádzky

Pred začatím rektifikácie je potrebné skontrolovať stav prístroja, predovšetkým tesnosť kolóny. Na kontrolu sa zablokuje výstup hotového produktu a čerpá sa studená voda..

Až potom, ako sa ubezpečíte, že inštalácia je pevná, môžete začať liať suroviny a ohriať kocku.

Z domáceho spotrebiča by ste nemali očakávať zázraky a nahradiť ho mesačným svitom. Minimálny obsah zdrojovej kvapaliny musí byť najmenej 30%, inak výstup nevytvorí produkt, ktorý sa blíži čistému alkoholu..

Je dôležité! Do kocky, ktorá nebola podrobená primárnej destilácii, nelejte šťavu.

Pri výrobe zariadenia vlastnými rukami nemôžete dovoliť stratu tepelnej energie cez telo stĺpca. Obzvlášť dôležité je chrániť dno, t.j. zóna do prvého spätného chladiča.

Ako tepelnú izoláciu sa odporúča použiť:

• polystyrén,
• Penoizol,
• moderná izolácia fólie.

Destilačné kolóny umožňujú hĺbkové čistenie kvapalín alebo zvýraznenie ľahkej frakcie. V priemyselných podmienkach nachádzajú uplatnenie v mnohých priemyselných odvetviach vrátane s ich pomocou sa poskytuje rafinácia oleja, vyrába sa vysokokvalitný alkohol.

Doma sú tieto rastliny vhodné na výrobu veľmi silných a kvalitných alkoholických nápojov z mesačného svitu.. Pri správnom použití sú úplne bezpečné a efektívne..

Recenzia videa

Pri destilácii je úloha destilačnej kolóny veľká - s jej pomocou môžete získať čistý, kvalitný a bezpečný alkohol. Toto zariadenie je bohužiaľ dosť komplikované.

Zaoberanie sa návrhom a princípom činnosti prístroja na destiláciu mesačného svitu pomôže videu: