Ректификационная колонна своими руками чертежи. Ректификационная колонна своими руками: назначение, устройство и особенности сборки. Изготовление ректификационной колонны

Ректификационная колонна сегодня считается идеальным помощником в случаях, когда необходимо получить чистый и качественный спирт. Такие аппараты с успехом применяются не только в промышленности, но и в бытовых условиях. При использовании колонны появляется возможность разделить жидкие смеси с разной температурой кипения. Давайте рассмотрим, как изготовить бытовой ректификатор в домашних условиях.

1 Роль ректификации в самогоноварении

Начиная заниматься производством самогона и других напитков в домашних условиях, многие сталкиваются с понятием "ректификационная колонна". Для чего она нужна? Как эксплуатировать ее дома? Можно ли изготовить конструкцию своими руками? – начинающему самогонщику довольно трудно ответить на эти вопросы сразу, тем более что принцип работы устройства один из самых сложных в самогоноварении.

Первое, что стоит сделать – это разобраться в функции устройства. Итак, основная задача аппарата для создания спирта состоит в разделении жидкостей при условии, что они имеют разные температуры кипения. Благодаря этому, в домашних условиях мы получаем качественный самогон или чистый спирт, который ничем не уступает алкоголю, изготовленному на заводе. Если в емкости ректификатора находятся составы с одинаковой температурой кипения, то получить более-менее качественный спирт не получится, так как вся суть работы аппарата заключается в испарении и разделении жидкостей.

Принцип работы ректификатора основан на химическом процессе. Жидкость, которая находится на дне емкости, начинает кипеть, в результате чего поднимается вверх по аппарату. В этой части системы расположен дефлегматор, в котором и производится разделение жидкостей с разными составами. Одна из них отбирается и выходит дальше, а вторая возвращается обратно в емкость.

Благодаря той важной функции, которую выполняет ректификационная колонна, эта конструкция станет незаменимым помощником для создания чистого алкоголя в домашних условиях. С ее помощью вы сможете приготовить и другие домашние медикаменты.

2 Бытовой ректификатор – подготовка к изготовлению аппарата

Поняв принцип работы устройства, можно приступать к его созданию дома. Нам потребуются трубы из нержавейки диаметром до 45 мм. Их длина не должна превышать 120 см. Дефлегматор для отделения спирта мы будем изготавливать из термоса объемом не больше 1 л. Нам также понадобятся переходники для стыковки дефлегматора, труб и перегонной емкости агрегата. Для всех этих деталей стоит выбирать нержавейку.

Купите утеплитель, который поможет создать стабильную теплоизоляцию всех составляющих аппарата. Опорные шайбы для устройства мы изготовим из листовой стали. Для втулок термометра возьмем кусок фторопласта, а в качестве отводов для воды используем тонкие трубки из меди диаметром не более 5 мм. После подготовки материалов нужно сделать детальный чертеж. Схема ректификационной колонны для спирта должна быть максимально подробной, но при этом понятной для вас. В чертеже стоит указать размеры аппарата, месторасположение отверстий и штуцеров.

Кроме того, в чертеже уточните диаметр труб и переходников к ним, материал утеплителя и объем термоса. Не забудьте внести в схему аппарата размеры и направление трубок для отвода воды. Ректификационная колонна своими руками не может быть изготовлена без определенного оборудования. Часть его можно найти дома, остальное придется одолжить или купить. Кстати, для того чтобы не забыть те или иные инструменты, лучше внести их отдельным списком в ваш чертеж. Итак, чтобы сделать аппарат для создания самогона дома, нам потребуется:

• электродрель с набором сверл;
• наждачный станок;
• напильник, плоскогубцы и молоток для очистки и сгибания нержавейки;
• электропаяльник мощностью не менее 100 Ватт;
• флюс и припой;
• горелка;
• обычный или электронный термометр;
• переходники для кранов;
• гибкая трубка длиной не менее 10 см.

В случае отсутствия хотя бы одного из этих инструментов сделать ректификатор для спирта не получится. Поэтому стоит заранее подготовить их, чтобы потом не терять время в процессе поиска.

3 Создание устройства из обычного термоса

После того, как мы нарисовали и проверили все чертежи, собрали все необходимые нам инструменты и материалы, можно начинать изготовление аппарата для приготовления спирта дома. Стоит заранее отметить, что нам предстоит сложная и ответственная операция, выполнить которую можно только при условии наличия опыта в работе с паяльником и другими приборами для обработки нержавейки.

Ректификационная колонна своими руками изготавливается по специальному алгоритму, который мы с вами и рассмотрим. Для начала необходимо отрезать кусок трубы, снять фаски и сторцевать края. Далее нужно изготовить переходник, с помощью которого мы соединим трубку колонны и узел отбора дистиллята. Переходник должен максимально плотно войти в трубу, а в другой части иметь резьбу в 2–2,5 мм. Таким образом, мы добьемся автоматики на стадии конденсации паров.

После созданий переходника приступаем к шайбам. Диаметр деталей должен быть таким, чтобы в итоге они надежно поместились в трубу. В большинстве случаев размер не превышает 4 мм. В одну часть шайбы необходимо вставить трубу, а в другую часть – место соединения элемента с перегонной емкостью – нужно припаять переходник. Далее вставляем в трубу переходник и нагреваем место для пайки горелкой. После этого можно изготовить наполнитель для ректификатора. Засыпаем материал в трубу и сильно встряхиваем деталь. Так наполнитель сможет равномерно распределиться по колонне. При этом стоит проследить, чтобы наша конструкция была заполнена материалом доверху.

Приступаем к созданию дефлегматора. Для этого берем термос, чистим его дно наждачной бумагой, после чего залуживаем днище. Затем делаем из жести скобу, а также изготавливаем петли из стальной проволоки. Последние заводим в отверстия скобы и скручиваем места соединения плоскогубцами. Свободный конец проволоки зажимаем тисками и крепим его к стенке термоса. Далее сильно встряхиваем термос так, чтобы его днище отпало само собой. После этого обтачиваем шов, соединяющий крышку термоса и колбу. Обтачивать необходимо до тех пор, пока на месте шва не появится небольшой зазор. Далее вытаскиваем внутреннюю колбу из верхней ее оболочки.

Для изготовления дефлегматора нужно снять дно и вакуумную крышку термоса. По центру задней стороны внутренней колбы просверливаем отверстие, сквозь которое воздух будет поступать вовнутрь емкости. Зачищаем и залуживаем отверстие, после чего просовываем в него трубку. Запаиваем отверстие трубки, после чего проделываем еще одно отверстие в днище термоса. Надеваем на дно емкости колбу. Трубку и дно термоса пропаиваем. Залуживаем узел отбора и горловину термоса. В горловину вставляем трубку отбора и припаиваем в месте соединения.

Далее берем дрель и просверливаем отверстия в верхней и нижней части внешней колбы. Вставляем в них трубки для подвода и отвода воды. Далее просверливаем отверстие в узле для отбора дистиллята. Туда мы поместим втулку термометра. Он может быть как обычным, так и электронным. Главное – это постараться найти прибор тарельчатой формы. С таким термометром удобнее следить за скачками температуры.

Как мы смогли убедиться, изготовление ректификатора дома – дело не из легких. Однако, выполнив работу, вы получите возможность производить чистый спирт, из которого потом можно готовить любимую или самогон на шиповнике.

И немного о секретах...

Российские ученые кафедры биотехнологий создали препарат, который сможет помочь при лечении алкоголизма всего за 1 месяц.

Главное отличие препарата - ЕГО 100% НАТУРАЛЬНОСТЬ, а значит эффективность и безопасность для жизни:

• устраняет психологическую тягу
• исключает срывы и депрессию
• защищает клетки печени от поражения
• выводит из сильного запоя за 24 ЧАСА
• ПОЛНОЕ ИЗБАВЛЕНИЕ от алкоголизма вне зависимости от стадии
• очень доступная цена.. всего 990 рублей

Курсовой приём всего ЗА 30 ДНЕЙ обеспечивает комплексное РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ С АЛКОГОЛЕМ.
Уникальный комплекс АЛКОБАРЬЕР является на сегодняшний день самым эффективным в борьбе с алкогольной зависимостью.

Перейдите по ссылке и узнайте все преимущества алкобарьера

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.

Российский гений, который желает регулярно вкушать спирт в чистом виде, не спит – таким видят человека собравшего самодельную ректификационную колонну своими руками.

Но, на самом деле это абсолютно не так!

С помощью ректификационной колонны можно получать такие вкусные напитки как абсент, виски, можно готовить ароматизированный спирт для и тд.

Раньше ректификаторы представляли собой многометровую колонну, но, сегодняшний вариант с «многоходовой» ректификацией позволяет сократить высоту колонны.

Если вы не уверенны в своих силах, то лучше купить ректификационную колонну в интернет магазине, например серия Добровар вполне позволяет получать 98% спирт с первой перегонки.

Однако, вернемся к тому, как сделать самодельную ректификационную колонну своими руками.

Предоставляем вам простой способ приготовления ректификатора в бытовых условиях. Внешний вид конструкции предоставлен в первом изображении. Кроме того, предоставлены чертежи ректификатора.

Для начала хотелось бы рассказать о том, почему самогонное устройство – переросток является самой удачной конструкцией.

Во-первых, данное устройство уникально, так как оно требует лишь подвода проточной воды. Регулировать температуру кипятильника можно при помощи выключателя света, который имеет плавную регулировку. Применять самодельную ректификационную колонну можно с любой емкостью, начиная от трехлитровой банки и заканчивая установленной скороваркой.

Давайте разберем схему ректификационной колонны, сделанной в домашних условиях.

Чертеж ректификационной колонны

Как вы видите – конструкция достаточно проста. Холодильник и водяную рубашку можно изготовить из медной трубы, обернув ей трубы ректификатора. Вы можете сделать их из труб более толстого диаметра, чем использовали мы в нашей колонне. В таком случае вам необходимо спаять нижнюю и верхнюю часть со стенами. На оставшуюся часть нужно надеть утеплитель – для этого вам необходимо посетить строительный рынок и приобрести утеплитель для металлических труб.

