Устройството и принципът на работа на дестилационната колона

Дестилационна колона е разработена преди почти 200 години и през цялата си история редовно е служила на хората да получават пречистени течности от различни видове.

Основната цел на такава инсталация е промишленото производство (нефтопреработка, химическа промишленост, нефтохимика, пивоварство и др.).
В ежедневието малките устройства се използват активно от любителите на висококачествен лунен лъч. Закупените или домашно приготвените колони ви позволяват да получите почти чист алкохол у дома.

Как работи това устройство ще бъде разгледано подробно в тази статия..

Принцип на работа

Дестилационната колона ви позволява да приложите процеса на дестилация на практика. В структурно отношение това е цилиндър, в който е разположен куб, където се подава течност и където се нагрява, и рефлуксен кондензатор, където се образува течен кондензат (храчки).

Освен това се осигуряват контактни елементи за процесите на кондензация, събиране на течности и възстановяване..

Дестилационната колона работи както следва:

1. Кубът се пълни със суровина (приблизително 2/3 от обема) и се загрява до точката на кипене на течността.
2. Изпарението се повишава и след като се срещне с обратен хладник, частично се кондензира, превръщайки се в храчки, който тече по стените на цилиндъра надолу.
3. Този процес като пара се издига по дължината на цилиндъра няколко пъти, като най-тежките фракции първо се кондензират. Най-леката фракция достига до върха на колоната..
4. По време на експлоатацията на инсталацията в нейния цилиндър има едновременно пари, обратен хладник, суровина и пречистен, краен продукт. Двойките и храчките създават взаимно противоположни потоци..
5. В началния период (преди стабилизирането на процеса) се препоръчва да не се избира крайния продукт, който обогатява храчките и ускорява постигането на равновесния режим на топло- и масопренос..

информация! Ефективността на колоната може да бъде изразена с рефлукс номер, т.е. съотношението на обем на храчки и количеството на готовия продукт.

За стабилна работа на инсталацията този индикатор се поддържа на ниво 3, което осигурява оборот не повече от 25% от пречистената течност.

Флегмонът, изпускайки се, отново се нагрява до кипене. Друга порция пара се издига, започвайки нов цикъл.

Ако се пречиства самочувствието, тогава в самата дъна на колоната от самото начало на процеса се установяват най-тежките компоненти (сивушни масла).

По-леките фракции (метилов алкохол, етери, алдехиди) се разпределят по тръбата. Те постепенно се стичат надолу, докато балансират температурата в продължение на 9-12 минути. Общата продължителност на загряване на куба е 25-55 минути.

Разликата между дестилация и дестилация на алкохол

Най-често срещаните методи за почистване на течности са дестилация и поправка. Тези технологии са много сходни в много отношения, което понякога причинява комбинация от понятия, което е напълно погрешно.

• дестилация Това е пречистване чрез нагряване на сместа до определена температура, когато активно се изпаряват само нискокипящи фракции, последвано от охлаждане на парите, за да се осигури кондензацията им. Температурата на нагряване на суровината е избрана така, че да се вари само определената фракция, докато висококипящите компоненти не достигат до кипене, оставайки в течно състояние. Всъщност самолетът е пример за дестилатор.
• поправка изисква загряване на сместа до кипене на цялата маса, последвано от пренос на топлина и маса на потоците от течност и пара. Дестилацията се използва като краен етап, когато отработените летливи пари се превръщат в течност чрез кондензация за получаване на крайния продукт.

Имаме и статия на сайта: как да си направите самичък

Фундаменталните различия в механизма на процеса водят до факта, че крайният продукт по време на ректификацията има значително по-дълбоко пречистване и високо качество в сравнение с дестилацията.

Факт е, че по време на дестилация дори не кипяща течност частично се изпарява, което означава, във всеки случай, определено количество различни фракции е в пречистената течност. За да се постигне добро качество, са необходими до 6-7 процедури.

Ректификацията осигурява чист, еднакъв продукт за един път. При почистване на луната този ефект значително влияе на крепостта:

1. Така че при една дестилация дестилация не надвишава 35-40%, при две - до 50-55%, три - до 70%.
2. Сила 90-95% (алкохол) се постига след поне 5 дестилации.
3. Дестилационната колона ви позволява да получите почти чист алкохол в един цикъл. Освен това дестилацията запазва вкуса и миризмата на суровината.

