Ректификация без колонны

Я как и все начанал тему самогоноварения с бидона от вакуумной дойки и шарового холодильника. С первого же выгона началась борьба за качество. Сначала аппарат получил две врезанные ТЭНы, затем простейший температурный регулятор на компараторах, каждый из которых управляет своим ТЭН и на своей температуре. Датчик температуры устанавливал и в куб и на его выходе, но наиболее эффективным оказалось контролировать температуру паров непосредственно перед холодильником. Качество заметно выросло, но нет предела совершенству. При установке шарового холодильника выше куба и достаточно длинном паропроводе обратил внимание, что крепость самогона значительно повышается. Стал думать над этим явлением и придумал паропровод сделать длинным, свернув его в спираль и теплоизолировав витки этой спирали. Спираль согнул из медной трубы диаметром 16мм длиной 3,5 м, предварительно набив песком, на оправке 100мм. Высота змеевика (5 витков) порядка 13,5 см.
Верхний виток спирали не теплоизолирован, а напротив на нем напаяны ребра для охлаждения, что позволяет формировать стекающую вниз по спирали флегму.
Получается следующая картина очистки:
поднимающийся из куба пар прогревает стенки медной трубки, более высококипящие фракции при этом конденсируются, отнятое при этом тепло через стенки трубки подогревает стекающую флегму, испаряя из нее низкокипящие фракции. Этот процесс показан на рисунке.
Температурный датчик прикрутил к трубке змеевика медной проволокой перед воздушным дефлегматором.
После изготовления такого змеевика даже с терморегулятором, у которого точность 2 градуса, стал из бражки сразу получать 80 градусный спирт. Но самогонный дух и вкус остались. Повторная перегонка резко их уменьшают, но пока до идеала не добрался. Сейчас задача - изготовить более точный термостат на DS18B20 и мелкопроцессорах. Если качеству это не поможет, буду удлинять змеевик в три раза.
Фото сейчас по рукой нет, завтра выложу.

Нечто подобное уже обсуждалось - "винт Архимеда в трубе" вывод: слишком мало тарелок, тепло-массо обмен недостаточен.

Если ты сам до этого допер - это здорово!
Колонна делает то же самое. Но в ней есть насадка, которая обеспечивает лучшее взаимодействие пара и жидкости и дефлегматор, который:
1. Автоматически стабилизирует температуру верхней части колонны.
2. Обеспечивает наиболее оптимальное (или близкое к нему) распределение температур во всех остальных частях колонны.
И то и другое получается автоматически, за счет того, что часть сконденсированного пара охлаждается и возвращается обратно в колонну (флегма).При этом происходит не только охлаждение верха колонны (примерно до температуры кипения спирта), флегма протекает всю колонну насквозь и управляет температурой во всех ее точках. По дороге она неоднократно переиспаряется и конденсируется вновь изменяя свой состав от почти чистого спирта (верх колонны) до почти чистой браги (низ колонны).

Насадка просто увеличивает эффективность взаимодействия флегмы и пара. У меня колонна высотой 90 см (и длиной, она прямая), дает на выходе 96-96.5 %об.

При такой организации не нужно никаких сложных регулировок, можно просто держать фиксированную (однократно подобранную) мощность в баке. Дефлегматор достаточно охлаждать постоянным потоком воды.

А терморегулятор-то тебе зачем? Он вовсе не нужен, более того - вреден (хоть ты и не сказал что, собственно, ты терморегулируешь). Температура браги в баке должна естественным путем расти от начальной, до почти 100*С при постоянном (или близком к нему) нагреве фиксированной мощностью. Температура дефлегматора - должна быть ниже 78, а лучше 40-50*С, ее точное значение - не важно. Что терморегулировать?
Вот мощность нагрева стабилизировать полезно.

А вот контролировать температуру пара перед дефлегматором нужно, и с высокой точностью, до десятых (а лучше сотых) долей градуса. По ней ты сразу видишь как работает твой агрегат, когда закончился спирт в браге и т.д. Эта температура равна температуре кипения выходного дистиллята, и, в нормальных условиях, имеет одно и то же значение (с точностью до сотых) в течение всей перегонки. Если она поплыла, значит спирт в браге закончился.

