Ректификационные колонны (самодельные)

20-30 в час? это малая??
Emercom, 05 Сент. 08, 22:27

малая , малая хотя ...
в квартире не поместится
малая она в промышленных масштабах, спрашивающий подумал что на форуме о домашних установках кто либо разрабатывает малую промышленую

Здравствуйте,други!
Такой вот вопрос. Доделываю колонну, параметры: L=1,5 м, d(вн)=35мм, наполнитель заводской, дефлегментатор - термос 0,5 л, в качестве холодильника использоваться будет внутренняя колба. На какую производительность я могу рассчитывать и как ее правильно определить. Забыл уточнить, термометра два, в дефлегментаторе и на 1/3 колонны.

... наполнитель заводской ...Al58, 20 Сент. 08, 08:33

Какой именно и какого размера? Именно насадка определяет максимальную пропускную способность колонны для каждого диаметра. Строго говоря, она определяет максимальную скорость пара, при которой еще возможен возврат флегмы в куб.

Наилучшим вариантом для твоего сечения трубы будет спирально-призматическая насадка с диаметром намотки 3,5-4 миллиметра. При такой насадке можно довести скорость пара без захлёбывания колонны до 1.2 м/с. Эта скорость обуславливает количество спирта, которое может колонна принять из куба за единицу времени для каждой спиртуозности кубового пара.

Давай будем реалистами и посчитаем количество спирта, выходящего из куба при скорости пара не 1.2, а 1 метр в секунду.


При твоём диаметре сечение трубы составляет 9,6 см2, значит при скорости пара 1 м/с, его попадёт в колонну 3.46 м3 за час.

Приводя к нормальным условиям, получаем для начальной и конечной стадии ректификации:
при спиртуозности кубового раствора 40% (пар 80%, температура 84^оС) - 2.73 м3/час,
при спиртуозности кубового раствора 10% (пар 55%, температура 93^оС) - 2.66 м3/час.

Эти объемы пара имеют разную плотность и разное количество спирта.
В первом случае плотность равна 1.15 кг/м3, значит из куба в час выйдет 3.14 кг смеси. Массовое содержание спирта при 80% объемных - 0.73 , значит эта смесь содержит 2.3 кг, или 2.83 литра спирта.
Во втором случае плотность 0.9, массовая доля спирта -  0.34, значит спирта будет выходить из куба 1.01 л/час.

Но не весь спирт, вышедший с паром из куба, попадает в отбор. Часть его вместе с флегмой возвращается обратно в куб.
80%-ному пару соответствует 40%-ная флегма, значит возврат спирта в куб составит в начале ректификации ровно половину, и максимальная производительность в начале ректификации может составить 1.4 литра в час.
55%-ному пару соответствует 10%-ная флегма, значит до отбора может дойти только 45/55 вышедшего из куба спирта, или 0.83 л/час.

Это часовые максимумы. В среднем можно для расчетов можно принять 1 литр литр в час.

Если объем твоего куба будет расчитан - допустим - на суточную ректификацию, можно посчитать суточную производительность. Это будет не 24 литра, а не более семи.

Первые 5% спирта будут неисправимо испорчены головами, и чтобы максимально сконцентрировать примеси в минимальном количестве спирта, отбор нужно будет вести с производительностью 1/5-1/10 от нормального.
Последующие 20% будут несколько подпорчены головами и промежуточной фракцией. В принципе это неплохой спирт, но лучше его ректифицировать повторно. Для того, чтобы последующий спирт был безукоризненным, отбор этих процентов лучше вести на половинной производительности.
Последующие 60% отбора можно будет получить на полной производительности, так как головные и промежуточные примеси уже отсечены, а хвосты еще далеко.
Получая следующие 10% спирта, нужно снова снизить отбор до 1/5, ибо хвосты уже "сидят на хвосте". Многие замечают, что этот спирт самый чистый.
С оставшимися 5% стоит попрощаться навсегда. Их количество не заслуживает того времени и затрат ресурсов, которые придётся потратить на их получение.

Считаем общий выход и время.
Первые 5% отбираем со скоростью 1/10 от нормы, значит это займёт столько же, сколько и 50% при полном отборе. Запишем 50 единиц времени.
Следующие 20% - с половинной скоростью, запишем 40 единиц.
Затем 60% "честные", пишем 60.
И последние 10% с 1/5 - 50 единиц времени.
Общее время ректификации - 200 единиц времени, которые соответствуют 20 часам. Четыре часа займет сборка системы, подключение проводов и шлангов, нагрев куба до кипения, работа колонны на себя, первый захлёб и прочие предварительные мероприятия.
Значит 1 единица это 0,1 часа.
То есть отбор голов займёт 5 часов, отбор нехорошего спирта - 4 часа, отбор нормального спирта будет продолжаться 6 часов, а отбор великолепного предоконечного спирта - 5 часов.
Итого за сутки ты получишь 0,5 литра головной фракции на технические нужды, 2 литра спирта отложишь для последующей ректификации, для себя, любимого, получишь 6+1 = 7 литров, а поллитра потеряешь с кубовым остатком и утечками. И всё это из 10 литров спирта в кубе, который в виде 40%-ного самогона займёт 25 литров, которым потребуется куб  30-35 литров. Больше суток ректифицировать не рационально. Меньше - тоже, ибо тогда подготовительные работы занимают времени больше, чем сама ректификация.

Что-то мне подсказывает, что такой поток информации это уже перебор. Закругляюсь.

С оставшимися 5% стоит попрощаться навсегда. Их количество не заслуживает того времени и затрат ресурсов, которые придётся потратить на их получение.Игорь, 20 Сент. 08, 13:11

Да практически весь спирт будет сидеть в самой колонне.
Можно не укручивая флегмовое в запредельные высоты, отобрать эти 5% с хвостами, и добавить в следующую порцию браги.

Спасибо, Игорь, за исчерпывающую информацию. Насадка спирально-призматическая именно того диаметра 3 - 4 мм, куб правда пока поменее, 15 л. Для ректификации спирта применяю СС 40 %, так что если я правильно понял, на производительность 1л/час я рассчитывать могу. Колонна у меня уже есть, производительностью 350 мл/час. так что некоторый опыт уже имею. Вот именно производительность меня и не удовлетворяет. Убиваешь целый день,а результат 3 л продукта, маловато. Только что закончил испытаное новой колонны при помощи воды, выявил некоторые недостатки, за неделю думаю устранить, а в следующий выходной проведу испытание уже в боевых условиях. Еще раз спасибо.

В куб 15 литров ты зальешь 12 литров самогона и на выходе получишь за вычетом голов и неизбежных потерь 4.5 литра спирта. Но на это всё равно уйдет целый день. Увеличение часовой производительности втрое приведет к реальному увеличению выхода продукта всего на 50%. Вот такие пироги.

15 литров - это полезный объем куба, реально 20 л, можно попробовать и литров 18 залить. А насчет времени, экономия получиться за счет непрерывности процесса и сокращения времени разогрева, в куб вмонтировано 2 ТЭНа 1,25 кВт с плавной регулировкой. Разогреваем на полной мощности, а затем уменьшаем до нужного значения, скажем, 1 кВт. Да и на улучшение качества продукта тоже рассчитываю за счет лучшего разделения. Сейчас у меня колонна "Прагматехник", РУМ-035.
А испытания проводил простой водой, залил 15 л в емкость, нагрел до кипения, с дефлегментатора пошла вода, наверное дистиллированная. Погонял в этом режиме, с целью проверки температурного режима, качества сборки и герметичности конструкции. Получилось для домашней сборки неплохо, протечек нигде не было, хотя все спаяно при помощи газовой горелки и 100 ваттного паяльника. Да и продукты пайки вывести из трубы, пропарить насадку и трубу думаю не лишнее. В-общем, результаты испытания меня вполне удовлетворили, хотя одно слабое место обнаружил. При увеличении давления охлаждающей воды начинает подтекать между корпусом и верхней крышкой термоса, к которую впаяны трубки для воды. Попробую загерметизировать доступными средства, не получится, просто пропаяю. Фото пока нет, как появятся - выложу.

... одно слабое место обнаружил. При увеличении давления охлаждающей воды начинает подтекать между корпусом и верхней крышкой термоса...Al58, 22 Сент. 08, 08:42

Ну ты, блин, даёшь! Какое увеличение давления? Зачем? Это не простая перегонка, при которой нужно дать воды побольше. Это дефлегматор. Тут - только конденсация паров, а охлаждать жидкость не нужно, даже вредно. Но это-лирика. Возвращаемся к физике.

Физика в том, что из дефлегматора вода должна унести мощность, которую ТЭН отдал в куб, минус потери тепла. Допустим, ты сделаешь супер-колонну, и ректификация пойдёт при полной мощности в 2,5 кВт. Значит в секунду вода должна будет унести максимум  2500 джоулей тепла. По моим наблюдениям оказалось, что оптимальная температура воды на выходе из дефлегматора составляет 50-60 градусов. При воде на входе с температурой 10-20 градусов, минимальный перепад составит 30 градусов. На этой величине и остановимся.
Итак,
Q = CmdT, где
Q - количество тепла в ждоулях, C- удельная теплоёмкость воды, 4200 Дж/(кг-градус), m - масса воды, нагреваемая этим количеством теплоты, dT - разница температур воды.

Мы ищем массу воды.
m = Q/(CdT) = 2500/(4200x30)= 0.02 кг. 20 миллилитров
Такое количество воды надо будет пропускать через дефлегматор за секунду. Это 1.2 литра в минуту И это при мощности 2,5 кВт.
Если мощность составит 1 кВт, поток воды можно будет уменьшить в 2,5 раза - до поллитра в минуту.

А теперь пришло время для очень простого эксперимента. Подключи к воде дефлегматор, и зуни шланг в бутылку 1/2 литра. Посчитай за сколько времени эта бутылка наполнится и сделай вывод о необходимости увеличения давления воды. Кстати, если опустить трубку выпуска воды достаточно низко, можно наблюдать интересную картину. при правильно отрегулированом охраждении при наличии микродырочек в пайке, они начинают засасывать воздух, так как водяная рубашка дефлегматора работает в условиях разрежения.

Может, я, конечно, и не дока в расчетах, но меня попросили поделится результатами испыитания, я и поделился. Слабое место в моей конструкции - стык между корпусом термоса и верхней крышкой. На мой взгляд, вода при увеличении давления должна вырывать шланги, патрубки и т.д., а никак не сочится в стык. И это все что я хотел сказать. А за расчеты СПАСИБО!

Al58 Я при сборке родную пробку от термоса не использовал. сразу накрутил стаканчик, предварительно промазав резьбу герметиком.

Может, я, конечно, и не дока в расчетах, но меня попросили поделится результатами испыитания, я и поделился. Al58, 22 Сент. 08, 10:06

Да не обижайся. У меня была похожие грабли с дефлегматором, и я привел расчет, который меня в то время успокоил. Дефлегматор не должен работать под опасным для него давлением. Для этого нужно вставить во входную трубку дроссель - затычку с отверстием 1-1,5 мм.

Кстати, какой наружный диаметр стыка, который "заплакал"? У меня диаметр закапавшего стыка был 23 см, и я вычислил, что при давлении в рубашке всего 0,5 кг/см2, разрывающее усилие на стык составит более 200 килограмм. Хорошо, что он только потёк, а не разорвался совсем.

Да я собственно и не обижаюсь, я весьма  благодарен за исчерпывающую информацию. Поняно, что опыта в этой области у меня еще маловато, да и теоретическая подготовка хромает. Я поэтому и спросил по поводу своей колонны, чтобы хотя бы ориентировочно знать на что она способна. можно было бы все это найти методом проб и ошибок, но чего-то не хочется. Намучился с ее изготовлением, процесс изготовления длится уже более полугода, пока все нашел, замордовался. Поэтому хотелось начать ее опытную эксплуатацию с минимальными потерями времени. Ну а диаметр стыка довольно большой - 60 мм. Сегодня вечер посвятил небольшим доделкам, завтра после работы планирую испытания по твоему методу, проверю на минимальную и максимальную пропускную способность системы охлаждения.

... диаметр стыка довольно большой - 60 мм... Al58, 22 Сент. 08, 21:45

Новая информация для расчетов. Диаметр стыка - 6 сантиметров. Площадь поверхности, воспринимающей давление 6х6х3,14/4= 28 квадратных сантиметров. Если внутри давление будет 1 кг на квадратный сантиметр, то усилие, разрывающее стык, составит 28 килограмм. Это то же самое, что и подвесить за припаянную часть три ведра воды. Не удивительно, что подтекает. Ты пока недостаточно насобачился паять. Но опыт и практика - великое дело. Дерзай! Удачи.

Ты правильно делаешь, что спрашиваешь. А я специально достаточно подробно объясняю что и как считаю. Может эти расчеты не блещут точностью, но они дают возможность получить некоторую ясность с том, что происходит. Другой раз ты и сам сможешь все посчитать.

