Ректификационная колонна своими руками. Делаем ректификационную колонну своими руками — пошаговая инструкция Нужен ли узел отбора по спирту

Любители приготовления домашних спиртных напитков со временем приходят к необходимости повышения качества. Лучшим решением является получение чистого спирта и разбавление его по требуемому рецепту.

Получить чистый спирт поможет ректификационная колонна. Совсем недавно информация о домашней ректификации была недоступной, сегодня большое количество специализированных форумов и блогов подробно освещает процесс домашней ректификации и постройки соответствующего оборудования.

Ректификация — процесс очистки спирта от легких эфирных и тяжелых сивушных составляющих, избавление продукта от глюкозы, сахаров и кислот. Процесс ректификации позволяет получить чистый этиловый спирт до 96°.

Получившееся сырье применяется в технических, медицинских целях, а также для приготовления высококачественного спиртного.

Справка. Чтобы без ошибок сделать аппарат своими руками, нужно понимать физику и химию процессов ректификации.

Спирт-сырец или брага нагреваются в кубе. Пары поднимаются по царге, самые тяжелые части конденсируются в нижней части набивки и стекают в куб. Пары полегче поднимаются выше набивки, конденсируются и стекают в куб. Новая порция паров поднимается, нагревает уже стекающую флегму, из нее испаряются легкие фракции — вступает в силу основополагающий принцип тепломассообмена.

Самые легкие частицы достигают холодильника Димрота, где охлаждаются и стекают. Когда в ректификационной колонне пары «выстроились» по этажам в соответствии с плотностью, начинается отбор спирта в верхней части колонны. Начинающие ректификаторы допускают ошибку именно на этом этапе — или допускают «захлеб» — излишнее возникновение флегмы, или отбирают много продукта, тогда страдает «этажность» и получившийся спирт будет с примесями.

Сделать ректификационную колонну в домашний условиях довольно сложно. Серьезные производители подробно рассчитывают и испытывают свой товар, прилагают подробную инструкцию. Перед самодельщиком стоит выбор:

Повторить задумку популярных производителей, скопировать уже существующий аппарат. При необходимости в проверенные схемы можно внести правки и доработки.
Сконструировать свою схему, отличающуюся от прочих.

Из чего состоит ректификационная колонна, и ее чертеж?

Домашний мастер может изготовить царговую ректификационную колонну. Она прощает многие ошибки, и результат будет гарантирован.

Чертеж ректификационной колонны

Перегонный куб

Это емкость, куда встраиваются нагреватели, испаряется брага или спирт-сырец.

Характеристики емкости:

Прочность. Вес ректификационной трубы будет приходиться на крышку, поэтому куб должен быть жестким.
Химическая нейтральность к спирту. Идеальный материал — пищевая хромникелевая сталь (нержавейка).
Удобность. Емкость нужно поднимать, перемещать, сливать из него барду (перегон). Объем емкости рассчитывается в зависимости от требуемой производительности аппарата, мощности нагревателей.
Утепление. Теплопотери должны быть минимальны. поэтому и стенки, и дно должно быть «упаковано» в утеплитель без мостиков холода.

Царга для самогонного аппарата

Царга — это труба, которая устанавливается на куб. По сути, это и есть основной каркас ректификационной колонны. Существует тарельчатая царга, но она редко применяется в домашних условиях.

Характеристики:

Прочность. Толщина стенки царги обычно принимается от 1 до 1.5 мм. Это создает достаточную прочность при небольшом весе.
Химическая нейтральность.
Утепление. Чтобы выстроить в колонне пары различных фракций «по этажам», царга должна быть хорошо утеплена. Отлично подойдет рукав из вспененного полипропилена или лотки из пенополистирола, применяемые в сантехнике.
Разборность. Для удобства чистки и хранения царгу можно сделать разборной — из колен 30-40 см. Это позволит регулировать высоту аппарата, что влияет на скорость и качество продукции.
Наличие смотровых стеклянных участков.
Диаметр. Если это тонкая трубка (до 2 дюймов), набивка не нужна — все процессы происходят на стенках. Такая колонна называется пленочной. Диаметры выше требуют применения насадки — уплотнительной набивки для повышения площади тепломассообмена.

Набивка или насадка

Набивка нужна для осаждения флегмы, ее повторного испарения. Главная характеристика набивки — площадь. В качестве набивки применяют камни определенных пород, сито из нержавеющей стали, стружечные спирали из нержавейки.

В продаже есть много уже готовых решений, домашние мастера придумали различные недорогие варианты-заменители. Чаще всего для замены заводским набивкам используются металлические сеточки для мытья посуды или металлическая стружка.

От объема и плотности насадки зависит выстраивание паров по этажам. Если в колонне используется мелкая стружечная призматическая насадка, нужно сделать решетчатую опору, чтобы насадка не попадала в куб.

Охладитель Димрота

Вверху ректификационной колонны находится охладитель — трубка, свитая в спираль.

По ней циркулирует холодная вода. Он полностью охлаждает все легкие пары. Характеризуется плоскостью наклона, мощностью, длиной.

Узел отбора

Он служит для того, чтобы отобрать спирт из верхнего «этажа». Отбор осуществляется не полностью, большая часть флегмы возвращается в царгу. Соотношение забранного продукта к вернувшейся в царгу флегмы называется флегмовым числом.

Чам выше флегмовое число, тем меньше производительность аппарата, тем чище получается продукт.

Существуют три вида отбора:

По браге. узел отбора находится выше холодильника Димрота, и улавливает прорвавшиеся пары. Они доохлаждаются в дополнительном проточном холодильнике.
По жидкости. Охладившаяся флегма «верхних этажей», капая с холодильника, отбирается через наклонные плоскости или отстойник.
По пару. Часть пара поднимается вверх, к Димроту, а часть устремляется к дополнительному холодильнику, где конденсируется. Обеспечивается стабильное флегмовое число, не изменяемое в течении всего времени перегонки.

Дополнительный холодильник

Несет вспомогательную функцию.

Что делает:

доохлаждает получившийся продукт,
осаждает случайно попавшие пары,
охлаждает готовый продукт.

Подробнее о том, что из себя представляет ректификационная колонна, и каков принцип её работы, вы узнаете из этого видео:

Выбор конструкции

Размеры и конструкция аппарата зависит от ряда факторов:

Требуемая производительность. при большей производительности царга с набивкой будет выше и шире — пара проходит больше. Охладитель и узел отбора также должны обеспечить достаточную эффективность. Минимальная длина царги — 1.5 метра, лучше сделать ее разборной из трех колен — 1 метр, 0.2 метра, 0.5 метра. это позволит использовать аппарат как для дистилляции, так и для ректификации.
Возможные размеры. Часто домашние ректификационные колонны ограничены в размерах из-за высоты потолка. Сэкономить место поможет смещение холодильника димрота в верхней части аппарата, или размещение его перпендикулярно царге (молот Тора).
Доступ к технологиям металлообработки. Аппарат из нержавеющей стали прослужит долго и не будет окислять спирт, но для соединения деталей потребуется аргоновая сварка или электроды по нержавейке. Варить нержавейку сложно. При возможности можно применять лабораторное термостойкое стекло, но оно слишком хрупкое. Отличный вариант для самодельщика — медь. Она легко паяется газовой горелкой, в продаже есть большое количество
Объем заправляемого сырья. Чем больше применяемый куб, тем выше должна быть производительность. Испарение спирта происходит при 75 — 80 °С, снижение температуры снизит скорость процесса.
Бюджет. При минимальном бюджете рассматривать надо простую, но эффективную конструкцию с механическими регулировками. Если бюджет не стеснен, аппарат дополняется точными игольчатыми кранами, дополнительными узлами и автоматикой управления.

Для домашнего дистиллирования наиболее простой будет колонна с кубом до 50 литров со встроенными ТЭНами мощностью 3 Квт. Диаметр колонны 32 мм, узел отбора по жидкости по мотивам конструкции Алекса Бокакобы, холодильник Димрота, вставленный выше узла отбора.

Дополнительный охладитель не нужен, вместо него отлично служит пластиковая трубка длиной 1.5 метра, охлаждаемая воздухом. В качестве насадки можно использовать насадку Панченко, СПН или металлические нержавеющие мочалки для посуды. Все соединения производятся на недорогие сантехнические резьбовые соединения.

Оптимальные расчеты

Расчет колонны начинается с определения следующих параметров:

Возможная высота. Практика показывает, что для домашнего аппарата оптимальной будет высота в 1.5 — 2 метра. Если в роли нагревателя используется газовая плита, высота царги будет 1.2 — 1.5 метра. Диаметр зависит от высоты, среднее соотношение — 1/50. К примеру, царга 1.5 метра должна быть не больше 32 мм. (округляем до стандартных труб).
Мощность ТЭНа или нагревателя. Царга 1.5 метра будет иметь производительность примерно 300 мл/час, что соответствует 300 ватт мощности ТЭНа. Мощность нагревателя должна быть достаточной для нагрева до 70 °С объема браги в течении 1 часа, а также иметь возможность оптимального регулирования.
Объем куба. Это утепленная емкость с удобным размером, транспортабельная. Для экономии высоты помещения диаметр и высота должны быть примерно одинаковыми. От объема куба зависит количество нагретых паров. Для домашнего использования удобны кеги из-под пива 25, 30, 50 литров. Алюминиевые бидоны или бачки лучше не использовать — алюминий быстро корродирует.
Мощность охладителей. Охладитель должен полностью справляться с конденсированием паров при минимальном протоке воды. Точной формулы расчета мощности охладителя не существует, количество витков и длина подбирается опытным путем. Для нашей конструкции вполне достаточно 30 сантиметров плотно навитой спирали из трубки 6 мм. Лучше изготовить холодильник с запасом мощности и регулировать скоростью подачи холодной воды.

Как сделать из фитинговой сантехники в домашних условиях?

Действия следующие:

Закупаем материалы — 2 метра трубы 32 мм из меди; олово для пайки; 15 см медной трубки диаметром 8 мм, 2 метра трубки 6 мм; игольчатый кран, пластиковый шланг диаметром 8 мм. Приобретаем готовую насадку или заменитель — керамический гравий, металлическая мочалка. Наиболее простые соединители — клампы или латунная резьба.
Делаем царгу. Делим трубу на отрезки 1 метр, 0.3 метра, 0.5 метра. Отрезок 10 сантиметров припаиваем к крышке куба, вставляем сеточку для задержки насадки. На каждый стык припаиваем кламповое соединение или сантехническую резьбу из меди или латуни.

Собираем узел отбора по мотивам Алекса Бокакоба. На трубке длиной 0.3 метра ближе к нижнему краю делаем два угловых пропила под 30 — 40 градусов. В пропилы вставляем пластинки из меди, обрезаем и запаиваем. Сверлим отверстие для трубки отбора жидкости, отверстие должно находиться внизу «кармашка» нижней пластинки. На трубку отбора припаиваем резьбу для игольчатого крана, который будет регулировать отбор. Сбоку и чуть выше отверстия отбора вставляем трубку «прямотока». Он нужен, чтобы контролировать флегмовое число. Прямоток проводит флегму из «кармашка» отбора ниже, флегма капает в центр насадки. Средняя часть прямотока выполнена из прозрачной пластиковой трубки.

Собираем охладитель , для чего плотно навиваем медную трубку, набитую песком на штырь диаметром 12 мм. Штырь извлекается, песок вытряхивается и выдувается. Получается спираль, один конец которой нужно продеть внутрь. Начало и конец трубки продевается в латунный «стаканчик» с резьбой и запаиваются — это пробка. Получившийся холодильник вставляется выше узла отбора, капающая флегма собирается наклонными плоскостями.

Перед применением засыпаем насадку в царгу. Насадка не должна плотно закупоривать трубу, пар должен свободно проходить через нее.

При желании можно сделать проточный доохладитель. Он состоит из двух трубок, диаметром 10 и 12 мм. Длина тонкой трубки на 3 см. короче, чем толстой. Трубки вставляются одна в другую и торцы запаиваются. К толстой трубке припаиваются вход и выход холодной воды.

Колонна собрана и готова к использованию. Перед применением детали лучше промыть слабым раствором уксусной кислоты при помощи ершика.

Посмотрите видео, в котором показано, как собрать ректификационную колонну своими руками:

Режимы работы

Режимы следующие:

Нагрев браги до 72 -75 °С. Охладитель Димрота работает с минимальной мощностью.
Прогрев колонны и выстраивание «этажей» конденсации флегмы. На протяжении всей колонны идет активный барботаж и паромассообмен. Важно не допустить перенасыщения колонны, иначе будет «захлеб» — флегма закупорит весь диаметр царги. Подбираем мощность нагревателей так, чтобы возле узла отбора температура была 71 — 75 °С.
Начало отбора. При отборе по жидкости неизбежно нарушается стройная пирамида в царге, поэтому флегмовое число нужно будет корректировать. Плотность пара постепенно падает, инстенсивность отбора также. Первая отобранная жидкость — «головы» — содержат летучие эфирные составляющие. Объем голов доходит до 20 % от планируемого содержания спирта.
Отбор основного товарного спирта идет до появления запаха сивушных масел.
При желании вытянуть из сырья все возможное , вытягиваем «хвосты» — последнюю часть спиртсодержащих паров. В них большое количество сивушных масел, хвосты смешиваются в «головами» и применяются при дальнейших ректификациях.
Завершение ректификации — выключение нагревателя, остывание труб.

Весь цикл в в зависимости от желаемого качества продукции может продолжаться сравнительно долго — от 8 часов до 2 суток.

Средняя производительность собранной нами колонны — 250-300 мл. 96° спирта в час.

Нужно ли проектировать оборудование?

Процесс расчета, сборки и испытаний самодельного оборудования приносит огромное удовольствие. Результат после правок и доработок будет гарантирован. Однако первые трудности или неудачи способны остудить пыл начинающих ректификаторов.

В итоге самостоятельного конструирования на результат влияют даже незначительные нюансы — плотность набивки, угол наклона, диаметр трубок Димрота… В случае, если нужен быстрый и гарантированный результат — лучше приобрести готовый аппарат от производителя. При покупке важно знать устройство, продуктивность и назначение аппарата, чтобы не купить подделку или неэффективный прибор.

Винокуры создают ректификационную колонну своими руками. Такое оборудование обладает высокой эффективностью. Колонны позволяют разделять жидкости на фракции. РК - это высший класс бытовых самогонных установок.

На дистилляторе получают самогон, а на - чистый спирт. Процесс ректификации основан на взаимодействии жидкости и пара. При наличии необходимого оборудования получают чистый спирт. Колонны бывают тарельчатые и насадочные.

Самогонщики используют насадочные колонны, которые приводят к разделению спирта на фракции.

Ректификационная колонна «Термосфера Ф43»

Устройство ректификационной колонны:

царга с наполнителем;
узел отбора спирта;
дефлегматор;
холодильник дополнительный.

Брага находится в перегонном кубе, который нагревается. С ростом температуры происходит испарение. Пары (спирты, эфиры и так далее) по царге устремляются вверх и доходят до холодильника с узлом отбора. На начальном этапе кран перекрыт.

Флегма - сконденсированный пар - спускается в колонну по трубке. Тяжелые фракции скапливаются внизу, легкие наверху.

Колонна заполнена насадками. Пар многократно конденсируется, а на элементах установки испаряется жидкость. В результате такого обмена между жидкостью и паром часть легкокипящего компонента отводится вниз.

Флегмовое число - это отношение количества конденсата, которое возвращается в колонну, к тому, что идет на отбор. ФЧ для спирта составляет 8–9, для благородных дистиллятов - 6–7. Как только приоткрывают кран, важно выдержать правильно флегмовое число.

Режимы работы колонны:

Дистилляция. Проходит без разделения.
Благородные дистилляты. Если в колонне уменьшить количество насадок или трубу, создаются условия для получения кальвадоса и чачи. При этом режиме ФЧ - 6–7. Крепость алкоголя составляет 94,5⁰.
Получение спирта-ректификата. Насадки в колонне находятся до самого верха. Флегмовое число - 9. Крепость спирта 96,4⁰.