CoBell, былобы очень интересно увидеть фото.
Если правильно вник, то в перегоняется бражка в самогон, с крепостью на выходе 80%. А какая произволительность?

Селянин  сделал аналогичную конструкцию, назвал её спиральная колонна , только он использовал металопластиковую трубу. Думаю вам будет чем друг с другом поделиться

При такой организации не нужно никаких сложных регулировок, можно просто держать фиксированную (однократно подобранную) мощность в баке. Дефлегматор достаточно охлаждать постоянным потоком воды.

А терморегулятор-то тебе зачем? Он вовсе не нужен, более того - вреден (хоть ты и не сказал что, собственно, ты терморегулируешь). Температура браги в баке должна естественным путем расти от начальной, до почти 100*С при постоянном (или близком к нему) нагреве фиксированной мощностью. Температура дефлегматора - должна быть ниже 78, а лучше 40-50*С, ее точное значение - не важно. Что терморегулировать?
Вот мощность нагрева стабилизировать полезно.

А вот контролировать температуру пара перед дефлегматором нужно, и с высокой точностью, до десятых (а лучше сотых) долей градуса. По ней ты сразу видишь как работает твой агрегат, когда закончился спирт в браге и т.д. Эта температура равна температуре кипения выходного дистиллята, и, в нормальных условиях, имеет одно и то же значение (с точностью до сотых) в течение всей перегонки. Если она поплыла, значит спирт в браге закончился.
Rudy, 02 Февр. 09, 14:49

Я не покушаюсь на отмену ректификационных колонн. На мой взгляд, у РК есть минимум три недостатка: 1. довольно болшая высота; 2. опасность захлебывания по причине забитости сечения насадками; 3. сложности с очисткой колонны. Эти недостатки не позволяют использовать РК сразу для перегонки бражки.
Змеевик лишен именно этих недостатков, хотя делает тоже самое, процессы переиспарения и конденсации происходят по всей длине змеевика за счет высокой теплопроводности медной трубки, из которой он изготовлен и происходит это тоже автоматически. Температура на различных участках змеевика различна и соответствует условно отделяемой фракции.
Контроль температуры пара позволяет отобрать лишь фракции с определенной температурой кипения. Еще до того, как я сделал змеевик а только пользовался шаровым холодильником, изготовил простейший термостат, который поддерживал постоянной температуру пара на входе в холодильник. Такая несложная автоматизация не только улучшила качество самогона, но и позволила мне спокойно спать не опасаясь перелива банки, в которую собирался самогон. Эффект змеевика, когда я его изготовил, превзошел мои самые смелые ожидания. Я заливаю 10 л бражки в куб, включаю на разгон, подвожу тоненькой струйкой охлаждение, ставлю емкость для сбора головных фракций. Примерно через 20 мин начинается отбор головы. При достижении температуры датчика около 60 град один ТЭН отключается совсем (он выполнил функцию разгона). Второй ТЭН включается/отключается вторым компаратором, удерживая температуру пара около 80 град. Так как регулировка релейная,то процесс получается циклическим. После того как легкокипящие фракции собрались в банку, я жду еще два-три цикла, чтобы самогонка промыла остатки голов и меняю емкость. В таком состоянии про аппарат можно забыть и спокойно идти разрабатывать более точный термостат. Снимаю я его через сутки, отбор уже идет по несколько капель за цикл. Длительный процесс обусловлен довольно большой теплоемкостью меди время выключенного состояния раза в четыре больше времени включенного. Опыт работы с таким аппаратом показывает важность контроля температуры, думаю более точное измерение температуры и плавная регулировка нагрева позволят повысить и качество и производительность. А пока производительность =1,5 л 80-градусного самогона в сутки.
Прикладываю фото изобретенного мною лисипеда

Вот еще фото. Еще одно достоинство змеевика - его проще изготовить, чем ректификационную колонну.

Я не покушаюсь на отмену ректификационных колонн. На мой взгляд, у РК есть минимум три недостатка: 1. довольно болшая высота; 2. опасность захлебывания по причине забитости сечения насадками; 3. сложности с очисткой колонны. Эти недостатки не позволяют использовать РК сразу для перегонки бражки.
CoBell, 03 Февр. 09, 03:42

Высота
Если тебя устраивает выходная крепость 80% с соответствующими результатами, то, я думаю, что высота соответствующей колонны будет сантиметров 20-30, т.е. не выше твоего агрегата.
Опасность захлебывания
Если нет стабилизации давления в баке - то да. А если есть хотя бы простейшая автоматика (тот же прессостат) то никакой опасности нет, давление не превысит заданного даже если полностью заткнуть колонну. У меня рабочее давление - 5 см.вод.ст. - даже если насадка засорится захлеба не будет, уровень жидкости в колонне не превысит этих 5 сантиметров.
Засорение насадки
Вот тут ничего не могу возразить, что есть - то есть. И, конечно, трубку отмыть проще, хотя и промыть колонну тоже несложно. Если это периодический процесс - можно даже без разборки, проверено. Правда похоже что если насадка - шары, то засорения колонны при перегонке браги не происходит. Но это вопрос.

Но уж больно плохие параметры ты получаешь. 80% и 1.5 литра в сутки. Проще сделать две перегонки без колонны. Получаешь те же 80%, только производительность 1.8 л/час и проблем никаких. Мне кажется, что если ты поставишь дефлегматор и начнешь часть флегмы возвращать назад (автостабилизация температуры верха трубки) то и крепость существенно возрастет и производительность повысится. Причем это можно попробовать прямо на твоей конструкции с минимальными доделками. Холодильник поднять повыше, поставить его с небольшим наклоном и часть вытекающего дистиллята загнать в верх спирали. Долю возврата (просто для эксперимента) можно регулировать пережимом трубочки. Понравится - поставишь крантик. Вот только терморегулятор отключить и мощность грубо подобрать.

Если тебя устраивает выходная крепость 80% с соответствующими результатами, то, я думаю, что высота соответствующей колонны будет сантиметров 20-30, т.е. не выше твоего агрегата.

Но уж больно плохие параметры ты получаешь. 80% и 1.5 литра в сутки.
Мне кажется, что если ты поставишь дефлегматор и начнешь часть флегмы возвращать назад (автостабилизация температуры верха трубки) то и крепость существенно возрастет и производительность повысится.
Rudy, 03 Февр. 09, 04:31

Достигнутое на этом аппарате качество двойного перегона вполне приемлемо, по крайней мере гораздо лучше казенки. Качество - для меня определяющий критерий. Сейчас работаю над термостатом на PIC с DS18B20. Надеюсь с помощью более точного термометра и более тонкой регулировки мощности повысить как качество, так и производительность.
По поводу дефлегматора согласен, наверное недостаточно тех пластин, которые я напаял для охлаждения, отсюда и низкая производительность - долго остывает трубка. Не хочется мне усложнять конструкцию, подумаю или прикручу радиатор с пропердлером от процессора или приварю более кучерявые пластины.
А процесс отмывания такой: наливаю в куб чистой воды, сначала включаю с датчиком, минут через тридцать в подставленныю банку откапывает примерно две чайных ложки уж такой пахучей жидкости, что потом зело пахнет вся банка, уношу ее мыть, ставлю другую и отключаю датчик температуры (то есть работают два ТЭНа на полной мощности), минут через 30 все выключаю, выливаю все еще пахнущий дистилят.

CoBell, ты пошел по граблям, и шишки неминуемы. Такие шишки многие из нас понабивали, а многие обошли эти грабли, успев учесть опыт битых коллег.

Пытаясь регулировкой мощности стабилизировать температуру кипения, ты хочешь изменить температуру кипения, а это противоречит законам матушки Природы. Если смесь 40% спирта и 60% воды кипит при 84 градусах, а содержание спирта в парах составляет 78%, то так оно и будет несмотря ни на какие твои усилия мощностью регулировать температуру кипения. Если ты установишь температуру 80 градусов, просто не будет кипения, а будет более или менее интенсивное поверхностное испарение.
Но пары всё равно будут содержать 78% спирта, не больше и не меньше.

Дальше - больше. Если в кубе будет брага с небольшим содержанием - скажем - метилового спирта с температурой кипения 64,5 градуса, то если ты установишь терморегулятор на 65 и сутки будешь держать куб в таком режиме, метиловый спирт не будет из него уходить, так как его испаряемость в этих условиях гораздо хуже, чем у этилового спирта и даже (надо проверить) воды.

