Дистилляция: разные виды технологии и особенности ее применения. Самый лучший дистиллятор для самогона
В связи с регулярным ростом акцизов на водку все больше людей начинают смотреть в сторону самогоноварения. Приличная экономия денежных средств и самостоятельный контроль качества делают это хобби не только увлекательным, но и весьма полезным.
1
Дистилляция, как процесс, известна человечеству уже много тысяч лет. Сначала алхимия, затем химия, и, наконец, промышленность применяют дистилляцию для производства огромного количества разнообразных веществ – от пищевых добавок до керосина.
Простейший дистиллятор состоит из трех частей:
- перегонного куба
- конденсатора
- и емкости для конечного продукта.
Перегонный куб – это емкость для нагревания жидкости, в нашем случае браги. Подойдет любая кастрюля, большой популярностью пользуются скороварки. Перегонный куб должен быть герметичным, не бояться высокой температуры и высокого давления.
Конденсатор – свернутая в спираль трубка для конденсации газа, бывают и другие конструкции, но эта самая распространенная. Конденсатор для дистиллятора сложнее всего сделать своими руками. Однако стеклянный змеевик можно найти в некоторых аптеках. Для змеевика очень важна система охлаждения.
Про конечную емкость сказать особо нечего. Пар охлаждается в змеевике, конденсируется в жидкость и стекает в любую удобную емкость. Рекомендуем какой-либо стеклянный сосуд, чтобы легче было следить за уровнем.
Важно знать!
Разрушительное влияние на мозг – это одно из самых страшных последствий воздействия алкогольных напитков на человека. Елена Малышева: АЛКОГОЛИЗМ МОЖНО ПОБЕДИТЬ! Спасайте своих близких, им грозит огромная опасность!
2
Дистилляторы бывают промышленные, бытовые, самодельные. Несмотря на простоту схемы, дистилляторы для производства алкогольных напитков очень сильно отличаются друг от друга. Прежде всего отличие следует провести между промышленными и бытовыми агрегатами. Помимо размеров и объемов существенна разница и в их сложности.
В промышленном производстве водки применяются ректификационные колонны. И процесс производства часто называют не дистилляцией, а ректификацией. Кто-то возможно сразу же вспомнил надпись на этикетке: спирт ректифицированный.
Путем ректификации получают не самогон и не водку, а чистый спирт, который впоследствии разбавляют водой. Конечный продукт практически полностью лишен сивушных масел и прочих примесей. Добиться такой чистоты с помощью бытового дистиллятора практически невозможно.
Справедливости ради добавим, что чистейший продукт получается при очень многих если. Если ректификационная колонна новая, если за ней правильно следят, если технология соблюдена, если технолог трезв. И еще огромное количество промышленно-заводских если. В конце концов, если бы это было так просто, то вся водка была бы одинаковой по цене и по качеству.
Бытовые самогонные аппараты мы разделим на готовые и самодельные. Про самодельные поговорим в отдельном блоке. Готовый можно купить в магазине.
Выглядеть он будет красивее и технологичнее самодельного. Работать, скорее всего, будет от электрической сети. С большой долей вероятности будет оснащен манометром, таймером и еще парой-тройкой бесполезных приборов.
Принцип работы красивого технологичного покупного дистиллятора ничем не отличается от у бабушки-самогонщицы из российского глубинки.
Качество будет чуть хуже, чем у элитной водки, возможно чуть лучше, чем у бабушки-самогонщицы. Гораздо больше на качество влияет брага, количество "прогонов" и жадность самогонщика.
3
Переходим к самому интересному вопросу статьи. Как своими руками? Какие для этого потребуются детали и материалы?
Как указывалось выше, самогонный аппарат состоит из трех основных частей. Рассмотрим каждую часть отдельно по мере усложнения ее производства. Емкостью для конечного продукта может служить любая кухонная или бытовая утварь: кастрюля, трехлитровая банка, тазик, ковшик, вообще любая посудина.
Вторым по сложности будет перегонный куб. И главной его сложностью является герметичность. Пар из перегонного куба должен быть собран практически весь. Любая утечка считается нарушением технологии производства самогона.
В качестве правильного перегонного куба можно вспомнить стеклянную колбу с уроков химии. Колба плотно запирается резиновой пробкой, в пробку вставлена стеклянная трубка. Пар из колбы может двигаться только через трубку.
В качестве перегонного куба в домашних условиях удобнее всего использовать старую скороварку. Найти ее сейчас трудно, вряд ли их еще где-то производят. Конструкция скороварки представляет собой герметично запираемую кастрюлю с одним, максимум двумя, клапанами в крышке.
Также можно использовать и обыкновенную кастрюлю, но придется хорошенько ее усовершенствовать. В крышке нужно сделать технологические отверстия для заливания браги и для подключения трубки конденсатора. Затем необходимо приклеить крышку к кастрюле клеем-герметиком, резиновым клеем или эпоксидной смолой.
Дополнительно можно укрепить клеевой шов армированным скотчем. Клея лучше не жалеть. Шов должен быть не просто герметичным, он должен выдерживать избыточное давление от кипения браги.
Самой важной и самой сложной деталью является конденсатор. Чаще всего он представляет собой одну закрученную в спираль либо две переплетенные между собой трубки. Из-за формы его часто называют змеевиком.
Самый удачный вариант: купить стеклянный конденсатор в аптеке. Найти его можно нечасто, но встречаются. Представляет из себя конструкцию из двух переплетенных стеклянных трубок.
К концам трубок присоединены резиновые шланги. Одна трубка с двумя шлангами на концах устанавливается между перегонным кубом и конечной емкостью. В нее попадает пар, осаждается в ней и оттуда вытекает самогон.
Через вторую трубку пускают холодную воду. Проточную из-под крана или делают большую емкость с водой, льдом, аккумуляторами холода и с помощью водяной помпы запускают круговорот воды-охладителя.
Для изготовления конденсатора своими руками используют материалы с высокой теплоотдачей. Особую популярность здесь имеют медные трубки. Из доступных материалов медь – безоговорочный лидер по передаче тепла. Дополнительным плюсом является ее мягкость.
Медную трубку (например, старую водопроводную трубу) силой рук закручивают вокруг широкого цилиндра, например, деревянного дрына. Чем длиннее получится змеевик, тем лучше. Весь пар, который не успеет осесть, выйдет из трубки и навсегда растворится в воздухе.
Каким бы длинным змеевик не был, он все равно нуждается в охлаждении. Поэтому его устанавливают в емкость с водой или обкладывают льдом, снегом, генераторами холода. Пары спирта очень летучи, а охота ведется именно за ними.
4
Благодаря интернету сейчас можно найти огромное количество разнообразных дистилляторов для самогона . Пересмотру старых концепций подвергается как весь самогонный аппарат, так и отдельные его части.
Самогоноварение получило распространение в среде гиков, технарей и просто домашних умельцев. Дистилляторы собирают из сантехнических труб, аквариумов, самоваров. Для охлаждения змеевика используют конденсаторы со старых холодильников; из китайских интернет-магазинов заказывают элементы Пельтье.
В результате за скромные деньги можно своими руками собрать вполне эффективный самогонный аппарат для личных нужд. Главное, хорошо понимать принцип его работы и чуть-чуть вспомнить школьный курс физики по термодинамике. Теплопроводность, точка росы, давление газа.
В заключение напоминаем, что в соответствии с законами РФ запрещается торговля спиртными напитками без государственной лицензии и акцизных марок. Речь в законе идет только о распространении алкогольной продукции. Производство для личного употребления ничем не запрещено.
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!
Слово «дистилляция» произошло от латинского distillatio, что в буквальном переводе означает «капание».
В общем случае дистилляция применяется для того, чтобы разделить жидкую смесь веществ на фракции, различные по своему составу. Метод дистилляции эффективен для разделения веществ, температура кипения которых различна.
Дистилляция активно применяется для нефтепереработки: с ее помощью производится бензин, керосин и смазочные масла. Так же путем дистилляции можно отделять жидкости от твердых веществ, что используется, например, при опреснении морской воды.
Нам же, простым обывателям, процесс дистилляции интересен с точки зрения выделения этилового спирта из различных спиртосодержащих смесей.
Базовая технология дистилляции — перегонка
Процесс дистилляции состоит, грубо говоря, из двух этапов. Первый этап — частичное испарение дистиллируемой жидкости, т.е. превращение ее в пар. Второй этап – это конденсация полученного пара, т.е. возвращение вещества в жидкую форму путем его охлаждения. Хочу напомнить, что температуры кипения извлекаемой жидкости и остальной смеси должны отличаться друг от друга.
Для простоты будем называть базовую технологию дистилляции перегонкой. Для перегонки необходимо нагреть первоначальную смесь. При достижении определенной температуры жидкость, которую необходимо выделить из смеси, начнет испаряться и преобразовываться в пар. Получившийся пар мы должны охладить, что позволит снова превратить его в жидкость, но уже отделенную от первоначальной смеси.
Логично, что при нагревании смеси первыми перегоняются самые летучие жидкости, у которых самая маленькая температура кипения. Следом перегоняются вещества менее летучие, температура кипения которых выше, чем у ранее выделенных веществ. После окончания перегонки в кубе останутся только недистиллируемые вещества.
Простейший дистиллятор
Дистиллятор – это оборудование, позволяющее осуществить перегонку. Из чего он должен состоять? В первую очередь нам необходим куб (1), в котором смесь будет нагреваться. Полученный в результате нагрева пар направляется по наклонному патрубку (2) в конденсатор (3). Через конденсатор постоянно протекает холодная вода, за счет которой пар охлаждается и снова обращается жидкость. Затем капли полученной жидкости стекают в приемную емкость (4).
Для удобства на кубе, а так же на вертикальной части патрубка могут устанавливаться термометры. Первый будет показывать температуру нагреваемой смеси, второй — температуру паров, поступающих в конденсатор.
Основным материалом для изготовления лабораторных дистилляторов является стекло, а для соединения стеклянных частей используют резиновые или стеклянные трубки. Промышленное же оборудование чаще состоит из керамических или металлических элементов.
Что касается этилового спирта, более конкретно о его дистилляции предлагаю поговорить в .
Различают дистилляцию с конденсацией пара в жидкость (при которой получаемый конденсат имеет усреднённый состав вследствие перемешивания) и дистилляцию с конденсацией пара в твёрдую фазу (при которой в конденсате возникает распределение концентрации компонентов). Продуктом дистилляции является конденсат или остаток (или и то, и другое) – в зависимости от дистиллируемого вещества и целей процесса. Основными деталями дистилляционного устройства являются обогреваемый контейнер (куб) для дистиллируемой жидкости, охлаждаемый конденсатор (холодильник) и соединяющий их обогреваемый паропровод.
История
Применение
Дистилляция применяется в промышленности и в лабораторной практике для разделения и рафинирования сложных веществ: для разделения смесей органических веществ (например, разделение нефти на бензин, керосин, соляр и др.; получение ароматических веществ в парфюмерии; получение алкогольного спирта) и для получения высокочистых неорганических веществ (например, металлов: бериллий, цинк, магний, кадмий и др.).
Теория
В теории дистилляции в первую очередь рассматриваются двухкомпонентные вещества. Действие дистилляции основано на том, что концентрация некоторого компонента в жидкости отличается от его концентрации в паре, образующемся из этой жидкости. Отношение = является характеристикой процесса и называется коэффициентом разделения при дистилляции. Коэффициент разделения зависит от природы разделяемых компонентов и режима дистилляции.
Режимы дистилляции характеризуются температурой испарения и степенью отклонения от фазового равновесия жидкость-пар. Обычно в дистилляционном процессе n=+, где n - число частиц вещества, переходящих в единицу времени из жидкости в пар, - число частиц, возвращающихся в это же время из пара в жидкость, - число частиц, переходящих в это время в конденсат. Отношение /n является показателем отклонения процесса от равновесного. Предельными являются режимы, в которых =0 (равновесное состояние системы жидкость-пар) и =n (режим молекулярной дистилляции).
При =0, когда число частиц, покидающих в единицу времени жидкость, равно числу частиц, возвращающихся в это же время в жидкость, равновесный коэффициент разделения двухкомпонентного вещества может быть выражен через давления и чистых компонентов при температуре процесса: , где и - так называемые коэффициенты активности, учитывающие взаимодействие компонентов в жидкости. Эти коэффициенты имеют температурную и концентрационную зависимости (см. активность (химия)). С понижением температуры значение коэффициента разделения обычно удаляется от единицы, т. е. эффективность разделения при этом увеличивается.
При =n все испаряющиеся частицы переходят в конденсат (режим молекулярной дистилляции). В этом режиме коэффициент разделения , где и - молекулярные массы первого и второго компонентов соответственно. Режим молекулярной дистилляции может применяться в различных дистилляционных способах, включая ректификацию. Обычно молекулярная дистилляция осуществляется в вакууме при низком давлении пара и при близком расположении поверхности конденсации к поверхности испарения (что исключает столкновение частиц пара друг с другом и с частицами атмосферы). В режиме, близком к молекулярной дистилляции, проводится дистилляция металлов. В связи с тем, что коэффициент разделения при молекулярной дистилляции зависит не только от парциальных давлений компонентов, но и от их молекулярных (или атомных) масс, молекулярная дистилляция может применяться для разделения смесей, для которых , - азеотропных смесей, включая смеси изотопов.
Для различных режимов дистилляции выведены уравнения, связывающие содержание второго компонента в конденсате и в остатке с долей перегонки или с долей остатка при заданных условиях процесса и известной начальной концентрации жидкости (, и - масса конденсата и остатка, а также начальная масса дистиллируемого вещества соответственно). Расчёты проводятся в предположении идеального перемешивания дистиллируемой жидкости, а также жидкого конденсата. Также выведены уравнения распределения компонентов в твёрдом конденсате, получаемого дистилляцией с направленным затвердеванием конденсата или зонной дистилляцией. Параметром этих уравнений является коэффициент разделения α для заданных условий дистилляции.
При дистилляции вещества с большой концентрацией компонентов с конденсацией пара в жидкость при несильной зависимости коэффициентов активности компонентов от их концентраций взаимосвязь величин , и , когда используются концентрации в процентах, имеет вид:
Для дистилляции с конденсацией пара в жидкость при малом содержании примеси
Дистилляционные уравнения могут использоваться для описания процессов распределения примесей в других фазовых переходах из фазы с интенсивным перемешиванием (таких как переходы жидкий кристалл-кристалл, жидкий кристалл-жидкость, газ-плазма, а также в переходах, связанных с квантово-механическими состояниями – сверхтекучая жидкость, конденсат Бозе-Эйнштейна) – при подстановке в них соответствующих коэффициентов распределения.
Дистилляция с конденсацией пара в жидкость (простая перегонка, фракционная дистилляция, ректификация)
Простая перегонка - частичное испарение жидкой смеси путём непрерывного отвода и конденсации образовавшихся паров в холодильнике. Полученный конденсат называется дистиллятом, а неиспарившаяся жидкость - кубовым остатком.
Фракционная дистилляция (или дробная перегонка) - разделение многокомпонентных жидких смесей на отличающиеся по составу части - фракции путём сбора конденсата частями с различной летучестью, начиная с первой, обогащенной низкокипящим компонентом. Остаток жидкости обогащён высококипящим компонентом. Для улучшения разделения фракций применяют дефлегматор.
Ректификация - способ дистилляции, при котором часть жидкого конденсата (флегма) постоянно возвращается в куб, двигаясь навстречу пару в контакте с ним. В результате этого примеси, содержащиеся в паре, частично переходят во флегму и возвращаются в куб, при этом чистота пара (и конденсата) повышается (См. ректификация , ректификационная колонна).
Дистилляция с конденсацией пара в твёрдую фазу (с конденсацией пара в градиенте температуры; с направленным затвердеванием конденсата; зонная дистилляция)
Дистилляция с конденсацией пара в градиенте температуры – дистилляционный процесс, в котором конденсация в твёрдую фазу осуществляется на поверхности, имеющей градиент температуры, с многократным реиспарением частиц пара. Менее летучие компоненты осаждаются при более высоких температурах. В результате в конденсате возникает распределение примесей вдоль температурного градиента, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Разделение компонентов пара при реиспарении подчиняется собственным закономерностям. Так, при молекулярной дистиляции соотношение между количествами и осаждённых в конденсаторе первого и второго компонентов, соответственно, выражается равенством:
где и - скорости испарения первого компонента из расплава и с поверхности реиспарения соответственно, и - то же для второго компонента, и - коэффициенты конденсации первого и второго компонентов соответственно, μ – коэффициент, зависящий от поверхности испарения и углов испарения и реиспарения. Реиспарение повышает эффективность очистки от трудноудаляемых малолетучих примесей в 2-5 раз, а от легколетучих - на порядок и более (по сравнению с простой перегонкой). Этот вид дистилляции нашёл применение в промышленном производстве высокочистого бериллия.
Дистилляция с направленным затвердеванием конденсата (дистилляция с вытягиванием дистиллята) – дистилляционный процесс в контейнере удлинённой формы c полным расплавлением дистиллируемого вещества и конденсацией пара в твёрдую фазу по мере вытягивания конденсата в холодную область. Процесс разработан теоретически.
В получаемом конденсате возникает неравномерное распределение примесей, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Процесс является дистилляционным аналогом нормальной направленной кристаллизации. Распределение примеси в конденсате описывается уравнением:
где С – концентрация примеси в дистилляте на расстоянии х от начала, L – высота конденсата при полностью испарившемся дистиллируемом материале.
Зонная дистилляция - дистилляционный процесс в контейнере удлинённой формы c частичным расплавлением рафинируемого вещества в перемещаемой жидкой зоне и конденсацией пара в твёрдую фазу по мере выхода конденсата в холодную область. Процесс разработан теоретически.
При движении зонного нагревателя вдоль контейнера сверху вниз в контейнере формируется твёрдый конденсат с неравномерным распределением примесей, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Процесс может быть повторён многократно, для чего конденсат, полученный в предыдущем процессе, должен быть перемещён (без переворота) в нижнюю часть контейнера на место рафинируемого вещества. Неравномерность распределения примесей в конденсате (т. е. эффективность очистки) растёт с увеличением числа повторений процесса.
Зонная дистилляция является дистилляционным аналогом зонной перекристаллизации. Распределение примесей в конденсате описывается известными уравнениями зонной перекристаллизации с заданным числом проходов зоны – при замене коэффициента распределения k для кристаллизации на коэффициент разделения α для дистилляции. Так, после одного прохода зоны
где С – концентрация примеси в конденсате на расстоянии х от начала конденсата, λ – длина жидкой зоны.
См. также
Литература
- Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. Введение в теорию глубокой очистки веществ. - М.: Наука, 1981. - 320 с.
- Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. Глубокая очистка веществ. - М.: Высшая школа, 1974. - 180 с.
- Степин Б.Д., Горштейн И.Г., Блюм Г.З., Курдюмов Г.М., Оглоблина И.П. Методы получения особо чистых неорганических веществ. - Л.: Химия, 1969. - 480 с.
- Корякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. Руководство по приготовлению неорганических реактивов и препаратов в лабораторных условиях. - М.: Химия, 1974. - с.
- Беляев А.И. Физико-химические основы очиски металлов и полупроводниковых веществ. - М.: Металлургия, 1973. - 320 с.
- Пазухин В.А., Фишер А.Я. Разделение и рафинирование металлов в вакууме. - М.: Металлургия, 1969. - 204 с.
- Иванов В.Е., Папиров И.И., Тихинский Г.Ф., Амоненко В.М. Чистые и сверхчистые металлы (получение методом дистилляции в вакууме). - М.: Металлургия, 1965. - 263 с.
- Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов. - М.: Издательство АН СССР, 1961 - 320 с.
- Кравченко А.И. О временной зависимости состава двойного сплава при его разгонке в вакууме // Известия АН СССР. Серия: Металлы. - 1983. - № 3. - С. 61-63.
- Кравченко А.И. Об уравнениях дистилляции при малом содержании примеси // Вопросы атомной науки и техники, 1990. - № 1 - Серия: «Ядерно-физические исследования» (9). - С. 29-30.
- Нисельсон Л.Я., Ярошевский А.Г. Межфазовые коэффициенты распределения (Равновесия кристалл-жидкость и жидкость-пар). - М.: Наука, 1992. - 399 с.
- Kravchenko A.I. Simple substances refining: efficiency of distillation methods // Functional Materials, 2000 - V.7. - N. 2. - P. 315-318.
- Кравченко А.И. Уравнение распределения примеси в твёрдом дистилляте // Неорганические материалы, 2007. - Т. 43. - № 8. - С. 1021-1022.
- Кравченко А.И. Эффективность очистки в дистилляционном и кристаллизационном процессах // Неорганические материалы, 2010. - Т. 46. - № 1. - С. 99-101.
- Кравченко А.И. Дистилляция с вытягиванием дистиллята // Вопросы атомной науки и техники, 2008. - № 1 - Серия: «Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники» (17). - С. 18-19.
- Кравченко А.И. Зонная дистилляция // Вопросы атомной науки и техники, 2011. - № 6 - Серия: «Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники» (19). - С. 24-26.
- Кравченко А.И. О распределении примесей при фазовых переходах из фазы с идеальным перемешиванием // Вопросы атомной науки и техники, 2011. - № 6 - Серия: «Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники» (19). - С. 27-29.
- ГОСТ 2177 (ASTM D86)
Галерея
| Дистилляция | ||
|---|---|---|
| Теория | ||
Процесс, заключающийся в превращении жидкости в пар, который затем снова конденсируется в жидкую форму. Простейшим примером может служить дистилляция воды, когда пар из чайника осаждается в виде капель на холодной поверхности.
Применение и история
Дистилляция используется для отделения жидкостей от нелетучих твердых веществ, как при перегонке спиртных напитков из сброженных материалов, или для разделения двух или более жидкостей с различной температурой кипения, как при производстве бензина, керосина и смазочных масел из нефти. Другие промышленные применения включают переработку таких химических продуктов, как формальдегид и фенол, опреснение морской воды.
Процесс дистилляции, вероятно, использовался еще древними экспериментаторами. Аристотель (384-322 гг. до н. э.) упоминал, что чистую воду можно получить путем испарения морской. Плиний Старший (23-79 гг. н. э.) описал примитивный способ конденсации, при котором масло, получаемое путем нагревания канифоли, собирается на шерсти, помещенной в верхней части перегонного куба.
Простая дистилляция
Большинство методов дистилляции, применяемых в промышленности и лабораторных исследованиях, являются вариациями простой перегонки. В этой базовой технологии используется куб или реторта, в которых жидкость нагревается, конденсатор для охлаждения пара и емкость для сбора дистиллята. При нагреве смеси веществ в первую очередь перегоняется наиболее летучее из них или то, у которого температура кипения минимальна, а затем дистиллируются другие, или не дистиллируются совсем. Такой простой аппарат прекрасно подходит для очистки жидкости, содержащей нелетучие компоненты, и достаточно эффективен для разделения веществ с разной точкой кипения. Для лабораторного использования части аппарата обычно делают из стекла и соединяют их пробками, резиновыми шлангами или стеклянными трубками. В промышленных масштабах оборудование делают из металла или керамики.
Фракционная дистилляция
Метод, называемый фракционной, или дифференциальной, дистилляцией, был разработан для нефтепереработки, потому что простая перегонка для разделения жидкостей, температура кипения которых мало отличается, неэффективна. При этом пары многократно конденсируются и испаряются в изолированной вертикальной емкости. Особую роль здесь играют сухопарники, фракционные колонны и конденсаторы, позволяющие вернуть некоторую часть конденсата назад в куб. Цель состоит в том, чтобы добиться тесного контакта между поднимающимися разными фазами смеси, чтобы только самые летучие фракции в форме пара достигали приемника, а остальное возвращалось в виде жидкости в сторону куба. Очищение летучих компонентов в результате контакта между такими противотоками называется ректификацией, или обогащением.
Многократная дистилляция
Данный метод еще называют многостадийным мгновенным испарением. Это еще один вид простой перегонки. С его помощью производится, например, дистилляция воды на крупных коммерческих опреснительных установках. Преобразование жидкости в пар не требует нагрева. Она просто попадает из емкости с высоким атмосферным давлением в емкость с более низким. Это приводит к быстрому испарению, сопровождающемуся конденсацией пара в жидкость.
Вакуумная перегонка
В одной из разновидностей процесса с пониженным давлением для создания вакуума используется вакуумный насос. Этот метод, называемый «вакуумная дистилляция», иногда применяется при работе с веществами, которые обычно кипят при высоких температурах или разлагаются при кипении в нормальных условиях.
Вакуумные насосы создают в колонне давление, которое значительно ниже атмосферного. В дополнение к ним используются вакуумные регуляторы. Тщательный контроль параметров очень важен, поскольку эффективность разделения зависит от различия в относительной летучести при данной температуре и давлении. Изменение этого параметра может негативно повлиять на ход процесса.
В вакууме, хорошо знают на нефтеперерабатывающих заводах. Обычные методы перегонки отделяют легкие углеводороды и примеси от тяжелых углеводородов. Остаточный продукт подвергают вакуумной дистилляции. Это позволяет отделить высококипящие углеводороды, такие как масла и воски, при невысоких температурах. Метод также применяется при разделении чувствительных к нагреву органических химических соединений и для восстановления органических растворителей.
Что такое дистилляция паром?
Паровая перегонка является альтернативным методом перегонки при температурах ниже нормальной точки кипения. Она применяется, когда дистиллируемое вещество не смешивается и химически не реагирует с водой. Примерами таких материалов являются жирные кислоты и соевое масло. В ходе перегонки в жидкость подается пар, который нагревает ее и вызывает испарение.
Дистилляция в насадочной колонне
Хотя насадочные колонны чаще всего применяются для абсорбции, они также используются для перегонки парожидкостных смесей. Такая конструкция обеспечивает большую площадь контактной поверхности, что повышает эффективность системы. Другое название такой конструкции - ректификационная колонна.
Принцип работы заключается в следующем. Сырьевая смесь компонентов с разной волатильностью подается в центр колонны. Жидкость стекает вниз через насадку, а пар движется вверх. Смесь в нижней части резервуара попадает в подогреватель и выходит из него вместе с паром. Газ устремляется вверх через насадку, подхватывая наиболее летучие компоненты жидкости, выходит из колонны и попадает в конденсатор. После сжижения продукт поступает в сборник флегмы, где он разделяется на дистиллят и фракцию, используемую для орошения.
Различная концентрация приводит к тому, что менее летучие компоненты переходят из паровой фазы в жидкую. Насадка увеличивает продолжительность и площадь контакта, что повышает эффективность разделения. На выходе пар содержит максимальное количество летучих компонентов, в то время как в жидкости их концентрация минимальна.
Насадки заполняются в навал и пакетами. Форма наполнителя может быть либо случайной, либо геометрически структурированной. Его делают из такого как глина, фарфор, пластик, керамика, металл или графит. Наполнитель, как правило, имеет размеры от 3 до 75 мм и отличается большой площадью поверхности, контактирующей с парожидкостной смесью. Преимущество заполнения в навал заключается в большой пропускной способности, стойкости к большим давлениям и низкой стоимости.
Металлические наполнители имеют высокую прочность и хорошую смачиваемость. Керамические обладают еще более высокой смачиваемостью, но они не такие прочные. Пластиковые достаточно прочны, но плохо смачиваются при низкой скорости потока. Поскольку керамические наполнители устойчивы к коррозии, они используются при повышенных температурах, которые пластик не выдерживает.
Пакетные насадки представляют собой структурированную сетку, размеры которой соответствуют диаметру колонны. Обеспечивают наличие длинных каналов для потоков жидкости и пара. Они дороже, но позволяют снизить перепады давления. Пакетным насадкам отдается предпочтение при невысокой скорости потока и в условиях низкого давления. Обычно их делают из древесины, листового металла или тканой сетки.
Применяются для восстановления растворителей и в нефтехимической промышленности.
Дистилляция в ректификационной колонне
Наиболее широкое распространение получили колонны тарельчатого типа. Количество тарелок зависит от желаемой чистоты и сложности разделения. Оно влияет на то, какой высоты будет ректификационная колонна.
Принцип работы ее следующий. Смесь подается посредине высоты колонны. Разница в концентрации приводит к тому, что менее летучие компоненты переходят из потока пара в поток жидкости. Газ, выходящий из конденсатора, содержит наиболее летучие вещества, а менее испаряемые выходят через нагреватель в поток жидкости.
Геометрия тарелок в колонне влияет на степень и тип контакта между разными фазовыми состояниями смеси. Конструктивно они выполняются ситчатыми, клапанными, колпачковыми, решетчатыми, каскадными и т. д. Ситчатые тарелки, в которых имеются отверстия для пара, используются для обеспечения высокой производительности при низких затратах. Более дешевые клапанные тарелки, в которых отверстия снабжены открывающими и закрывающими клапанами, склонны к засорению из-за скопления на них материала. Колпачковые снабжены колпачками, позволяющими пару проходить через жидкость сквозь крошечные отверстия. Это самая передовая и дорогая технология, эффективная при низких скоростях потока. Жидкость течет от одной тарелки к другой вниз по сливным вертикальным трубам.
Тарельчатые колонны часто используются для восстановления растворителей из технологических отходов. Также они применяются для восстановления метанола при операции сушки. В качестве жидкого продукта выходит вода, а летучие органические отходы переходят в паровую фазу. Вот что такое дистилляция в ректификационной колонне.
Криогенная перегонка
Криогенная дистилляция заключается в применении общих методов перегонки к газам, охлажденным до жидкого состояния. Система функционирует при температурах ниже -150 °С. Для этого используются теплообменники и змеевики. Вся конструкция называется криогенным блоком. поступают в блок и перегоняются при очень низких температурах. Колонны криогенной дистилляции могут быть насадочными и пакетными. Пакетный дизайн более предпочтителен, поскольку насыпной материал менее эффективен при низких температурах.
Одним из основных применений криогенной дистилляции является разделение воздуха на составляющие его газы.
Экстрактивная перегонка
В экстрактивной ректификации используются дополнительные соединения, которые действуют как растворитель для изменения относительной летучести одного из компонентов смеси. В экстрактивную колонну к разделяемым веществам добавляется растворитель. Компонент сырьевого потока, который требуется извлечь, соединяется с растворителем и выходит в жидкой фазе. Другой компонент испаряется и выходит в дистиллят. Вторая перегонка в другой колонне позволяет отделить вещество от растворителя, который затем возвращается на предыдущий этап, чтобы повторить цикл.
Экстрактивная ректификация применяется для разделения соединений с близкими температурами кипения и азеотропных смесей. Экстрактивная ректификация не так широко распространена в промышленности, как обычная дистилляция, из-за сложности конструкции. Примером является процесс получения целлюлозы. отделяет целлюлозу от лигнина, а вторая перегонка позволяет получить чистое вещество.
В связи с постоянным повышением стоимости спиртной продукции все большую популярность набирает самогонный дистиллятор, при помощи которого можно получать такие напитки в домашних условиях.
Начинающие винокуры обычно приобретают уже готовые аппараты, тогда как опытные могут сделать дистиллятор своими руками. Дальше следует разобраться, как правильно выбрать такое устройство, и как его сделать своими руками.
Классический самогонный дистиллятор
В продаже есть самые различные дистилляторы для самогона, и, чтобы правильно их выбрать, сначала надо ознакомиться с наиболее популярными моделями.
Большой популярностью пользуются классические модели, которые состоят из змеевика и перегонного куба. Большинство наших людей при слове дистиллятор для самогона, именно это устройство ассоциируют с приготовлением данного напитка.
Такая конструкция очень популярна в сельской местности, так как отличается своей надежностью и простотой изготовления. В куб наливают брагу, после чего его закрывают и подключают змеевик. При нагреве начинает выделяться спирт, он конденсируется в змеевике и таким образом можно получить напиток, крепость которого достигает 80°.
Даже теоретически получить чистый спирт нельзя, в нем все равно будут примеси, такие как сивушные масла, уксусный альдегид и другие.
Преимущества этого дистиллятора будут следующими:
- дешевизна изготовления;
- простая конструкция;
- быстро и легко собирается;
- простота обслуживания;
- позволяет сохранить вкус исходного сырья.
Но устройство такого типа имеет и ряд существенных недостатков. Чтобы получить качественный продукт, придется делать перегонку 2 — 3 раза, при этом надо разделять фракции, то есть отбирать, так называемые головы, хвосты и тело. Между перегонами надо проводить очистку дистиллятора, что требует не только дополнительного времени, но и затрат.
Устройство с сухопарником
Отличием такой конструкции от предыдущей модели является то, что между перегонной емкостью и змеевиком установлено дополнительное устройство, которое называется сухопарником. О том, как работает сухопарник, смотрите в этом видео:
Можно сделать сухопарник для самогонного аппарата своими руками, так как у него очень простая конструкция. Он выполнен в виде пустой емкости, к которой подключены трубки от змеевика.
Это устройство работает за счет того, что температура кипения спирта больше, чем у примесей. Поэтому они оседают в сухопарнике, а спирт испаряется дальше.
Хотя продавцы очень хвалят сухопарник, но на практике его роль не такая большая. Несмотря на это, наличие указанного элемента предотвращает возможность попадания браги в конечный продукт. Если в сухопарник положить ароматические травы, то таким образом можно ароматизировать самогон.
Некоторые производители устанавливают несколько таких элементов, но это просто маркетинговый ход, так как вполне достаточно и одного. При наличии нескольких сухопарников можно добиться повышения градуса конечного продукта, но это практически не влияет на количество в нем примесей.
Самогонный аппарат аламбик
Такое устройство относится к классическим самогонным аппаратам, но его особенность заключается в том, что верхняя часть емкости сделана в форме купола. На качество продукта такая конструкция не влияет, но если ее элементы медные, то напиток будет лучше.
Верхняяя часть аламбика сделана в форме купола
Такие модели в основном привозят из-за рубежа, где их делают вручную, поэтому и стоимость у них высокая. Так как указанный аппарат имеет очень красивый вид, то его можно использовать в качестве подарка или как элемент декора.
Основным недостатком аламбика является его высокая стоимость, а уже после нескольких перегонок он тускнеет и теряет первоначальный вид.
Бражная и ректификационная колонна
Бражная колонна выполнена так, что охлаждающий модуль расположен вертикально. Сверху находится обратный холодильник или дефлегматор, что позволяет разделять полученную жидкость на фракции. Такая установка может использоваться как для приготовления самогона, так и для приготовления чачи, виски, коньяка, при этом сохраняется их аромат.
Бражная колонна хорошо сохраняет аромат сырья
Преимущества данной конструкции в том, что сохраняется аромат сырья, конечный продукт хорошо очищается от вредных примесей, а также простая эксплуатация и доступная стоимость.
Но следует учесть, что такая установка имеет большие размеры, поэтому в квартире ее использовать нельзя, и чтобы получить качественный продукт, придется потерять значительный объем спирта.
В конструкции ректификационной колоны внутри вертикального цилиндра установлены масло и теплообменные устройства, что позволяет разделять продукт на фракции. При необходимости этим устройством может проводиться дистилляция. Об устройстве бражной колонны смотрите в этом видео:
На таких домашних установках можно получать спирт крепостью до 92 — 94°, так как ректификация, по сравнению с дистилляцией, позволяет лучше отделять вредные вещества.
Преимущества этих устройств в том, что только таким способом можно получить очень качественный спирт, который будет без неприятного запаха и не нужна двойная перегонка.
Но во время процессов ректификации практически полностью теряется аромат сырья. Такая конструкция имеет большие размеры, ее сложно обслуживать и эксплуатировать, а стоимость достаточно высокая.
Мощность, объем и размеры
В зависимости от того, как часто планируется гнать самогон, надо выбирать аппараты с соответствующими объемами и габаритами, чем они будут больше, тем выше стоимость такого оборудования.
Емкость заполняется брагой на 80%
Емкость можно наполнять брагой не более чем на 80% ее объема. Если бак емкостью 15 л, то в него можно налить не более 12 л браги. Дешевле и практичнее будет сделать перегонку браги в 2 подхода, чем купить аппарат большой емкости. Особенно в том случае, когда планируется гнать самогон не каждый день, а 1 — 2 раза в месяц.
Мощность охладителя должна соответствовать объему емкости или быть больше. Поэтому при покупке охладителя, следует узнавать не только то, сколько литров самогона в час можно получить, но и то, какой максимальный по объему бак к нему можно подключать. Обзор мощного самогонного аппарата смотрите в этом видео:
Рекомендуется обращать внимание на размеры таких устройств, так как бражную или ректификационную колонну установить в квартире может и не получиться. Их высота составляет не меньше 1 м и если над плитой есть вытяжка, то надо приобретать аппараты другой контракции.
Материал и конструкция
Материал устройства будет влиять на вкус конечного продукта. Алюминиевые детали не только искажают вкус, но и выделяют вредные вещества, поэтому от них надо отказаться. Оптимальными материалами являются медь и нержавеющая сталь.
Более доступным и дешевым материалом является нержавеющая сталь, но она обязательно должна быть предназначена для пищевой промышленности. Толщина стенок куба должна быть больше 2 мм, иначе брага будет пригорать.
Медь также не искажает вкус продукта, а ее высокая теплопроводность позволяет быстрее проводить процесс перегонки, но недостатком таких аппаратов является их высокая стоимость. Можно купить самогонный аппарат из стекла, этот материал также не искажает запах конечного продукта, но он очень хрупкий и непрактичный. Подробнее об изготовлении аппарата своими руками смотрите в этом видео:
Намного проще обслуживать разборные аппараты, в которых модули легче чистить. Удобно, когда в кубе и сухопарнике установлены сливные краны. Широкая горловина позволяет просто и быстро вымыть куб от накипи.
Если самогонный аппарат не подходит по габаритам на газовую плиту, то можно приобрести дистиллятор с встроенными ТЭНами. Установленный на пол он будет занимать меньше места, но ТЭНы должны обязательно быть покрыты брагой.
Есть устройства, которые предназначены для работы с проточной водой и без нее. Последние удобно использовать на даче, где нет водопровода. Обязательно должен быть установлен термометр, так как при разделе продукта на фракции, необходимо контролировать температуру.
Как самостоятельно сделать самогонный аппарат
Если есть желание, то можно сделать свой самогонный аппарат. Для этого понадобится емкость для конечного продукта, это может быть, например, стеклянная банка, кастрюля или любая другая посуда.
Второй составляющей является перегонный куб, который должен герметично закрываться, любая утечка пара приводит к нарушению процесса самогоноварения. Своими руками несложно, как — смотрите в этом видео:
В домашних условиях для этого отлично подойдет скороварка, которая выполнена в виде кастрюли и имеет герметичную крышку, клапан. Можно использовать и обычную кастрюлю, но в ее крышке придется сделать отверстие, к которому подключается трубка. Для заделки крышки можно использовать герметик или резиновый клей. Раньше заделку проводили при помощи обычного теста, которое высыхало во время нагрева кастрюли и обеспечивало хорошую герметизацию.
Самодельные аппараты
Конденсатор обычно делают в виде спиральной трубки, лучше всего приобрести уже готовый змеевик. Одна сторона змеевика подключается к перегонному кубу, а со второй собирают конечный продукт. Змеевик необходимо поместить в емкость, в которой будет циркулировать вода или жидкость можно периодически менять.
В домашних условиях змеевик лучше всего изготовить из медной трубки. Чем больше будет его длина, тем лучше.
Таким образом, можно сделать самостоятельно или приобрести аппарат, с помощью которого будет изготавливаться самогон и другие спиртные напитки. Следует учесть, что продажа аппаратов без лицензии карается законом. Для личного потребления , так как за это ответственности нет.