Ректификационные колонны для самогонного аппарата
Колонна для получения ректификата – необходимое приспособление, которое позволяет выделить из браги не просто крепкий самогон, а настоящий чистый спирт крепостью до 96 градусов. Самогонный аппарат с ректификационной колонной открывает широкие возможности для начинающих и опытных винокуров. Чем отличается самогонный аппарат от ректификационной колонны? Обязательна ли она при изготовлении домашних алкогольных напитков, и какие преимущества дает? Давайте разбираться.
Ректификационная колонна
Что представляет собой ректификационная колонна?
Колонна – компонент дистилляционной схемы, состоящее из металлической (нержавеющая сталь, медь) или стеклянной колбы, а также наполнителя и специальных креплений-переходников (чаще всего используют соединение кламп, позволяющее быстро устанавливать и снимать устройство).
Ректификационная колонна, схема
В качестве наполнения, повышающего полезную площадь внутренней части ректификационной колонны используют различные варианты:
Принцип работы ректификационной колонны в самогонном аппарате основан на увеличении площади контакта испаряющихся из браги веществ – паров спирта, тяжелых и сверхлегких фракций.
В отличие от простой дистилляции, при ректификации с помощью колонны выделяющиеся при нагреве из браги пары разделяются на составляющие. Получаемый продукт – чистый, без примесей в виде тяжелых фракций, спирт. Посторонние вещества оседают обратно в перегонный куб, стекая по стенкам колонны, а более летучие спиртовые пары, проходят в конденсатор (холодильник трубчатого типа или со змеевиком). Дополнительно ректификационное оборудование оснащают специальными устройствами – дефлегматором, каплеуловителем, сухопарником и пр. Каждый из них служит для улучшения качества получаемого продукта.
Что лучше – простой аппарат или ректификационная колонна?
На самом деле ставить вопрос именно так – не самый верный подход. Самогонный аппарат служит для получения достаточно крепкого спирта-сырца, крепость которого обычно не превышает 70 градусов. При грамотной перегонке с отсечением «голов» и «хвостов» на выходе получают крепкий спиртной напиток с богатой вкусоароматической композицией, включающей в себя нотки, свойственные исходному сырью. Особой популярностью пользуются самогоны из меда, фруктов, ягод, зерновых – их характерные вкусы радуют любителей.
Ректификационная колонна позволяет получить готовый продукт – спирт-ректификат
Получаемый на простом самогонном аппарате продукт требует дополнительных операций – очистки, фильтрации, двойной дробной перегонки.
Колонны используют для получения очищенного спирта с высокой крепостью, но без вкусов и ароматов исходного сырья. Они не нуждаются в дополнительной очистке и, в качестве нейтральной спиртовой основы, подходят для приготовления водки, настоек, наливок. Ректификационная колонна позволяет не перегонять брагу два раза, получая сразу готовый продукт – спирт-ректификат, пригодный как для технических нужд, так и для пищевых целей. При перегонке через колонну для улучшения вкусоароматических свойств применяют сухопарники и джин-корзины. В них помещают ароматическое сырье, которое отдает эфирные масла при прохождении через травы, сухофрукты, пряности спиртовых паров. Самогонный аппарат с ректификационной колонной и сухопарником отлично подойдет для приготовления джинов, ароматизированных водок, текилы.
Сухопарник с джин-корзиной
Плюсы и минусы использования ректификационной колонны в комплектации дистилляционного оборудования
Сразу стоит отметить, что обычное оборудование для дистилляции более доступно – оно дешевле и проще в обращении. Но его функционал менее широк. Среди преимуществ колонны:
Имеются у устройства и недостатки – колонны имеют меньшую производительность, при получении ректификата необходимо заливать в перегонный куб разбавленный спирт-сырец. Это подразумевает первичную перегонку на самогонном аппарате.
Многие опытные винокуры считают, что колонна нужна только для получения спирта из сырья, не имеющего особых ценных вкусовых свойств – сахарной браги, старого варенья и т. п. В остальном лучше использовать обычный аппарат.
Ситчатая колонна для дистилляции
Также можно воспользоваться специальной ситчатой колонной. Она, в зависимости от количества установленных тарелок (дисков), позволяет получать как самогон высокой степени очистки, так и напитки с сохранением исходной вкусоароматической композиции сырья.
Устройство устанавливают на универсальные дистилляционные аппараты с предусмотренными соединениями для монтажа различных дополнительных приспособлений.
Насадки для колонн и их разновидности
По-настоящему увлеченные винокуры охотно экспериментируют с насадками для наполнения ректификационных колонн. Они используют как фабричные модели, так и всевозможные самоделки. Среди первых можно выделить три варианта.
Самодельные насадки порой обладают не худшими рабочими качествами. Любители изготавливают их из проволоки, свивая ее в спираль и нарезая на небольшие отрезки, применяют различные материалы, часто их комбинируя.
Некоторые винокуры с большим опытом считают, что ректификационная колонна для самогонного аппарата, сделанная своими руками – лучший вариант. Но, чтобы получить по-настоящему эффективное приспособление, нужно иметь необходимые знания и умения, понимать принципы работы устройства. Поэтому для новичков выход один – приобрести колонну в специализированном магазине. Но, если есть желание, схему ректификационной колонны для самогонного аппарата можно найти на любом форуме, посвященном самогоноварению.
Распространенные вопросы
У новичков в деле изготовления спирта и домашних напитков из него часто возникают различные вопросы. Вот ответы на самые распространенные из них.
Можно ли получить ректификат за одну перегонку из браги?
Нет. Прямая перегонка через колонну браги может привести к засорению колбы и насадки из-за поднятия пены. Необходимо перегнать брагу, получив спирт-сырец, разбавить его до 15-20 градусов и перегнать с помощью ректификационной колонны при малой температуре.
Нужна ли колонна для получения самогона высокой степени очистки?
Ректификационная колонна для самогонного аппарата необязательна для получения такого продукта, хотя с ней это сделать проще. Для получения качественного продукта можно использовать дробную двойную перегонку на обычном аппарате.
Можно ли получить на обычном самогонном аппарате спирт с крепостью 96 градусов?
Максимальная крепость получаемого на дистилляционном оборудовании – 70-80 градусов. Для получения ректификата (96 градусов) требуется ректификационная колонна.
Заменяет ли медная регулярная насадка в колонне аламбики, колпаки и змеевики из того металла?
Да, сернистые соединения удаляются с помощью медной сетки или спирального наполнения не менее эффективно, а стоимость насадок гораздо меньше, чем перегонного оборудования из меди.
Выводы из представленной информации просты – ректификационные колонны предназначены для получения из не слишком ценного сырья спирта высокого качества. Перегонка браги из фруктов, зерновых, ягод потребует более тонкого подхода и привычного дистилляционного оборудования. С другой стороны, новичкам больше подойдет ректификационная колонна. С ее помощью проще получить спирт без вредных и опасных примесей. В качестве компромисса можно использовать профессиональный самогонный аппарат с ректификационной колонной, другими полезными приспособлениями, а также возможностью модернизации.
Колонна ректификационная
Ректификационная колонна — аппарат, предназначенный для разделения жидких смесей, составляющие которых имеют различную температуру кипения.
Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри.
Ректификация (от лат. rectus— прямой и facio— делаю) — это тепломассообменный процесс, в результате которого конденсация составляющих пара происходит раздельно.
Упрощенная технологическая схема непрерывной ректификации
Исходная смесь, нагретая до температуры питания tf в паровой, парожидкостной или жидкой фазе поступает в колонну в качестве питания (Gf).
Зону, в которую подаётся питание, называют эвапорационной, т. к. там происходит процесс эвапорации — однократного отделения пара от жидкости.
Пары поднимаются в верхнюю часть колонны, охлаждаются и конденсируются в холодильнике-конденсаторе и подаются обратно на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения.
Таким образом, в верхней части колонны (укрепляющей) противотоком движутся пары (снизу вверх) и стекает жидкость (сверху вниз).
Стекая вниз по тарелкам, жидкость обогащается высококипящими компонентами, а пары, чем выше поднимаются в верх колонны, тем более обогащаются легкокипящими компонентами.
Таким образом, отводимый с верха колонны продукт обогащен легкокипящим компонентом.
Продукт, отводимый с верха колонны, называют дистиллятом.
Часть дистиллята, сконденсированного в холодильнике и возвращенного обратно в колонну, называют орошением или флегмой.
Отношение количества возвращемой в колонну флегмы и количества отводимого дистиллята называется флегмовым числом.
Для создания восходящего потока паров в кубовой (нижней, отгонной) части ректификационной колонны часть кубовой жидкости направляют в теплообменник, образовавшиеся пары подают обратно под нижнюю тарелку колонны.
Таким образом, в кубе колонны создается 2 потока: 1 й поток — жидкость, стекающая с верха (из зоны питания+орошение) 2 й поток — пары, поднимающиеся с низа колонны.
Кубовая жидкость, стекая сверху вниз по тарелкам, обогащается высококипящим компонентом, а пары обогащаются легкокипящим компонентом.
(И. А. Александров Ректификационные и абсорбционные аппараты, Химия, Москва, 1971)
В случае, если разгоняемый продукт состоит из двух компонентов, конечными продуктами являются дистиллят, выходящий из верхней части колонны и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны).
Ситуация усложняется, если необходимо разделить смесь, состоящую из большого количества фракций.
В этом случае используются аппараты, подобные изображенному на картинке.
Принцип работы бражной колонны в самогонном аппарате
Традиции самогоноварения настолько древние, что уже никто не помнит, как впервые начали из перебродившего сырья дистиллировать спирт. На сегодняшний день в продаже множество разновидностей приспособлений для получения самогона, одним из которых является самогонный аппарат колонного типа. Они чаще всего используются в регионах, где очень много фруктов. Фактически это разновидность дистиллятора с некоторыми элементами ректификационной колонны.
Описание и конструкция бражной колонны
Внешне устройство напоминает прямоточный дистиллятор. На практике, это действительно так, но с небольшим отличием – на трубе, которая отходит вверх от куба присутствует еще один холодильник. Его называют парциальный конденсатор или дефлегматор. По сути это что-то среднее между дистиллятором и ректификационной колонной.
Бражная колонна состоит из двух частей:
Сама колонна устанавливается на перегонный куб и обязательно вертикально, этот процесс обычно описывается в инструкции.
Важно! Любая самогонная колонна должна иметь хотя бы один термометр, установленный выше змеевика. В идеале, второй должен быть установлен на кубе.
Принцип работы
Колонна устанавливается непосредственно на перегонный куб. В процессе работы, нагретые пары браги попадают в конденсатор, где часть из них оседает на стенах устройства, а другая передвигается дальше. Пары, которые остались на стенках называют еще флегмой. В ней содержатся тяжелокипящие вредные примеси и представлены в виде пленки. Она возвращается назад в перегонный куб. По этой причине устройство и получило другое название – пленочная колонна.
В процессе восхождения пара по царге, он постоянно взаимодействует с флегмой. Это приводит к тому, что 2 вещества взаимодействуют и между ними происходит тепломассообмен, в результате которого сивушные масла возвращаются в перегонный куб, а низкокипящие вещества идут в чистый самогон. Отсюда и получается самогон с 90 градусов крепости.
Важно! На колонне термометр должен быть обязательно откалиброван, чтобы была возможность контролировать температурный режим.
Перегонка на «колонне» несложная задача и называется еще дробный процесс. Пошаговый процесс выглядит следующим образом:
Важно! В дефлегматоре должно быть столько воды, чтобы пар не проникал во второе охлаждающей устройство.
Если нет опыта, то понять, что уже пошли хвосты можно по увеличившейся температуре на градуснике куба. Когда она достигнет отметки в 93 градуса, подставьте новую емкость для забора хвостов и отключить подачу воды в дефлегматор.
Материалы изготовления колонны
Колонна для самогонного аппарата является простым приспособлением, которое можно сделать даже своими руками. Но ко всем деталям прибора выдвигаются четкие требования по используемому материалу:
Для соединения колонны и бака потребуется хомут кламп. Укреплять прибор на куб можно при помощи резьбового штуцера.
Недостатки и преимущества
Перегонная колонна, как и все другие приспособления для перегонки браги имеет свои положительные и отрицательные стороны. В колонне получается крепкий напиток, но все же привкус и запах не исчезает полностью, так как получается фактически недоректификат.
К плюсам использования колонны относят:
К отрицательным сторонам относят:
Еще один минус, который важен для многих самогонщиков, колонна стоит дороже, чем самый обыкновенный самогонный аппарат. Но зато качество конечного продукта намного выше.
Виды бражной колонны
Выделяют только два вида бражных колонн: обычная (пленочная) и непрерывного брожения. Последний тип предназначен для промышленного производства.
Наличие дополнительных насадок и приспособлений у колонны не делают ее модернизированной и вообще бражной. Любые наполнения к бражной колонне делают ее ректификационной.
Пленочная
Пленочный тип – это обыкновенная бражная колонна, которую используют в домашних условиях для перегонки самогона. Отличается от самогонного аппарата только дополнительным холодильником, который еще называют парциальный конденсатор. Но именно конструкция колонны позволяет получить напиток высокой крепости, вплоть до 90о.
Непрерывная
Модели непрерывного типа предназначены для изготовления напитков в промышленных масштабах, от 100 л. При использовании этого аппарата выдвигаются жесткие требования к сырью, сырец не долженсодержать мелких частиц и в тоже время не быть густым. Брага должна иметь однородный состав, не образовывать пену.
В таком аппарате сырье в колонне поднимается вверх буквально за 12-15 секунд, а процесс теплообмена происходит в контактных тарелках.
Изготовление своими руками
Бражная колонна вполне может быть собрана своими руками. Для этого потребуется изготовить или приобрести следующие комплектующие и части:
Самодельный аппарат для перегона также должен иметь 2 термометра. Первый монтируется на баке, а второй выше предохладителя. В качестве соединительных элементов потребуются гайки, уплотнители из силикона, муфты, трубки и переходники.
При сборке следует руководствоваться чертежом (приводится ниже). В целом описать весь процесс можно следующим образом:
На последнем этапе монтируется холодильник. Некоторые умельцы делают даже дополнительную перемычку с краником, между вертикальными трубами. Но эта часть работ и усовершенствований не является обязательной.
Важно!Бражная колонна не требует дополнительного утепления, главное чтобы всегда стабильно поступала вода.
Популярные модели бражной колонны
Основное отличие бражной колонны от других самогонных аппаратов, она имеет дефлегматор, на ней возможна вторая перегонка на колонне. Если охладитель на колонне отсутствует, то это уже не колонна. Некоторые продавцы выдают вертикальный сухопарник за колонну. Колонна должна иметь обязательно 2 термометра, на кубе и наверху, либо должно присутствовать место под их установку.
Среди самогонщиков множество споров относительно лучшей модели «колонны», но все же можно выделить 3 модели, которые пользуются особой популярностью:
В целом все эти аппараты имеют схожие характеристики и технические тонкости, отличия только в количестве режимов.
Перед покупкой необходимо все же провести небольшое маркетинговое исследование, правильный выбор может базироваться только на личных потребностях покупателя. Обязательно ознакомьтесь с отзывами о понравившихся моделях, а если есть возможность, то можно даже сделать собственными руками «колонну».
Бражная колонна – это усовершенствованный самогонный аппарат, с холодильником и дефлегматором. Дистиллятор позволяет получить качественные напитки в домашних условиях, с высокой крепостью.
Ректификационные колонны: принцип работы и рейтинг лучших моделей
При производстве спирта используют оборудование, в котором происходит нагрев браги или спирта-сырца, испарение и теплообмен между паром и жидкость. Колонна ректификационная – это как раз то приспособление, которое помогает получить достаточно чистый спирт.
Для промышленного производства применяют колонны высотой до 7–9 м. В домашних условиях такое оборудование просто некуда поместить, да и стоит оно дорого. Поэтому используют более низкие колонны. По сути, это те же самогонные аппараты, которые могут работать в режиме дистилляции и ректификации.
Принцип работы
Внешне колонна представляет собой длинную трубу. По ней пар из перегонного куба поднимается, охлаждается, частично конденсируется в виде флегмы. Наиболее легкие пары спирта проходят дальше, а жидкость стекает вниз. В этом и состоит принцип работы ректификационной колонны.
Она разделяет спиртосодержащую жидкость на разные по температуре кипения фракции, и на выходе получается 96–97% спирт без постороннего запаха и вкуса.
Чтобы процесс конденсации проходил эффективнее, внутри колонны помещают специальные металлические насадки или тарелки. Могут устанавливать дефлегматор, охлаждающий пар. Чем интенсивнее флегма будет контактировать с паром, тем крепче и чище получится напиток на выходе.
Как выбрать колонну
Преимущество первого варианта – есть комплект готового к работе оборудования.
Второй вариант позволяет постепенно выбирать оптимальные для пользования детали, из которых собирается аппарат.
Покупая колонну, надо учесть ее высоту, подготовить место для установки. Изучают характеристики изделия, продумывают способы нагрева емкости и подвода воды для охлаждения.
Среди параметров ректификационной колонны наиболее важны:
При любой покупке принимают во внимание цену. Если она не устраивает, то стоит задуматься. Может, лучше покупать части аппарата по отдельности, чем потратить деньги на недорогое, но малоэффективное изделие.
Обзор 10 самых популярных моделей
Вопрос, какая лучше ректификационная колонна, довольно сложный. Самым распространенным в домашних условиях считается царга 1,5 дюйма (38 мм). Более продвинутые винокуры предпочитают 2 дюйма и более. Аппарат с кламповыми соединениями можно совершенствовать, удлинять колонну дополнительной царгой, диоптрами.
Союз 1,5
Булат Богатырь
Крышка с биметаллическим термометром закрепляется винтовыми зажимами, предусмотрена заливная горловина. Высота в сборе 1,03 м. При объеме куба 21 л цена составляет от 16 000 р.
Добрый жар Маяк 20 л
Феникс Сириус Про
WEIN ReForm
Лидер 30 л, с диоптром
КОЛОННЫЙ ЛЮКС-4, Мастерская застолья
Brendimaster XO
Алковар УБК 60
ЧЗДА Горилыч 20/300/t
Под какие задачи подходят аппарат с колоннами
Практически все самогонные аппараты колонного типа можно использовать как дистилляторы и как ректификаторы. Тем, кто только начинает заниматься самогоноварением, лучше приобрести полный комплект оборудования, готового к работе. Можно остановить свой выбор ректификационной колонны для дома на модели типа Союз 1,5 и Феникс Сириус с царгой 1,5 дюйма. Надежным считаются аппараты марки ЧЗДА, WEIN.
Более опытным пользователям подойдут колонны с царгой на 2 дюйма. Можно подобрать колонну отдельно под конкретный бак – так предлагает Мастерская застолья. Или дооснастить необходимым оборудованием имеющийся самогонный аппарат. В этом случае даже в домашних условиях за 2 перегонки реально получить из браги спирт крепостью 96%.
Автор: Екатерина Листопадова,
специально для Tonnasamogona.ru
Полезное видео о принципах проведения ректификации
Насадочные и тарельчатые колонные аппараты
Насадочные колонныприменяют при атмосферном давлении и вакууме. Также применяются при разделении при условиях низкого давления, при сильно пенящихся системах. Пена накапливаясь на тарелке, может подняться на выше лежащую тарелку и может произойти захлебывание. Для систем, вызывающих коррозию металла также применяют насадки, при этом их изготавливают из коррозионно-стойкого материала (керамика или пластмасса). При использовании насадочных колонн с большим диаметром эффективность разделения снижается. Все большую популярность приобретает использование чередование тарелок и насадов.
НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫ, колонные аппараты, предназначенные для интенсификации тепло- и массообмена и обеспечения однородных гидродинамич. условий проведения хим.-технол. процессов. С этой целью часть объема Н.а. заполнена слоями твердых тел разл. размеров и формы-неподвижными и подвижными насадками, к-рые служат для создания развитой пов-сти контакта между взаимодействующими потоками в гетерог. системах, гл. обр. газ (пар)- жидкость.
В Н.а. неподвижная насадка засыпается на опорные решетки, имеющие отверстия для стока жидкости и прохождения газа (рис. 1). Жидкость подается на насадку сверху при помощи спец. распределит.устройств. По всей высоте насадки равномерное распределение жидкости невозможно, что объясняется т.наз. пристеночным эффектом-большей плотностью загрузки насадки в центр. части аппарата, чем около его стенок, вследствие чего жидкость стремится растекаться в направлении от центра к периферии. Для предотвращения этого и улучшения смачивания насадки ее зачастую укладывают не сплошь на всю высоту, а отдельными слоями (секциями) высотой 1,5-3,0 м и под каждым из них, кроме нижнего, размещают направляющие устройства.
Газ и жидкость движутся, как правило, противотоком; в промети используют также Н.а. с прямоточным (нисходящим) движением фаз при высокой скорости газа (до 10 м/с). В слое насадки жидкость стекает по ее элементам гл. обр. в виде тонкой пленки, и пов-стью контакта фаз является в осн. смоченная пов-сть насадки, поэтому Н.а. можно рассматривать как разновидность пленочных аппаратов. При перетоке жидкости с одного элемента насадки на другой жидкая пленка разрушается, и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит в виде струй и капель через расположенные ниже элементы насадки, а нек-рое кол-во задерживается в ней вследствие смачивания пов-сти и скопления в узких каналах, образуемых соприкасающимися насадочными телами, что приводит к увеличению гидравлич. сопротивления и снижению эффективности массообмена.
РИС. 1. Насадочный аппарат: 1-неподвижная насадка; 2-опорные решётки; 3,4- соответственно распределители и перераспределители жидкости.
взвешенном (псевдоожиженном) состоянии. Положение слоя взвешенных элементов фиксируется ниж. (опорной) и верх. (ограничительной) решетками. В аппаратах с неск. слоями насадки верх.решетка нижерасположенного слоя служит опорой для вышеразмещенного. Высота слоя насадки в неподвижном состоянии (без газового потока) 0,2-0,3 м, расстояние между решетками 1-1,5 м. Для улучшения контакта между газом и жидкостью в аппаратах большого диаметра пространство между решетками разделяют вертик. перегородками на прямоугольные или секторные отсеки. С целью улучшения распределения жидкости и уменьшения брызгоуноса предложены конич. аппараты, в к-рых сечение возрастает по ходу газа. Аппараты с подвижной насадкой могут функционировать при больших скоростях газа без захлебывания и обеспечивают более высокий коэф. массопередачи, однако характеризуются большим гидравлич. сопротивлением, значит.брызгоуносом и износом насадочных тел.
Для эффективной работы Н.а. насадки должны удовлетворять след.осн. требованиям: иметь большую пов-сть, хорошо смачиваться орошающей жидкостью, оказывать малое гидравлич. сопротивление газовому потоку, равномерно распределять орошение, быть стойкими к хим. воздействию газа и жидкости, обладать малой материалоем-костью и высокой мех. прочностью, иметь невысокую стоимость. Насадочные тела изготовляют обычно из металлов, стекла, керамики, пластмасс, дерева и загружают в аппараты навалом (нерегулярные насадки) либо укладывают или монтируют в определенном порядке, в частности в жесткую структуру (регулярные насадки).
Элементы нерегулярных насадоквыполняют в виде колец, спиралей, роликов, шаров, полусфер, седел и др. (рис. 2). Наиб.распространены кольца Рашига с высотой, равной диаметру. Известны модификации этой насадки с лучшими характеристиками, напр. кольца Палля и Лессинга. Среди седловидных насадок особенно широко применяют седла Берля, а также насадки Инталлокс. В лаб. условиях используют насыпные сетчатые насадки типа колец Барада, пластмассовые розетки Теллера, насадки из проволочных геликоидов. В ряде случаев применяют кусковые насадки из кокса, кварца и т. д. Для аппаратов с подвижной насадкой, как правило, используют полые или сплошные шары из полиэтилена и др. пластмасс, а также из пористой резины.
Регулярные насадкив отличие от нерегулярных характеризуются низким гидравлич. сопротивлением и более высокой пропускной способностью. Простейшая регулярная насадка-хордовая, представляющая собой ряд деревянных брусьев, закрепленных на нек-ром расстоянии друг от друга. Плоскопараллельная насадка изготовляется в виде набираемых из металлич. листов пакетов, обычно устанавливаемых один на другой “крест-накрест”. Сетчатые насадки м.б. пакетными (типа Зульцера и др.) и складчатыми, напр. в виде кубиков. Значительно проще в изготовлении, монтаже и эксплуатации рулонные сетчатые насадки типа Гудлоу, Стедмена и т. п., выполненные из сетчатых лент спец. плетения либо из гофрированной сетки, к-рая скатана в рулон диаметром, равным диаметру аппарата. Использование таких насадок позволяет существенно снизить влияние пристеночного эффекта и упростить сборку Н.а.
Н.а. обладают высокими разделительной способностью смесей на компоненты и производительностью, а также сравнительно низким гидравлич. сопротивлением, просты в изготовлении, надежны в работе. Недостатки: трудность отвода теплоты, выделяющейся при контакте взаимод. потоков, и плохая смачиваемость насадки при малых плотностях орошения. Н.а. широко применяют в лаб. практике, хим. и смежных отраслях пром-сти для проведения хим, и массообменныхпроцессов, сепарации брызг из газовых потоков и т.д.
ТАРЕЛЬЧАТЫЕ АППАРАТЫ, массообменные вертикальные колонные аппараты, снабженные расположенными одна над другой поперечными перегородками, или тарелками, с помощью к-рых по высоте колонны осуществляется многократный дискретный контакт газа (пара) с жидкостью. Организованное движение фаз на тарелках м. б. прямо-, противо- или перекрестноточным, а также смешанным при общем противотоке фаз по колонне (газ либо пар поднимается вверх, жидкость стекает вниз).
Эффективность тарелок любых конструкций в значит. степени зависит от способов контактирования фаз наих пов-сти. Различают барботажный и струйный гидродинамич. режимы работы тарелок. В барботажном режиме на тарелках поддерживается слой жидкости (сплошная фаза), через к-рый барботирует восходящий поток газа (дисперсная фаза), распределяясь в жидкости пузырьками (см. также Барботирование). С повышением нагрузок по газу происходит инверсия фаз, при к-рой в сплошной (газовой) фазе распределена в виде капель и струй дисперсная (жидкая) фаза; такой режим наз. струйным.
Аппараты с барботажными тарелками. В барботажном режиме работают ситчатые, колпачковые, клапанные (рис. 1), а также провальные тарелки. Для тарелок первых трех типов барботаж газа и движение жидкости происходят в условиях перекрестного тока благодаря равномерно распределенным на плато тарелок их элементам (отверстиям, колпачкам, клапанам) и наличию переливных устройств (переливных и приемных карманов); задержка жидкости задается высотой переливной перегородки (10-100 мм). Своб. сечение (суммарная площадь всех отверстий или щелей) для прохода газа составляет 1-30%, а площадь, занимаемая переливными устройствами, – ок. 20% от площади поперечного сечения колонны. На провальных тарелках реализуется противоточный контакт фаз.
Скорость газового потока на каждой тарелке должна быть такой, чтобы жидкость не “проваливалась” через отверстия (щели) на нижележащую тарелку; для предотвращения снижения эффективности массопереноса должны отсутствовать также байпасные (не контактирующие с газом) потоки жидкости по плато тарелок.
Ситчатыетарелки (рис. 1,а) имеют перфорир. плато с диаметром отверстий (щелей) 0,8-20 мм. Для них характерно динамич. взаимод. газа с жидкостью, при к-ром “провал” отсутствует и реализуется ее переток по плато (напр., в ситчатых экстракторах).
Колпачковые тарелки (рис. 1,б) имеют колпачки разл. формы, снабженные прорезями в виде зубцов, проходя между к-рыми, газ (пар) диспергируется, что увеличивает нов-сть его контакта с жидкостью. Эти тарелки также работают в беспровальном режиме и характеризуются более широким по сравнению с ситчатыми тарелками диапазоном нагрузок по фазам.
Клапанные тарелки (рис. 1,в) позволяют изменять своб. сечение установкой на их плато подвижных круглых или прямоугольных клапанов. Высота их подъема увеличивается с ростом скорости газа и регулируется спец. ограничителями либо весом клапана.
Провальныетарелки не имеют переливных устройств, их плато перфорировано круглыми, квадратными и др. формы отверстиями диаметром 20-100 мм. Через эти отверстия периодически или одновременно проходит газ и стекает (“проваливается”) жидкость.
Тарелки с продольно-поперечным секционированием(рис. 1, г) имеют две зоны контакта фаз: бар-ботажную и дополнительную (пленочная зона), создаваемую за счет специально организованного слива жидкости с одной тарелки на другую (двухщелевое цилиндрич. переливное устройство с отбойным направляющим диском). Газ после барботажа контактирует с жидкостью в пленочной зоне.
Тарелки с продольным секционированием (рис. 1, д). Установкой вдоль направления движения жидкости перегородок достигается секционирование на лотко-образные элементы, между к-рыми также могут перераспределяться фазы
Рис. 1. Барботажные и струйные тарелки: а-ситчатая; б-колпачковая; в-клапанная; г-с продольно-поперечным секционированием и двумя зонами контакта фаз (А-одноэлементная, Б-семиэлементная); д-чешуйчатая с продольным секционированием жидкостного потока (показана часть плато тарелки). Элементы тарелок: 1-корпус аппарата; 2-плато; 3, 14-переливная и секционирующая перегородки; 4, 5-переливной и приемный карманы; 6, 7-колпачок и прорези на нем; 8-патрубок; 9, 10, 11-клапан и ограничители его посадки и подъема; 12-двухщелевое цилиндрпч. переливное устройство; 13-отбойный направляющий диск; 15-чешуйки.
Распылительная колоннадля экстракции или абсорбции представляет собой полый цилиндр, снабженный распылителем. Для обеспечения лучших гидродинамических условий потоков и расслаивания фаз в колонне существенное значение имеет конструкция верхней и нижней частей ее.
На рисунке 6-1 показаны некоторые типы распыливающих абсорберов, выполненных в виде полых колонн (1,2). Газ в них движется обычно снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны распылители с направлением факела распыла сверху вниз (рис 6-1,а) или под некоторым углом к горизонтальной плоскости (рис 6-1,б).
Во многих случаях, особенно при большой высоте колонны, распылители располагают в несколько ярусов. При этом факелы распыла направляют сверху вниз или под углом к горизонтальной плоскости (см. рис 6-1,б) либо снизу вверх (3,4). Применяют также комбинированную установку распылителей часть факелом вверх, а часть – факелом вниз.
Рис.6-1. Полые распыливающие абсорберы: а – факел распыла направлен вниз; б – факел распыла направлен под углом (двухрядное разложение форсунок);
в – с пережимом в нижней части.
Основной недостаток полых абсорберов – невысокая эффективность, обусловленная перемешиванием газа и плохим заполнением объема факелом распыленной жидкости. Кроме того, расход энергии на распыление жидкости довольно высок(0,3-1 кВт*ч на 1 т распыляемой жидкости). Из-за указанных недостатков полые абсорберы имеют довольно ограниченное применение. Это объясняется еще и тем, что в настоящее время еще не разработаны методы расчета и проектирования полых абсорберов, а влияние факторов на их работу недостаточно выяснено.
Поверхность контакта фаз в поверхностных абсорберах создаётся за счёт фиксированной поверхности: либо зеркала жидкости (собственно поверхностые абсорберы), либо текущей плёнки жидкости (плёночные абсорберы), то есть поверхность контакта фаз в аппарате в известно степени определяется площадью элемента аппарата (например, насадки), хотя обычно и не равна ей.
Поверхностные абсорберы обычно выполняют из керамики и используют при выделении растворимых компонентов и одновременном отводе тепла; их применяют ограниченно. Пленочный абсорбер работает при прямотоке и противотоке газа и жидкости.
Эти аппараты можно разделить на следующие типы:
1.Поверхностные абсорберы с горизонтальным зеркалом жидкости;
2.Насадочный абсорбер (с неподвижной насадкой);