Теперь о твоём змеевике. Не лукавь, называя твою систему ректификацией без колонны. Это и есть колонна плёночного типа, только свёрнутая в спираль. Разделительная способность её очень маленькая, так как мала площадь контакта флегмы и пара и проявляется она только при очень маленьких потоках пара. Поэтому ты получаешь некоторое укрепление паров при попытках регулировать температуру кипения.

Получение из браги не 50%-ного, а 80%-ного продукта на твоей системе является не следствием того, что из браги в результате терморегулирования испаряется большая доля спирта, а в том, что терморегулятор раз в 10 снижает количество образующихся паров, а спиральная колонна с этим количеством пара проявляет разделительную способность в 1-1,5-2 ступени разделения.

Если терморегуляцию не применять, состав пара останется тем-же, но спиральная колонна не справится с этим количеством пара, возврат флегмы рекратится и в отбор пар попадет без никакого укрепления.

Напоследок подчеркну то главное, что могло затеряться в моём одесском многословии.


1. Регулировать температуру кипения невозможно без изменения давления. При неизменном давлении каждая смесь кипит при строго определенной температуре. Увеличение мощности приведет к интенсификации кипения, а снижение мощности - у снижению интенсивности кипения. Но температура при этом останется той-же.
2. Если поддерживать температуру жидкости несколько ниже температуры кипения, это приведет к прекращению кипения и значительному снижению парообразования, однако процентное содержание компонентов компонентов пара будет таким-же, как и при кипениии.

Вот еще фото. Еще одно достоинство змеевика - его проще изготовить, чем ректификационную колонну.
CoBell, 03 Февр. 09, 03:44

Прямо один в один, Только трубка у тебя тонковата, у меня на 16. Большой производительности не добьёшся, хотя брагу я перегонять не пробовал.

Пытаясь регулировкой мощности стабилизировать температуру кипения, ты хочешь изменить температуру кипения, а это противоречит законам матушки Природы.

Теперь о твоём змеевике. Не лукавь, называя твою систему ректификацией без колонны. Это и есть колонна плёночного типа, только свёрнутая в спираль. Разделительная способность её очень маленькая, так как мала площадь контакта флегмы и пара и проявляется она только при очень маленьких потоках пара. Поэтому ты получаешь некоторое укрепление паров при попытках регулировать температуру кипения.

Напоследок подчеркну то главное, что могло затеряться в моём одесском многословии.

1. Регулировать температуру кипения невозможно без изменения давления. При неизменном давлении каждая смесь кипит при строго определенной температуре. Увеличение мощности приведет к интенсификации кипения, а снижение мощности - у снижению интенсивности кипения. Но температура при этом останется той-же.
2. Если поддерживать температуру жидкости несколько ниже температуры кипения, это приведет к прекращению кипения и значительному снижению парообразования, однако процентное содержание компонентов компонентов пара будет таким-же, как и при кипениии.
Игорь, 03 Февр. 09, 07:53

То что по граблям пошел - это точно, не спорю, в принципе мог бы просто купить колонну и радоваться жизни, но ведь тогда неинтересно
И сюда свою аппаратуру выставил только потому что добился (считаю неплохих) практических результатов.
Если внимательно рассмотреть второе фото моей аппаратуры, можно заметить, что датчик температуры закреплен на верхнем витке змеевика ниже ребер охлаждения. Таким образом, (не посягая на законы матушки-Природы), я стабилизирую температуру пара, а не кубовой жидкости. А температура кипения в кубе будет такой, чтобы обеспечить установленную температуру пара. То есть в начале выгона температура кипения невысокая за счет большого содержания легкокипящих веществ, к концу выгона она приближается к температуре кипения воды.
Справедливости ради скажу, что первоначально температурный датчик и правда стоял в кубе (осталась в стенке заглушенная трубочка) и действительно - грабли - выхода самогона не было. Ставил компрессор, который в подогретую, но не кипящую брагу дул воздух, воздух захватывал пары, выход пошел крепкий, но мало, да еще вонючий, отказался от этой идеи

Насчет ректификации без колонны каюсь, слукавил, это действительно свернутая в спираль колонна пленочного типа. Это я чтобы внимание привлечь.

Разделительную способность могу оценить только по органолептическим показателям, поэтому оценка будет субъективна, мой вкус показывает, что она весьма неслабая. И, я думаю, не за счет непосредственного контакта пара с флегмой, а за счет тепломассобмена через медную стенку змеевика, то есть именно за счет ее теплопроводности.

Прямо один в один, Только трубка у тебя тонковата, у меня на 16. Большой производительности не добьёшся, хотя брагу я перегонять не пробовал.
Селянин, 03 Февр. 09, 08:49

У меня тоже на 16 мм это я ошибся в первом сообщении. Хотелось бы узнать каковы результаты использования такой аппаратуры у тебя?
Рад, что я не одинок в прцедуре свертывания колонны в змеевик. 

 Судя по крепости продукта на выходе, описанная колонна  имеет укрепляюще-разделительную способность, эквивалентную четырем-пяти тарелкам.
Мысль вслух - а что, если для пущего увеличения тепломассообмена, свивать не одну трубку 16 мм, а несколько более тонких. Площадь стенок возрастет, можно даже наверное посчитать, во сколько раз, соответственно качество продукта повысится. Особенно если дефлегматор на конце приделать.
А другая мысль вслух - для чего заниматься недоректификацией, если есть колонный способ.
Кстати, в букваре, которым пользуюсь я, написано примерно следующее:
- для полного укрепления (достижения в дистилляте крепкости примерно 96%) требуется 10 последовательных перегонок (ТТ, соответственно)
- для полного разделения (получения качественного, чистого в потребительском смысле) спирта требуется не менее 25-30 тарелок, лучше сорок.
То есть, имея даже десяток тарелок, мы получим недоочищенный, но укрепленный самогон, а при 35ТТ и выше - качественно иной продукт - ректификат.
Поэтому, если речь идет о ректификате - нужна правильно спроектированная колонна.
Если целью является получение крепкого СС с пониженным содержанием примесей - тогда нужно просто посчитать, что проще по времени и трудозатратам - перегнать десяток раз на простом аппарате, раза три на аппарате с сухопарником или один раз в спиральной пленочной колонне.

CoBell, не огорчайся

А пока производительность =1,5 л 80-градусного самогона в сутки.

это тоже результат.

Прямо один в один, Только трубка у тебя тонковата, у меня на 16. Большой производительности не добьёшся, хотя брагу я перегонять не пробовал.
Селянин, 03 Февр. 09, 08:49

Рад, что я не одинок в прцедуре свертывания колонны в змеевик. 
CoBell, 03 Февр. 09, 09:12

Почитай.
http://absintheclub.ru/read/viewtopic.php?t=1506

Почитай.
http://absintheclub.ru/read/viewtopic.php?t=1506
Селянин, 03 Февр. 09, 13:10

Прочитал. Интересно, что у нас с тобой направление мыслей совпадают. Я уже 1,5 года пользуюсь змеевиком, просто на этот форум попал только сейчас.
Жаль только, что ты решил прекратить изучение свойств свернутой пленочной колонны. Я же, напротив, продолжаю изыскания по улучшению ее свойств. Использование термостата значительно улучшает качество и позволяет максимально автоматизировать процесс перегона. Сейчас у меня первоочередная задача - термостат с плавной регулировкой мощности. Вчера уже прочитал серийный номер DS18B20 и отобразил на 4-х разрядном дисплее, сегодня получу от него температуру, дальше останется сделать регулятор мощности.
Есть еще идея при завивке трубки в спираль слегка деформировать ее прокатывая между зубчатыми колесами, таким образом можно сформировать по длине спирали камерки, в которых должны усугубляться условия массотеплообмена (это как в шаровом холодильнике, эффективность которого вряд ли вызывает сомнения).
Понравилось как tixoxod-4x4 (ЛуАЗ?) скрутил спираль, не в курсе что за пружина, с помощью которой он гнул? ("Трубу очень хорошо оказалось гнуть с помощью пружины"). А то я набивал песком, и грел у сварщиков ацетиленовым резаком и паял им же.

Пружину продают там же где продают трубы...

Пружину продают там же где продают трубы...
Kotische, 04 Февр. 09, 06:05

Спасиб, буду смотреть (знать бы как выглядит). Она специально предназначена для гибки труб?

В любом поисковике набери " пружина для гибки медных труб"
Например
http://www.rothenberger-tools.ru/look0126.htm