Методът на дестилация има някои положителни аспекти:

• Дори многобройната дестилация, следвайки технологията, позволява да се загубят не повече от 20-22% от течността.
• Загубите в дестилационните инсталации са много по-големи - могат да достигнат 32-35%.
• Трябва да се отбележи и простотата на технологиите. Ректификацията изисква значително по-сложно и скъпо оборудване.

Гледайте видеоклип, в който опитен самоделен апарат сравнява процесите на дестилация и ректификация и дава съвети относно избора на апаратура за дестилация на самолет:

Важни спецификации на колоните

Общият принцип на проектиране на съвременни дестилационни колони остава непроменен. Целта на подобряването на инсталациите е да се увеличи производителността, дълбочината на почистване, добива и стабилността на качеството на крайния продукт.

Решението на задачите се постига чрез движение в няколко посоки.

Размери и материали

За да се съобразят с всички технологични условия, е важно максималната височина на работния цилиндър, както и оптималната му комбинация с диаметъра.

Размерът варира:

1. промишленост,
2. домашни инсталации.

За домашни условия са необходими миниатюрни устройства.

Височината им е в границите 1,2-1,6 м. При по-малки размери на висококачествено разделяне на фракции е невъзможно да се постигне. Диаметърът на тръбата може да бъде от 3-5 см до 0,3-0,5 m.

Важно е! Най-добрият материал за производството на колони - неръждаеми сплави с разрешение за употреба в хранително-вкусовата промишленост. Те не отделят вредни вещества под никакви агресивни влияния..

Отоплителна система

При организиране на отоплението на куб със суровини са важни 2 фактора:

• достатъчна мощност,
• възможност за плавно регулиране.

Трудно е да се регулира газов източник на енергия и затова по-често се използват електрически нагревателни елементи (нагревателни елементи). Нормалната мощност се задава от това изчисление от 4 kW на куб с обем 50 l.

продуктивност

Тя е пряко свързана с мощността на нагревателните елементи и размера на колоната. Колкото по-бързи са потоците по тръбата, толкова по-висока е производителността.

В допълнение, тя се увеличава с използването на непрекъсната технология, която предвижда специални устройства за доставка на суровини и навременно отстраняване на готовия продукт.

Качество на почистване

Зависи от броя на едновременно протичащите кондензни процеси в един проход на цилиндъра, който се определя от броя на съответните контактни елементи.

Най- в добри инсталации са инсталирани поне 7-8 такива зони.

Контрол на процеса

За осигуряване на необходимия контрол във всички зони се инсталират термометри. За поддържане на стабилен режим се монтира автоматична система.

налягането

Процесът на дестилация протича нормално, като се поддържа стабилно вътрешно налягане в диапазона от 725-785 mm Hg..

В същото време се осигурява повишено налягане в долната част, където се натрупват тежки фракции, а минималното - в горната част, където се насочва лека пара.

В промишлени инсталации обикновено може да се създаде вакуум в горната част на колоната, но най-рационално е да се поддържа нормално атмосферно налягане.

При работа на колоните за дестилация трябва да се вземе предвид, че процесът протича най-активно, когато условията са стабилизирани и температурите на следващите потоци са равни.

Скоростта на стабилизиране на режима се счита за един от най-важните показатели за висококачествена, модерна инсталация..

Устройства за контакт (плочи и дюзи)

Контактните елементи в дестилационната колона участват във формирането на баланса на течността и парата, както и в концентрацията на пара.

Всеки такъв елемент ограничава определена зона, в която се осъществява особен цикъл на дестилация - изпаряване и последваща кондензация на отделна фракция, често двойката преминава тази граница и се придвижва нагоре, включвайки летливи компоненти в своя поток.

Във всяка такава зона се установява определено равновесие..

информация! Основният ефект се осигурява чрез увеличаване на площта на фазовите контакти, което активира обмена на топлина и маса.

Основните са следните елементи за контакт:

1. Теоретична плоча. Всъщност това е оформена равновесна зона без инсталиране на допълнителни части. За получаване на добре пречистена алкохолна напитка се организират от 24 до 32 такива зони.
2. Физическа плоча. Това е истинската част във формата на чиния, в която се натрупва течният слой. Парата е принудена да премине през нея, което се проявява с многобройни мехурчета. Тази опция осигурява достатъчно голяма зона за контакт. За да получите пълен чист алкохол в колоната, трябва да инсталирате до 45-55 физически чинии.
3. дюзи. Тези контактни елементи са проектирани главно за поддържане на процеса на кондензация на пара. Те са много по-малки от плочите, устояват на потока пара. Колоните могат да се използват в няколко разновидности - пръстен, мрежа, спирала. В самостоятелно изработени устройства често се поставя "сито" - диск с множество отвори. Един от най-добрите материали за дюзите е медта. Могат да се използват медни сплави или алуминий..

Елементите за контакт с плочи се монтират главно в индустриални колони с голяма височина и достатъчен диаметър за монтажа им..

При домакинските уреди (закупени и домашно изработени) се дава предимство на дюзите, които могат да бъдат фиксирани в тръба с диаметър 4-5 см.

Как да постигнем най-добрия резултат?

При работа на дестилационна колона трябва да се вземат определени мерки за постигане на нормален режим на работа и за получаване на висококачествен краен продукт.

Особено се отбелязват събитията в следните области.

Изключение от "наводняване" на инсталацията

Това „заболяване“ се свързва с забавяне и спиране на оттичането на храчките, което води до натрупването му в цилиндъра и блокиране на потока на пара. В резултат на „наводнението“ се повишава налягането вътре в колоната, се появява силен бучене и шум.

Явлението може да бъде предизвикано от такива причини:

1. Превишаване на допустимата скорост на потока на пара, което може да бъде причинено от прекомерно нагряване на течността в куба;
2. Прекомерно запълване на куба със суровина или запушване в долната зона на тръбата;
3. Твърде ниско налягане в долната част на колоната, което е характерно за високопланинските условия;
4. Увеличение на напрежението в захранващата мрежа, което причинява непланирано увеличение на мощността на нагревателния елемент;
5. Нарушения на дизайна или технологиите.

Инсталирането на автоматично управление и регулиране на процеса помага да се избегне това неприятно явление. Особено внимание се обръща на загряването на суровините и пълненето на куба.

Своевременно отстраняване на готовия продукт и утаяване на тежки фракции

В първия случай техниката е проста - на началния етап (докато стабилизират температурата и налягането), само една четвърт от летливите пари се кондензира с крайния продукт и след това се разпределя максималният му обем.

Появата на утайка от тежки фракции е по-трудна за откриване. Акцентът е върху миризмата и цвета на течността в самата дъна на колоната.

Правилна инсталационна подготовка за стартиране

Преди да започнете коригирането, е необходимо да се провери състоянието на апарата, на първо място, херметичността на колоната. За да проверите, изходът на готовия продукт е блокиран и се изпомпва студена вода..

Едва след като се уверите, че инсталацията е стегната, можете да започнете да наливате суровини и да загрявате куба.

Не бива да очаквате чудеса от домашния уред и да го замените със самочувствие. Минималната сила на изходната течност трябва да бъде най-малко 30%, в противен случай продукцията няма да доведе до продукт, близък до чистия алкохол по сила.

Важно е! Не изсипвайте каша в кубчето, което не е преминало първична дестилация.

При производството на инсталацията със собствените си ръце не можете да допуснете загубата на топлинна енергия през тялото на колоната. Особено важно е да се защити дъното, т.е. зона до първия кондензатор с обратен хладник.

Като топлоизолация се препоръчва да се използва:

• стиропор,
• Penoizol,
• модерна изолация от фолио.

Дестилационните колони ви позволяват да пречистите дълбоко течности или да подчертаете лека фракция. В индустриални условия те намират приложение в много отрасли, включително с тяхна помощ се осигурява рафиниране на маслото, прави се висококачествен алкохол.

В домашни условия такива растения са подходящи за производство на много силни, висококачествени алкохолни напитки от самогон.. Когато се използват правилно, те са напълно безопасни и ефективни..

Видео ревю

При дестилацията ролята на дестилационна колона е голяма - с нейна помощ можете да получите чист, висококачествен и безопасен алкохол. За съжаление, това устройство е доста сложно.

За да се справите с дизайна и принципа на работа на апарата за дестилация на самолет ще помогне видео: