Zařízení a princip činnosti destilační kolony

Destilační kolona byla vyvinuta téměř před 200 lety a během celé její historie pravidelně sloužila lidem k přijímání čištěných kapalin různých typů.

Hlavním účelem takové instalace je průmyslová výroba (rafinace ropy, chemický průmysl, petrochemie, pivovarnictví atd.).
V každodenním životě jsou malá zařízení aktivně využívána milovníky vysoce kvalitního měsíčního svitu. Zakoupené nebo domácí sloupce vám umožní získat téměř čistý alkohol doma.

Jak toto zařízení funguje, bude podrobně popsáno v tomto článku..

Pracovní princip

Destilační kolona vám umožňuje implementovat destilační proces v praxi. Strukturálně se jedná o válec, ve kterém je umístěna krychle, kde je přiváděna tekutina a kde je zahřívána, a zpětný chladič, kde se tvoří tekutý kondenzát (flegm).

Kromě toho jsou pro kondenzační, sběrné a reevaporační procesy poskytovány kontaktní prvky..

Destilační kolona funguje takto:

1. Kostka se naplní surovinou (přibližně 2/3 objemu) a zahřeje se na bod varu kapaliny.
2. Odpařování stoupá a když se setkalo s zpětným chladičem, částečně kondenzuje a mění se v hlen, který stéká po stěnách válce dolů.
3. Tento proces, jak pára stoupá podél válce několikrát, s nejtěžšími frakcemi nejprve kondenzuje. Nejlehčí frakce dosáhne vrcholu kolony..
4. Během provozu zařízení jsou v jeho válci současně páry, reflux, surovina a čištěný finální produkt. Páry a hlen vytvářejí vzájemně opačné toky..
5. V počátečním období (před stabilizací procesu) se doporučuje nevybírat finální produkt, který obohacuje hlen a urychluje dosažení rovnovážného režimu přenosu tepla a hmoty.

Nápověda! Účinnost kolony může být vyjádřena refluxním číslem, tj. poměr objemu hlenu k množství konečného produktu.

Pro stabilní provoz zařízení je tento indikátor udržován na úrovni 3, což zajišťuje obrat nejvýše 25% čištěné kapaliny.

Hlen, klesá dolů, opět se zahřeje do varu. Další část páry stoupá a začíná nový cyklus.

Pokud se vyčistí měsíční svit, pak na samém spodku kolony se od samého začátku procesu usadí nejtěžší složky (spalovací oleje).

Lehčí frakce (methylalkohol, ethery, aldehydy) jsou distribuovány podél potrubí. Postupně stékají dolů při vyrovnávání teploty po dobu 9-12 minut. Celková doba zahřívání krychle je 25-55 minut.

Rozdíl mezi destilací a destilací alkoholu

Nejběžnější metody čištění kapalin jsou destilace a náprava. Tyto technologie jsou v mnoha ohledech velmi podobné, což někdy způsobuje kombinaci konceptů, což je zcela špatné.

• Destilace Jedná se o čištění zahřátím směsi na určitou teplotu, kdy se aktivně odpaří pouze nízkovroucí frakce, následuje ochlazení par, aby se zajistila jejich kondenzace. Teplota zahřívání suroviny se volí tak, aby se vařila pouze specifikovaná frakce, zatímco složky s vysokou teplotou varu nedosáhly bodu varu a zůstaly v kapalném stavu. Ve skutečnosti je měsíční svit příkladem palírny.
• Náprava vyžaduje zahřívání směsi do varu celé hmoty, následovaný přenosem tepla a hmoty proudem kapaliny a páry. Destilace se používá jako konečný stupeň, kdy se těkavé páry výfukových plynů kondenzací kondenzují na kapalinu, čímž se získá konečný produkt.

Na webu máme také článek: jak si vytvořit měsíční svit

Zásadní rozdíly v mechanismu procesu vedou ke skutečnosti, že finální produkt během rektifikace má výrazně hlubší čištění a vysokou kvalitu ve srovnání s destilací.

Skutečnost je taková, že během destilace se dokonce i nekvařící kapalina částečně odpařuje, což v každém případě znamená, že určité množství různých frakcí je v čištěné kapalině. Aby se dosáhlo dobré kvality, je zapotřebí až 6-7 postupů.

Rektifikace poskytuje čistý, jednotný produkt v jednom průchodu. Při čištění měsíčního svitu tento efekt výrazně ovlivňuje pevnost:

1. Takže s jednou destilační destilací nepřesahuje 35-40%, se dvěma - až 50-55%, tři - až 70%.
2. Síla 90-95% (alkohol) se dosáhne po nejméně 5 destilacích.
3. Destilační kolona umožňuje získat téměř čistý alkohol v jednom cyklu. Kromě toho si destilace zachovává chuť a vůni suroviny.

Destilační metoda má určité pozitivní aspekty:

• I četné destilace podle technologie umožňují ztrátu maximálně 20-22% kapaliny.
• Ztráty v destilačních závodech jsou mnohem vyšší - mohou dosáhnout 32-35%.
• Je třeba poznamenat, a jednoduchost technologie. Oprava vyžaduje výrazně složitější a nákladnější vybavení.

Podívejte se na video, ve kterém zkušený měsíčník porovnává procesy destilace a rektifikace a poskytuje tipy na výběr zařízení pro destilaci měsíčního svitu:

Důležité specifikace sloupců

Obecný princip navrhování moderních destilačních kolon zůstává nezměněn. Cílem zlepšení zařízení je zvýšit produktivitu, hloubku čištění, výtěžnost a stabilitu kvality konečného produktu.

Řešení úkolů je dosaženo pohybem několika směry.

Velikosti a materiály

Pro splnění všech technologických podmínek je důležité mít maximální možnou výšku pracovního válce a jeho optimální kombinaci s průměrem.

Velikost se liší:

1. průmyslové,
2. domácí instalace.

Pro domácí podmínky jsou potřebná miniaturní zařízení.

Jejich výška je v rozmezí 1,2 - 1,6 m. Při menších velikostech kvalitního oddělování frakcí je nemožné dosáhnout. Průměr potrubí může být od 3-5 cm do 0,3-0,5 m.

Je důležité! Nejlepší materiál pro výrobu kolon - nerezové slitiny s povolením k použití v potravinářském průmyslu. Nevypouštějí škodlivé látky pod agresivními vlivy..

Vytápění

Při organizaci ohřevu krychle surovinami jsou důležité dva faktory:

• dostatečný výkon,
• možnost plynulého nastavení.

Regulovat zdroj energie plynu je obtížné, a proto se častěji používají elektrické topné prvky (topné prvky). Normální výkon se stanoví z tohoto výpočtu 4 kW na krychli s objemem 50 l.

Výkon

To přímo souvisí s výkonem topných těles a velikostí sloupce. Čím rychleji proudí potrubí, tím vyšší je produktivita.

Navíc se zvyšuje s použitím nepřetržité technologie, která zajišťuje speciální zařízení pro dodávání surovin a včasné odstranění hotového výrobku..

Kvalita čištění

Závisí to na počtu současně probíhajících kondenzačních procesů v jednom průchodu válce, což je určeno počtem odpovídajících kontaktních prvků.

V v dobrých instalacích je nainstalováno nejméně 7-8 takových zón.

Řízení procesu

Pro zajištění potřebné kontroly jsou teploměry instalovány ve všech zónách. Pro udržení stabilního režimu je namontován automatický systém.

Tlak

Destilační proces bude probíhat normálně při udržování stabilního vnitřního tlaku v rozmezí 725 až 785 mm Hg..

Současně je zajištěn zvýšený tlak ve spodní části, kde se hromadí těžké frakce, a minimum - nahoře, kde směřuje lehká pára.

V průmyslových zařízeních může být vakuum obecně vytvořeno v horní části kolony, ale je nejracionálnější udržovat normální atmosférický tlak..

Při provozování destilačních kolon je třeba vzít v úvahu, že proces probíhá nejaktivněji, když jsou podmínky stabilizovány a teploty přicházejících toků jsou.

Rychlost stabilizace režimu je považována za jeden z nejdůležitějších ukazatelů kvalitní, moderní instalace..

Kontaktní zařízení (desky a trysky)

Kontaktní prvky v destilační koloně se podílejí na tvorbě rovnováhy kapaliny a páry, jakož i na koncentraci páry.

Každý takový prvek omezuje určitou zónu, ve které probíhá zvláštní destilační cyklus - odpařování a následná kondenzace jednotlivé frakce, často dvojice překračuje tuto hranici a pohybuje se nahoru a do jejího toku zahrnuje těkavé složky.

V jakékoli takové zóně se vytvoří určitá rovnováha..

Nápověda! Hlavním účinkem je zvýšení plochy fázových kontaktů, které aktivují výměnu tepla a hmoty.

Hlavní jsou následující kontaktní prvky:

1. Teoretická deska. Ve skutečnosti se jedná o vytvořenou rovnovážnou zónu bez instalace dalších částí. Aby se získal dobře čištěný alkoholický nápoj, je uspořádáno 24 až 32 takových zón.
2. Fyzická deska. Toto je skutečná část ve tvaru misky, ve které se hromadí tekutá vrstva. Para je nucena to projít, což se projevuje četnými bublinami. Tato možnost poskytuje dostatečně velkou kontaktní plochu. Chcete-li získat úplný, čistý alkohol ve sloupci, musíte nainstalovat až 45–55 fyzických destiček.
3. Trysky. Tyto kontaktní prvky jsou určeny především pro podporu procesu kondenzace páry. Jsou mnohem menší než desky, odolávají proudu páry. Sloupce lze použít v několika variantách - prsten, pletivo, spirála. U zařízení vyrobených samostatně se často používá „síto“ - disk s mnoha otvory. Jedním z nejlepších materiálů pro trysky je měď. Lze použít slitiny mědi nebo hliník..

Deskové kontaktní prvky jsou namontovány hlavně v průmyslových sloupech, které mají velkou výšku a dostatečný průměr pro jejich instalaci..

U domácích spotřebičů (zakoupených a domácích) mají přednost trysky, které lze upevnit v trubce o průměru 4–5 cm.

Jak dosáhnout nejlepšího výsledku?

Při provozu destilační kolony musí být přijata určitá opatření k dosažení normálního provozního režimu ak získání kvalitního konečného produktu.

Zvláštní význam mají události v následujících oblastech.

Výjimka „zaplavení“ instalace

Tato „nemoc“ je spojena se zpomalením a zastavením odtoku hlenu, což vede k její akumulaci ve válci a blokování toku páry. V důsledku „záplav“ stoupá tlak uvnitř kolony, dochází k hlasitým klepání a hluku.

Tento jev lze vyvolat z těchto důvodů:

1. Překročení povolené rychlosti proudu páry, které může být způsobeno nadměrným zahříváním kapaliny v krychli;
2. Nadměrné naplnění krychle surovinou nebo ucpáním ve spodní zóně trubky;
3. Příliš nízký tlak ve spodní části kolony, což je typické pro vysoké horské podmínky;
4. Zvýšení napětí v napájecí síti, které způsobuje neplánované zvýšení výkonu topného článku;
5. Porušení konstrukce nebo technologie.

Instalace automatického řízení a regulace procesu pomáhá tomuto nepříjemnému jevu zabránit. Zvláštní pozornost je věnována zahřívání surovin a plnění kostky.

Včasné odstranění hotového produktu a usazování těžkých frakcí

V prvním případě je technika jednoduchá - v počáteční fázi (dokud se nestabilizuje teplota a tlak), pouze čtvrtina těkavých par kondenzuje s konečným produktem a je vyvedena a poté je přidělen její maximální objem..

Vzhled sedimentu z těžkých frakcí je obtížnější detekovat. Důraz je kladen na vůni a barvu kapaliny na samém spodku kolony.

Správná příprava instalace pro uvedení do provozu

Před zahájením rektifikace je nutné zkontrolovat stav přístroje, především těsnost kolony. Pro kontrolu je výstup hotového výrobku blokován a čerpána studená voda..

Teprve poté, co se ujistíte, že instalace je pevná, můžete začít nalévat suroviny a ohřívat kostku.

Z domácího spotřebiče byste neměli očekávat zázraky a stále je vyměňovat za měsíční svit. Minimální obsah zdrojové kapaliny musí být nejméně 30%, jinak výstup nebude produkovat produkt, který je blízký čistému alkoholu.

Je důležité! Nalijte rmut do kostky, která nebyla podrobena primární destilaci.

Při výrobě instalace pomocí vlastních rukou nemůžete dovolit ztrátu tepelné energie skrz tělo kolony. Obzvláště důležité je chránit dno, tj. zóna do prvního zpětného chladiče.

Jako tepelnou izolaci se doporučuje použít:

• polystyren,
• penoizol,
• moderní izolace fólie.

Destilační kolony umožňují hluboké čištění kapalin nebo zvýraznění lehké frakce. V průmyslových podmínkách nacházejí uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích, včetně s jejich pomocí je zajištěna rafinace oleje, výroba kvalitního alkoholu.

Doma jsou takové rostliny vhodné pro výrobu velmi silných, vysoce kvalitních alkoholických nápojů z měsíčního svitu.. Při správném používání jsou zcela bezpečné a efektivní..

Recenze videa

Při destilaci je role destilační kolony skvělá - s její pomocí můžete získat čistý, vysoce kvalitní a bezpečný alkohol. Toto zařízení je bohužel poměrně komplikované.

K řešení návrhu a principu fungování přístroje pro destilaci měsíčního svitu pomůže video: