Вода подается на насадку или крайнюю верхнюю тарелку, а с нижней части колонны (крайней нижней тарелки) поступает в кипятильник. Поток пара, который возникает при кипении кубовой жидкости, проходит через колонну, захватывая с собой пары органических примесей, и доставляет их в верхнюю часть колонны. Отсюда по трубопроводу пар направляется в холодильник-конденсатор, где, превратившись в жидкость, стекает в приемник.
Между верхней частью колонны и холодильником-конденсатором находится дефлегматор (иногда он может быть встроен в саму колонну). В дефлегматор, принудительно охлаждаемый водой, попадает пар, прошедший снизу вверх всю колонну. В дефлегматоре значительная часть пара конденсируется и снова стекает в верхнюю часть колонны. Такой сконденсированный пар называется
Спирт-ректификат, получаемый с помощью ректификационного аппарата, не содержит ни альдегидов (первач, головная фракция), ни сивушных масел (хвостовая фракция).
По сравнению с самогонным аппаратом устройство ректификационного аппарата сложнее. Хотя изготовить ректификационный аппарат можно и самостоятельно, настоятельно не рекомендуется этого делать – цена бытового ректификационного аппарата не намного выше хорошего самогонного аппарата, а профессиональный расчет параметров колонны (насадки, тарелок, дефлегматора) делает покупной аппарат заведомо более производительным в сравнении с любым самодельным.
Скорость процесса ректификации регулируется величиной потока воды, подаваемой в дефлегматор. Для получения спирта-ректификата необходимо поддерживать определенную скорость, установленную руководством по эксплуатации аппарата. Если скорость отбора дистиллята повысить, крепость и чистота продукта понизятся.
В определенных пределах скорость отбора дистиллята можно регулировать (в зависимости от желаемого качества).
Однако имеется некоторая предельная скорость движения пара, при достижении которой флегма попадает в куб медленнее, а затем и вообще останавливается, скапливаясь в верхней части колонны.
Такое нарушение процесса называют захлебыванием. Его можно отследить по резкому перепаду давления в колонне, постороннему шуму, возникновению булькающих звуков. Чтобы избежать захлебывания, нужно четко следовать правилам, изложенным в инструкции по эксплуатации ректификационного аппарата.
Скорость пара внутри колонны определяется, помимо скорости поступления флегмы, геометрией контактных элементов (насадки или тарелок). Обычно скорость пара поддерживается в интервале от 0,5 до 1,2 м/с. Максимальная пропускная способность ректификационного аппарата определяется как частное от деления предельного расхода пара на единицу площади полного сечения колонны. Эта величина зависит от строения контактных элементов колонны и находится в диапазоне 2000–7000 (кг/ч)/м2
.Эффективность ректификационных аппаратов в значительной мере реализуется вблизи состояния захлебывания. Обычно колонны разрабатывают таким образом, чтобы основной рабочий режим был предельно приближен к максимальной пропускной способности колонны.
Ректификационный аппарат можно нагружать только до предельно допустимой технологической мощности, указанной в инструкции по эксплуатации. Увеличение предельной мощности увеличит скорость движения паров в колонне и неизбежно приведет к захлебыванию.
Захлебывание колонны может произойти и в нормальном режиме при допустимой технологической мощности. Это может случиться, например, в результате засорения пеной нижней части ректификационной колонны. Такое засорение весьма вероятно, если куб (испарительная емкость) заполнен перегоняемой жидкостью более допустимого объема (обычно 2/3).
С высокой вероятностью захлебывание происходит при увеличении напряжения в сети. Скачок напряжения повышает тепловую мощность трубчатого электронагревателя – и колонна перегревается. Кроме того, захлебывание возможно в результате заметного понижения атмосферного давления, что наблюдается в высокогорной местности. Очень часто также захлебывание возникает вследствие перегрева ректификационной колонны. Достаточно уменьшить нагрев – и аппарат станет функционировать исправно.
Встречаются и конструктивные ошибки ректификационного аппарата. Чаще всего эта проблема обнаруживается в колоннах, изготовленных своими руками. Устранить недостатки можно, переделав аппарат.
На рис. 2.3 изображен ректификационный аппарат, предназначенный для получения обычного самогона или спирта-ректификата с уровнем крепости до 96° в течение одного дистилляционного цикла.
Рис. 2.3.
Типовой ректификационный аппарат для бытовых нужд