Преимущества и недостатки метода ректификации

Ректификационные колонны имеют плюсы и минусы. РК бывают:

Бражными.
С отбором по жидкости.
С отбором по пару.
Комбинированными.

Рассмотрим преимущества и недостатки всех типов.

Бражные колонны

Роль дефлегматора играет холодильник. Достоинства:

простая конструкция;
дешевизна;
легко изготовить;
дистиллятор + РК.

Недостатки:

Неочевидное управление (непонимание, сколько флегмы возвращается, нельзя оценить число).
Изменение ФЧ во времени.
Требования к постоянной температуре воды.

Колонна для самогонного аппарата должна иметь:

Регулируемый узел отбора.
Атмосферный клапан.
Высокопроизводительный дефлегматор.

Отбор по жидкости

Используется схема ректификационной колонны для самогонного аппарата Alex’s Bokakob с наклонными плоскостями. Подсмотрев идею у Бокакоба, вырезают два куска меди и делают пропилы. Сегодня используют узел отбора с наклонными пластинами, который придумал дизайнер.

Достоинства:

недорого;
несложная сборка;
дистиллятор и ректификационная колонна.

Недостатки:

ФЧ изменяется во времени;
непрозрачное управление.

ФЧ меняется, поэтому надо постоянно подкручивать кран. Это неудобно.

Отбор по пару

Принцип работы: пар поднимается и происходит разделение. Часть поступает вверх, другая направо. Определяя проходные отверстия, выставляют флегмовое число.

Всегда сохраняются пропорции. На практике это означает, что нет необходимости постоянно находиться рядом. Только когда начинают идти «хвосты», отключают оборудование.

Преимущества:

несложная конструкция;
недорогая;
стабильный отбор.

Колонну нельзя использовать как дистиллятор. Это единственный недостаток. Брагу в этой РК нельзя перегонять.

Комбинированные типы

Совмещен отбор по жидкости и пару. Основной момент происходит по пару. Отбирают «головы» по жидкости.

несложно;
недорого;
выполняет функции дистиллятора и колонны;
процесс происходит стабильно.

Комбинированная колонна не имеет недостатков.

Выбор материала для изготовления оборудования

Для изготовления РК лучше использовать нержавеющую сталь. Материалы должны быть инертны к парам спирта. Колонны небольшого типа нецелесообразно заполнять такими контактными элементами, как тарелки. В них устанавливают насадки:

сетки;
кольца;
шары.

Самый простой вариант насадки - металлические сетки для мытья посуды. Следует убедиться, что они сделаны из нержавеющей стали.

Ректификационный аппарат проще собрать, чем самому изготовить. Без опыта не получится решить эту задачу. Чтобы знать, что купить для сборки, нужно рассчитать рентабельность.

Расчеты

Сначала определяют возможности РК. Существуют онлайн-калькуляторы, с помощью которых можно это сделать. Колонну высчитывают исходя из высоты:

Потолка помещения - 2550 мм.
Дефлегматора - 300 мм.
Куба - 400 мм.
Еще дополнительных 50 миллиметров.

Итого получают: 2550 + 300 + 400 + 50 = 1800 (высота колонны).

Расчет объема куба

Учитывают, что бак заполняют на 2/3 объема. Значит, для колонны с d = 50 мм подходит куб на 40–80 литров. Если диаметр царги 40 мм, объем емкости составляет 30–50 литров. Такой перегонный куб, как скороварка, подойдет для d = 28 мм.

Расчет прямоточного холодильника

Существуют коэффициенты, на которые ориентируются. Первый вариант для холодильников с хорошей циркуляцией воды составляет 850 Вт/м2С. Коэффициент в обычном змеевике - 150 Вт/м2С.

Напряжение на регуляторе - 100 вольт. Получают: 100 * 100: 19,3 = 518 ватт.

Расчет мощности

Для перегонного куба в 50 литров нужно 4 кВт. ТЭН 3 кВт достаточно использовать для бака в 40 литров, а для 30-литровой емкости потребуется электронагреватель мощностью 2 кВт.

Расчет дефлегматора

Для РК с жидкостным отбором подходит холодильник Димрота. Утилизационная мощность - 4–5 Вт на 1 кв. см.

Расчетная мощность РК с отбором по пару - 2/3 от номинальной. Утилизационная мощность - 2 Вт на 1 кв. см.

Если у колонны диаметр 50 мм, дальнейший расчет такой: номинальную мощность делят на утилизационную. Получают: 1950: 5 = 390 см².

Дефлегматор изготавливают, учитывая параметры:

длину трубы;
мощность;
запас.

Технология изготовления колонны

Сначала делают димрот. Берут 4 метра меди, которую огибают вокруг и накручивают димрот. Для этого используют токарный станок. Трубу можно навивать, зажав в тисках. Процесс этот несложный. Трубка легко входит, и наматывают нужное количество витков.

Расстояние между ними - 1 мм, поэтому витки немного раздвигают. Общая длина - 28 см, петля - 5–6 см.

Для того чтобы собрать колонну, надо приготовить материалы:

трубу 3,2 м (основа царги);
медную трубу - 35 мм d;
утеплитель толщиной 9 мм;
трубки (15; 10; 8);
трубку d 4 мм (4 метра);
фланцы резьбовые;
угол 90⁰;
тройник;
заглушку (35 мм);
переходник с 35 на 15;
игольчатый кран;
фитинги для подвода охлаждения;
флюс и припой;
систему подачи воды;
патрубки;
игольчатые клапаны - 2 шт.;
тройник.