Мочалки – это железная мочалка для раковин, которая нарезана ножницами. Как правило, мочалки изготавливают из нержавеющей стали, которые не портятся в процессе эксплуатации ректификационной колонны. Для трубы длиной 130 см и диаметром в 35 см необходимо затратить 15-20 мочалок.

Зажим медицинской капельницы необходимо использовать совместно с трубкой. Трубка послужит связью с атмосферой – это классическая иголка от шприца.

Высота ректификационной колонны, которая предоставлена на чертеже составляет 130 сантиметров (высота перегонного кубика – паяльника не учитывается).

Теперь немного теоретических знаний .

Ректификация – это многоразовая перегонка дистиллята, которая осуществляется в противоточных насадочных и тарелочных колоннах с контактными составляющими (тарелки, насадки т.д.).

Для успешного действия флегмы, стекающей по колонне вниз, и пара, который движется вверх, можно применять любые контактные составляющие, увеличивающие эффективность и площадь их действия. В качестве контактных составляющих в больших ректификационных колоннах, как правило, используются тарелки.
Каждая тарелка, которая расположена в колонне, называется ФТ – физической тарелкой. Ее предназначение – обеспечить стремительное движение состояния равновесия между паровой фазой и жидкостью.

Тарелки работают таким образом: пар в форме пузырьков с достаточно развитой поверхностью действует через слой флегмы, который находится на тарелке. В результате массовый обмен меж фазами интенсифицируется.

Стоит отметить, что при проходе пара сквозь одну тарелку равновесие между различными фазами не достигается. Фактическое состояние жидкой и паровой фаз по отношению к их состоянию оцениваются лишь коэффициентом правильного действия такой тарелки.
КПД обычной тарелки составляет 50-60%, то есть для достижения состояния полного равновесия фаз, которое соответствуют теоретически одной тарелке, требуются две физических.

Таким образом, получается, что для создания в ректификационной колонне-40-ТТ необходимо установить в ней около восьмидесяти тарелок обычной конструкции.

Для ректификационных колонн собранных в домашних условиях диаметром 30..50 мм эффективной контактной составляющей является специальная насадка, которая наполняет собой внутренний объем колонны. При работе колонны вниз дистиллят стекает по контактному наполнителю, а пар поднимается вверх.

В промышленных ректификационных колонах применяется насадка «ЗУЛЬЦЕР» из нержавеющей, гофрированной сетки или из нержавеющей проволоки в виде мелких пружинок спирально-призматического характера.

Обмены тепло-массы на контактных соединяющих проходят непрерывно по всей высоте колонны. Положение фазового равновесия, эквивалентное 1-й теоретической тарелке («ТТ») наступает после того, как пар преодолевает слой насадки – высоту единицы переноса («ВЕП») или высотой теоретической тарелки («ВТТ»).

Эта высота измеряется в миллиметрах, что в свою очередь позволяет рассчитать высоту будущей колонны. Поэтому в изготовлении установки в домашних условиях, речь идет о колонах, которые имеют диаметр от 30 – 50 мм, с применением насадочных контактных составляющих.

А так выглядит покупная ректификационная колонна в "полном обвесе".

Не смотря на такую заумную теорию - самодельная ректификационная колонна это очень простое изделие!

Вадим говорит:

Может диаметр трубы 35мм а не см???

Вадим говорит:

И еще у меня вопрос, зачем нужна связь с атмосферой?

Марат говорит:

Хорошая статья...
Тема не просто раскрыта, а написанная информация хорошо воспринимается, спасибо!

Сергей говорит:

Вадим, при выходе колонны на режим зажим от медицинской капельницы закрыт и если не будет связи с атмосферой возникнет избыточное давление и последующее разрушение аппаратуры.

георгий говорит:

А,что если вместо мочалок разместить ленточную спираль в виде шнека...тогда как рассчетать шаг этой спирали?

Игорь говорит:

Добрый вечер, а можно ли посмотреть на схематический рисунок? И какие прокладки нужно использовать в узлах соединения? Спасибо.

Артем говорит:

георгий, а чем вам мочалки железные не нравятся?

Николай говорит:

Где можно купить не дорогую р.колонну?

Анатолий говорит:

труба: диам. 50мм, длина 1.6см, без мочалок не працює. Причина?

Владимир говорит:

Я понимаю что не у всех есть возможность, но.
Хороший результат можно получить применив головку старого дистиллятора. Как правило у них раньше выходит из строя ТЕНы и куб, а головки просто выбрасывают.

Александр говорит:

Помогите разобраться, в чём разница между ректификационной колонной и дестилятором (типа Волжанин или Кум). Т.е отбор спирта ниже дефлегматора или же как у Волжанина?

Павел говорит:

Чтобы уменьшить высоту колонны, ставьте дополнительный холодильник в рабочей зоне (там где мочалки), и регулируйте температуру при перегонке.

Фёдор говорит:

То есть мочалки, в данномслучае, заменяют тарелки?

Илья

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.