Известно, что при работе с СПН увеличивая диаметр ректификационной колонны (для повышения производительности), необходимо увеличивать и ее высоту. Если этого не сделать, то разделение на толстой колонне ухудшится. Связано это с тем, что стекающая вниз флегма в трубе большого диаметра начинает собираться в "ручейки", вместо того, чтобы равномерно орошать всю рабочую поверхность насадки. Это резко ухудшает условия тепло- и массо-обмена между паром и флегмой и нарушает нормальную работу колонны.
Но высота колонны в домашних условиях ограничена. Поэтому ничего не остается, как для колонн диаметром больше 40 мм рекомендовать не СПН, а другие насадки - Зульцер и пр. Однако, они менее эффективны, имеют большую высоту ТТ и тоже не обеспечивают достаточную производительность при приемлемом разделении.
"Ручейки" в СПН не образовывались бы, если бы удалось предотвратить движение флегмы в поперечном направлении (Рис.1). Проще всего это сделать, разделив трубу вертикальной перегородкой на 2 (можно и больше) частей - Рис.2. Получим как бы 2 (3, 4,...) тонких трубы внутри одной толстой. Причем эти "трубы" почти идеально теплоизолированы.
Остается решить вопрос, как обеспечить разделение флегмы на отдельные потоки для подачи в каждую часть колонны. Я решил сделать рубашечный дефлегматор с механическим разделением флегмы на 3 потока - два для подачи в 2 половинки трубы, и еще один для отбора. К цилиндрической поверхности, на которой происходит конденсация пара, изнутри приварены направляющие. Их 3 штуки и они делят окружность в соотношении 2:2:1 (фото 3). Узел отбора также имеет 3 отсека, разделенные перегородками (фото 1,2). Два больших отсека имеют трубки для слива флегмы в колонну. Из малого отсека выведена трубка наружу, для отбора спирта. Кроме того, из малого отсека есть возможность возврата флегмы в обе половинки колонны - для этого имеются две дополнительных трубки-гусака.
Итак, если колонна работает на себя, конденсат заполняет все три отсека узла отбора и стекает по 4 трубкам-гусакам обратно: по двум в одну половину трубы, по двум - в другую. Если все сделано аккуратно и колонна вертикальна, то потоки должны быть равны.
Когда мы открываем кран отбора спирта, возврат флегмы в колонну из двух больших отсеков продолжается как ни в чем не бывало. Спирт отбирается только из малого отсека. Очевидно, что даже при полностью открытом кране ФЧ не может получиться меньше 4.
Котелок, конечно, получился не хилый. Я сфотографировал рядом три дефлегматора, многотрубный в центре. Справа - дефлегматор, достаточный для работы с колонной диаметром около 35 мм. Слева - тот, который я ставлю стандартно на 40 мм колонны, но он сделан с запасом по мощности (для эпюрации, гидроселекции и прочих штучек).
Вот, собственно, и всё. СПН я взял 4 х 4 мм. Колонну сделал для пробы из трубы Д=52 х 1,5 мм. Легко посчитать, что ее площадь такая же, как у двух труб Д=38 х 1,5 мм. Я рассчитывал, что удвоение площади даст мне возможность работать на подводимой мощности около 2-2,5 кВт и, соответственно, получить производительность не меньше 1,5 л/час, а то и 2 л/час. Так, в общем-то и получилось. Мощность индукционной плитки я как вначале поставил на максимум - 2 кВт, так больше и не трогал. Забавно было наблюдать в диоптр, как при работе колонны на себя вниз шли четыре струи, две более мощные, две послабее. При отборе товарного спирта кран был открыт полностью (две слабых струи исчезли). Единственный прокол был в том, что даже на 2 кВт мне не удалось получить скорость отбора больше 1,2 - 1,3 л/час - при таком ФЧ нужно подводить не меньше 2,5 кВт, да и куб получше теплоизолировать. Никаких признаков захлеба не было.
Качество спирта было вполне нормальное, головы и хвосты четко разделились. В общем, всё как обычно. Так что я не вижу проблем в том, чтобы в следующий раз взять трубу диаметром, скажем, 75 мм и разделить ее перегородками на 4 части. В дефлегматоре сделать 5 отсеков и т.д. И работать на 4-5 кВт!! без потери качества.
Собственно так я и планирую сделать - этот двухтрубник погонять немного и выставить на продажу в соответствующем разделе, после чего приняться за 4-трубник ;D.
Спасибо за внимание.