Корпус колонны

Колонны изготавливают из таких материалов:

меди;
нержавеющей стали;
стекла.

В основном корпус установки изготавливают из нержавеющей трубы. Собирают оборудование при помощи сварки или пайки. В некоторых источниках можно прочитать, что из меди нельзя делать РК.

Если колонну собрали правильно, можно установить на самодельный самогонный аппарат. РК делают так, чтобы она подходила на любой бак от 20 до 50 литров.

Насадка

Существует промышленный наполнитель:

Насадки спирально-призматические:

медная 4 х 4 х 0,3 (500 мл) - 2560 р.;
нержавеющая сталь 4 х 4 х 0,25 (500 мл) - 1850 р.

Кольца Рашига керамические (1 кг) - 2050 р.
Насадки Панченкова:

медные 50 х 10 - 620 р.;
нержавеющая сталь 50 х 10 - 290 р.

Самый доступный материал - металлические сетки для мытья посуды.

Теплоизоляция

Подходящий материал теплоизоляции:

выдерживает высокие температуры;
химически инертный;
силиконовые и фторопластовые прокладки.

Нельзя использовать резиновые прокладки, так как они влияют на качество спирта.

РК - универсальное оборудование. Установка имеет хорошую производительность и небольшие габариты.

Ректификационная колонна «Спиртмаш»

Как сделать колонну для ректификации?

Ректификационная колонна из фитингов и царги собирается самостоятельно в домашних условиях.

Пример № 1

Для работы понадобятся материалы:

труба;
фитинги;
термометр;
сварочный аппарат;
насадки.

Сначала берут трубу (d 30–50 мм) необходимой длины. Если требуется, разрезают. Нижнюю часть закрывают металлической сеткой. В качестве наполнителя используют мочалки или пружины. Сетки для мытья посуды (30–40 штук) нарезают на небольшие куски. Трубу заполняют полученными фрагментами, закрывают сеткой и фиксируют шайбой.

Устанавливают на перегонный куб и утепляют. Верхнюю часть царги закрывают крышкой. В пробке делают отверстие и устанавливают туда трубку. В нижней части - отверстие для дистиллята. Под ним находится пластина для сбора флегмы.

Силиконовым шлангом соединяют колонну и холодильник. На шланг крепят медицинскую капельницу.

В верхней части просверливают отверстие, куда монтируют 15 мм трубку. Ее вставляют под углом и паяют. Это место для термометра. Царгу соединяют фитингом с патрубком куба.

Пример № 2

Простую колонну можно сделать из таких материалов:

Трубы 120–150 см, 30–40 мм в диаметре.
Дефлегматора (длина 20–30 см).

Для колонны необходимо купить 18 металлических мочалок. Корпус дефлегматора можно изготовить из термоса, который припаивают к царге.

Затем монтируют трубки на слив и подачу воды. Имеется также трубка, по которой циркулирует охлажденная вода. Она соединяет холодильник с дефлегматором. В установке используют зажим от медицинской капельницы. В этой конструкции используют лабораторный холодильник.

Пример № 3

Собирают более сложные установки. К колонне Никсона - Стоуна добавляют узел отбора по пару. К тройнику приваривают гайку (3/4 дюйма). Далее вставляют кран с проходным отверстием 20 мм. На выходе диаметр - 18 мм. Самый узкий диаметр трубки отбора по пару - 16 мм. Холодильник РК составляет 38–40 см.

Винокуры создают своими руками конструкции на основе системы Никсона. Устройство самогонного аппарата с РК содержит:

Куб на 70 л.
ТЭН 2 кВт и 1 кВт.
Царгу медную.
Сухопарник.
Систему Никсона с возвратом флегмы.
Димрот (3 метра).

Пример № 4

Ректификационная колонна своими руками для производства 40 л спирта. Флегмовое число регулируется. Конструкция состоит из таких частей:

Пробки.
Уплотнительных гаек.
Трубки для термометра.
Корпуса дефлегматора.
Отвода теплой воды.
Подвода холодной воды в дефлегматор.
Трубы.
Наполнителя.
Дефлегматора.
Испарительного куба.
Предохранительного клапана.

Конструкция собирается сваркой или пайкой. Все соединения проверяют на герметичность.

Выбор готового оборудования

Ректификационная колонна «Антоныч 2,1» (2 дюйма) стоит 15 856,14 р. Конструкцию самостоятельно собирают на домашнем дистилляторе «Антоныч 1,5-В», купив дополнительно царгу. Дистиллятор стоит 9542,77 р.

Установка «Медиум» СС-2 PRO с царгой 70 см стоит 13 400 рублей. Барботажная колонна монтируется с дополнительной трубой из нержавеющей стали. Можно приобрести комплект на 1,5 дюйма с царгой 50 см за 15 000 рублей. Цена установки на 2 дюйма - 16 000 р. На этой колонне получают напитки до 96,5⁰ спирта.

При покупке дистиллятора обращают внимание на размер дефлегматора. Он должен справляться с ректификацией. Дистиллятор «Стиллмен-Космо» - оборудование, на котором получают чистый спирт. Комплект стоит 18 450 р. Для получения этилового спирта дополнительно покупают царгу.

Дистилляционная колонна «Доктор Губер» полностью разборная. Конструкцию можно улучшить и сделать универсальной. Установка без куба стоит 15 539 рублей.

В общем, возможность выбора есть, и в любом случае вы получите самогон хорошего качества. Предпочтение зависит от удобства для потребителя и цены.

Изготовление узла отбора.

Зачастую у решивших собрать колонну, нет возможности выточить на токарном станке, ту или иную деталь.Поэтому привожу пример как можно изготовить узел отбора дистиллята не прибегая к помощи токарных работ. Для этого понадобится две оправки (можно использовать подходящие по диаметру подшипники) разного диаметра, молоток, шарик от большого подшипника или любой другой подходящий конус, дрель и сверло диаметром 7 мм. Нужно взять тонкую нержавеющую пластину толщиной 0.7-1 мм. Накернить. Взять штангенциркуль или просто циркуль и очертить диаметр будущей шайбы. Нужно прочертить несколько разных окружностей, рядом друг возле друга, для того что бы потом на них ориентироваться для подгонки и обработки. Вот так примерно, как на этом рисунке.

Просверлить в центре отверстие диаметром 6-7 мм в зависимости от диаметра трубы.

Положить заготовку на отверстие подшипника и совместить их центра. Затем сверху положить большой шарик диаметром 15-16 мм и ударить по нему несколько раз молотком. Заготовка прогнется в центре и отверстие расширится.Края приподымутся. Для того что бы сделать края с более прямым углом и ровными краями, нужно взять еще одну оправку или подшипник меньшего диаметра чем первый, положить сверху и ударить молотком. Оправка должна быть такого диаметра что бы к концу она одновременно упиралась в шарик и в края заготовки, тогда она отбортует края втулки и они будут примерно под прямым углом. Совсем прямого угла добиваться необязательно.Затем нужно обрезать лишний металл и обточить на наждаке или напильником по ранее размеченным линиям начиная от большего и постепенно стачивая к меньшему диаметру и примеряя шайбу к трубе. Шайба в окончательном варианте должна с натягом входить в трубу и не болтаться и не вываливаться оттуда.

Затем нужно взять трубу, ту что для колонны, отрезать от нее ножовкой по металлу втулку примерно 20 мм высотой. Резать нужно стараться ровно. Подравнять неровности напильником или на наждаке. Снять фаски надфилем или напильником и отшлифовать наждачкой. Затем втулку зажать в тиски и распилить с одной стороны стенку, таким образом что бы получившаяся втулка, имела при сжатии наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру трубы, и с усилием могла в нее войти. Зазор при этом в месте распила, должен быть минимальным или вообще отсутствовать. Затем нужно взять оправку (можно круглую деревянную палку) и упираясь в края втулки посадить ее в трубу, на нужную глубину. Обычно 25-30 см от края трубы.

Далее если втулка вошла очень плотно, то можно оставить как есть и не пропаивать место соединения. Если немножко с зазором и шевелится, то нужно просверлить в трубе 3-4 отверстия диаметром 5-6 мм, в том месте где находится втулка, затем взять сверло большего диаметра 10-12 мм и раззенковать края отверстий. Не перестарайтесь и не просверлите насквозь втулку! Сверлить нужно только стенку трубы. Затем жалом разогретого паяльника пропаять эти места. Соединение получается достаточно надежным. Затем сверху осаживаются две профильные втулки, крепить их ничем не нужно, они удерживаются в трубе за счет натяга и пружинящих свойств, главное что бы втулка при обработке получила правильный круг. В дальнейшем после сборки и пропаивания дефлегматора и трубочки отбора дистиллята, с другой стороны трубы, вставляем опорную шайбу (решетку), и наполняем трубу насадкой. Опорная шайба всталяется свободно, без натягов.

А вот еще один вариант узла отбора, для тех у кого есть возможность выточить его на токарном станке. Тут все просто и комментариев особых не требует. Нужно выточить профильную втулку таким образом что бы она как и в предыдущем варианте в трубу вошла с натягом. Так же зафиксировать ее точечной пайкой.

Насадка
Труба
Трубка отбора дистиллята
Место пайки
Отверстие для выхода дистиллята
Профильная втулка
Опорная шайба

Продолжаю размышлять на тему оптимальной конструкции аппарата и неизменно прихожу к выводу о неуниверсальности парового отбора.

Для начала напомню: и тот и другой вид отбора предполагает наличие дефлегматора и возврат части сконденсированной флегмы (так называют конденсат спиртосодержащего пара) обратно в колонну/куб. Лишь часть флегмы отбирается, формируя конечный продукт. Про то, для чего и почему это делается, можно почитать .
При паровом отборе пар конденсируется в дефлегматоре частично и сконденсированная часть возвращается в колонну/куб, а несконденсированная проходит дальше на специальный холодильник-конденсатор, где превращается в продукт и охлаждается.
При жидкостном отборе весь пар конденсируется в дефлегматоре, а затем в специальном дозаторе (его часто называют «Узел Отбора» или УО) делится на возвращаемую в колонну/куб часть и на отбираемую, которая отводится на холодильник-доохладитель (в нем продукт просто охлаждается и никакой конденсации не происходит — пара ведь нет).

Судите сами — паровой вариант отбора требует большего внимания при настройке на стадиях отбора головной фракции и перехода к отбору основного тела. Независимо от вида нагрева куба точная и быстрая настройка затруднена, а в некоторых вариациях просто невозможна (дискретные нагреватели, газ, короткие дефлегматоры и пр.). Часто не удается вообще настроить величину отбора головы на требуемом низком пределе. Все это влияет на качество продукта и его конечный выход.

А при жидкостном отборе все гораздо проще и удобнее. Дефлегматор преобразует весь пар во флегму, которая, пройдя УО разделяется на два потока — возврат и отбор. И величина обоих потоков зависит от того сколько именно продукта мы хотим отобрать. Дозирование отбора осуществляется чисто механическим путем — величиной отверстия через которое отбирается продукт (ну или частотой открытия клапана при применении автоматики). Один раз подобрав «жиклер» под нужную величину отбора, мы навсегда закрываем тему регулировки отбора на том или другом уровне. Регулировка водой вообще не нужна — дефлегматор всегда работает «на полную». Регулировка мощности сводится к двум-трем значениям: «голова», «тело» и «хвосты», ну или проще — «голова» и «тело» (при использовании автоматики сложнее, ну так эти регулировки не вам делать).

К чему я эти банальности пишу? В последнее время народ стал покупать БК (классические с паровым отбором) и к ним добирать царги насадочные, оправдывая эти дополнительные приспособы желанием получать более качественный продукт. Конечно, царга может выдать хорошее разделение и позволит дополнительно укрепить продукт в любом случае (с соответствующим снижением производительности). Но нужно правильно регулировать величину возврата и мощность, чтобы царга работала в определенных режимах и без захлеба. Как это сделать при отсутствии каких-либо средств даже визуального контроля на БК? Только методом подбора параметров с неизбежными потерями во времени и продукте. И как быть с отбором головы? Можно, конечно, сильно разбавлять СС (спирт-сырец или продукт первого перегона без дробления на фракции, с брагой работать на насадочных царгах уже нерационально — процесс растягивается во времени, длительное кипячение браги нежелательно) и отбирать голову поглубже, но это ведет к большим потерям конечного продукта и все равно, не дает «полных гарантий» качества.

БК с паровым отбором называют еще дистиллятором с укреплением. И относиться к ней нужно с правильными ожиданиями — прямо из браги можно получать на выходе крепкий самогон с улучшенными питейными характеристиками. Но самогон. Собственно, многим и во многих случаях этого вполне достаточно и можно работать на БК безо всяких допов.

Если хочется сделать следующий шаг — получать еще и НДРФ (недоректификат, т.е. продукт чистый и крепкий, но со следами исходника) или тем более спирт, нужно сразу выбирать конструктив с жидкостным отбором. Куда проще сразу вместо классической БК за те же деньги приобрести дефлегматор-клюшку (для 38 трубы от 4 тыс.руб, для 51 — от 6 тыс.руб) на определенную мощность и на его основе строить расширенную систему.

Сравнительный анализ трех схем отбора, которые используются в домашних бражных и ректификационных колонах. Рассмотрены характеристики, преимущества и недостатки, а также применимость в различных вариантах дистилляции. Каждому методу соответствует свой тип оборудования.

Чтобы успешно работать с колонной, нужно регулировать флегмовое число. Для этого существует три метода:

CM (cool managment) – управление расходом воды, подаваемой на охлаждение дефлегматора;
LM (liquid managment) – управление количеством отбираемой флегмы (отбор по жидкости);
VM (vapor managment) – управление количеством отбираемого пара (отбор по пару).

Способы управления ректификационной колонной

Прежде чем начать разговор о видах отбора, определимся с терминами.

Дистилляция – процесс испарения жидкости с последующей конденсацией.

Если изначально сырье испарили из перегонного куба, затем сконденсировали его в холодильнике (конденсоре), то чтобы ни происходило посредине этого процесса (проход пара через сухопарник, барботёр или дефлегматор), в конечном итоге всё равно получится дистиллят.

Ректификация – это один из методов дистилляции, который отличают два технологических приема:

Принудительный, строго регулируемый по величине возврат флегмы с помощью специальных устройств – дефлегматоров или конденсоров.

Организован тепломассобмен между флегмой и поднимающимся навстречу паром. Для повышения эффективности тепломассобмена используют насадку или тарельчатые колонны, где происходит переиспарение флегмы. В первом случае процесс носит пленочный характер, во втором – барботажный.

Целью ректификации является получение спирта заданной крепости и его очистка от примесей. Для этого флегмовое число должно всегда быть выше минимального (подробнее на графике).

Качество продукта зависит от величины флегмового числа, но чем оно выше, тем ниже производительность колонны.

Ректификация не позволяет выделить какую-либо смесь из группы, а лишь более-менее полностью удаляет все сгруппированные по близкой летучести примеси. Поэтому если использовать ректификационное оборудование для получения, например, фруктовых дистиллятов, существует риск сгруппировать головную фракцию в трудно разделяемые азеотропы – удалить вместе с ненужными примесями полезные эфиры, отвечающие за аромат.

Если попытать выгнать благородный дистиллят на ректификационном оборудовании, нужно чтобы во время всего отбора флегмовое число не превышало 1,5-2. Иначе баланс примесей будет нарушен.

Виды узлов отбора в колонне

Жидкостный отбор (liquid managment)

LM – регулировка количества отбора по жидкости. Наиболее удобная и легкая в эксплуатации схема, при которой все пары конденсируются, затем одна часть конденсата возвращается в колонну, другая – идет в отбор.