Спасибо за новую информацию. По поводу моей насобаченности по поводу пайки вывод несколько скоропалительный, мой опыт в этой области более 30 лет, правда в сфере радиолюбительских конструкций. Испытание не выявило не одного паяного стыка плохого качества. А стык не паяный, просто крышка термоса накручена с уплотнением из ленты ФУМ на свое родное место, а в крышку впаяны трубки для воды. Не хочется пока делать все намертво, есть мысли немного все передалать.

Мильён пардонов.
Скоропалительный вывод о пайке был сделан из-за неверного толкования твоей фразы "Поняно, что опыта в этой области у меня еще маловато".
А "более 30 лет"... блин... Все одними тропами ходим. На Станцию Юнюх Техников я впервые пришел  примерно в 1976 году. Значит в этом году надо было отметить 32 года моего знакомства с паяльником. Да и День Парижской коммуны даром прошел". Склероз...

Во-во, и мое знакомство с этим "пыточным" струментом состоялось где-то в эти же годы, правда, самостоятельное. Увы, никаких станций в наших диких местах не было и нет до сих пор. Приходилось и самому вести радиолюбительский кружок. И позывной радиолюбительский до сих пор есть. А фраза была общей, по поводу опыта производства напитка, гордо зовущимся "СПИРТ".
А билет комсомольский лежит в домашнем архиве, рядом с пенсионным удостоверением.

Всем привет! А что можете сказать по поводу вот такой конструкции http://spirt-zavod.narod.ru/ris2.html какое качество спирта можно получить из ентого аппарата?

Приходилось и самому вести радиолюбительский кружок. И позывной радиолюбительский до сих пор есть. Al58, 23 Сент. 08, 09:53

Эта карма.
Наверное каждый,кто знает, чем QRZ отличается от QTH, кто хоть раз в жизни получил или отправил QSL-карточку, рано или поздно начинает гнать самогон.
Я до индивидуального позывного не дошел, но UK5FBV и UK5FBY помню до сих пор, а когда слышу морзянку, начинаю судорожно оглядываться в поисках карандаша.

А что можете сказать по поводу вот такой конструкции http://spirt-zavod.narod.ru/ris2.htmlwww-ura, 23 Сент. 08, 11:44

В марте этого года коллега Дмытрусь задавал такой-же вопрос по очень похожей конструкции.
[сообщение #695] . Она отличается от той, о которой говоришь ты, только способом дефлегмации, а "почерк" эскизов явно указывает на то, что их чертил один человек.
Я тогда высказал свои соображения по её работоспособности. Они есть в следующем после Дмытруся сообщении, в абзаце "По схеме колонны Виктора". В принципе моё мнение за эти пол-года не изменилось.

Игорь, наше общение несколько вышло за пределы темы. Аську я твою подсмотрел, может как-нибудь пообщаемся, правда, существенная разница во времени. Есть еще вопрос по поводу измерения давления в кубе. Насколько я понимаю, во время процесса давление менятся не должно, а его повышение говорит о том, что случилось что-то нехорошее. А абсолютная величина давления в данном случае нас не особо интересует. Это я к тому, что полчаса назад принес в кабинет манометр от тонометра в полуразобранном состоянии (побывал в женских руках), подправил ось, собрал, дунул в трубку, стрелка отклоняется. Сейчас в раздумье, не приспособить ли его на свой аппарат?

.... по поводу измерения давления в кубе. Насколько я понимаю, во время процесса давление менятся не должно ... манометр от тонометра в полуразобранном состоянии ... Al58, 23 Сент. 08, 12:47

Пока для меня этот вопрос не до конца ясен. Возможно нужно как-то изменять давление в кубе в зависимости от различных параметров процесса. Как именно и от каких параметров не знаю. Но уж точно нельзя бросать это дело на самотёк. Мизерный избыток или недостаток нагрева куба приводит в медленному, но верному изменению давления и нарушению процесса. Поэтому я предпочитаю стабилизировать давление в кубе. Для визуального наблюдения я использую .... манометр от тонометра (точно карма), а для его поддержания - немного переделанный датчик-реле давления от бытовой стиральной машинки.
Стабильное давление в кубе обеспечивает более-менее стабильную скорость пара в насадке, а это наверное есть хорошо.