Характеристики. Регулировка флегмового числа осуществляется одним игольчатым краном отбора спирта. Если кран полностью открыт, флегмовое число равно нулю, а на выходе получается обычный дистиллят. При закрытом кране флегмовое число бесконечно большое – колонна работает на себя. Регулировка краном жидкостного отбора позволяет в любой момент изменить флегмовое число от 0 до 100%. Мощность нагрева и охлаждения устанавливают на оптимальном уровне, обеспечивающем максимальную разделительную способность колонны и минимальное охлаждение флегмы.

Колонна с жидкостным отбором

Как правило, флегмовое число задают несколько выше минимального, что при отборе «тела» позволяет сравнительно долго обходится без регулировок, но ближе к концу отбора всё же приходится активно регулировать процесс. При этом чем меньше остается спирта в кубе, тем чаще приходится увеличивать флегмовое число.

Преимущества:

подходит для получения как ароматных, так и чистых спиртов;
легко и относительно дешево автоматизируется вплоть до АСУ (автоматизированной системы управления) процессом производства с блоками безопасности;

Недостатки:

если зафиксировать скорость отбора на одном уровне, то по мере ректификации флегмовое число будет падать. Это противоречит технологической необходимости в постепенном поднятии скорости к концу отбора, что является главным недостатком;
необходим разрыв струи (связь с атмосферой) после регулировочного крана или клапана, иначе возможны сбои в регулировке скорости отбора за счет разряжения в линии отбора, которое создают стекающие потоки спирта.

Паровой отбор (vapor managment)

VM – регулировка разделением потоков пара до дефлегматора. Управление колонной осуществляется путем изменения количества отбираемого пара с помощью шиберного или обычного шарового крана.

Характеристики. Соотношение площадей поперечного сечения колонны и пароотводящей трубы определяет минимальное флегмовое число, которое можно увеличить, регулируя положение крана.

Колонна с паровым отбором

При перегонке количество возвращаемой флегмы регулируется от 80 до 100%. Минимально возможное флегмовое число равно 4.

Преимущества:

чувствительность к положению крана весьма мала, что позволяет делать точные регулировки;
флегмовое число не зависит от изменения температуры или расхода охлаждающей воды в дефлегматоре;
нет повышенной чувствительности к стабильности давления охлаждающей воды.

Недостатки:

система управления инерционна, от смены положения крана до изменения скорости отбора может пройти до 10-15 секунд;
не подходит для получения ароматных спиртов из натурального сырья. Требуются конструктивные изменения, позволяющие регулировать количество возвращаемой флегмы от 50 до 100%;
колонна с паровым отбором чувствительна к пробкам на линии отбора продукта. Если в силиконовом шланге сформируется столбик продукта, стекая, он создаст разряжение, и как насосом потянет пар на себя, нарушая установленное флегмовое число. Вследствие этого резко и неконтролируемо увеличится скорость отбора, без вмешательства оператора система не вернется на прежний уровень. Остановить неконтролируемый отбор можно установкой связи с атмосферой (создать разрыв струи). Например, воткнуть иглу от шприца в верхнюю часть трубки отбора;
автоматизация сложна и дорога. Часто выполняется в виде сигнализатора достижения определенных температур, но без исполнительных механизмов. Также желательна автоматика безопасности.

Управление охлаждением (cool managment)

CM – регулировка количества воды, подаваемой в дефлегматор. Позволяет контролировать количество пара, проходящего сквозь дефлегматор на холодильник отбора продукта.

Характеристики. Флегмовое число регулируется от 0 до 100 %, но система очень чувствительна к количеству подаваемой воды и требует прецизионного игольчатого крана. Для регулирования скорости отбора приходится поворачивать кран буквально на доли миллиметра. Мощность нагрева во время всего процесса должна быть постоянной и обеспечивать максимальную разделительную способность колонны. С увеличением количества подаваемой воды увеличивается и количество возвращаемой флегмы, соответственно, возрастает флегмовое число.

Колонна с регулировкой подачи воды в дефлегматор

При ректификации на постоянной мощности охлаждения и нагрева происходит постепенное уменьшение отбора, но флегмовое число остается неизменным.

Преимущество:

может с успехом использоваться для получения ароматных спиртов из натурального сырья.

Недостатки:

малейшие колебания напора приводят к изменению скорости отбора и флегмового числа. Если не предпринять мер по стабилизации давления охлаждающей воды в квартире, на процесс отбора будет влиять даже спущенный соседями унитаз;
повышение температуры воды в дефлегматоре при неизменном ее количестве уменьшает флегмовое число, поэтому для поддержания стабильного флегмового числа нужен контроль за расходом и температурой воды, подаваемой в дефлегматор;
требуется связь с атмосферой в линии отбора продукта, иначе при случайном отключении нагрева и трубке, погруженной в отбор, весь продукт снова окажется в кубе;
система дорога и сложна в автоматизации. Обычно на такие ректификационные колонны ставят простейшие термосигнализаторы и автоматику безопасности.

Практика установки разных узлов отбора на колонны

Колонны с жидкостным отбором (LM)

В домашних колоннах отбор по жидкости получил самое широкое распространение. Причина проста – процесс ректификации 40 литров самогона затягивается на 18-20 часов. Можно уменьшить навалку вдвое, но тогда резко вырастает доля оборотного (технического) спирта, который придется перерабатывать при каждой ректификации.

Если говорить о производительности системы как о количестве товарного спирта, полученного за общее время ректификации (включая нагрев), то при уменьшении объема навалки в 2 раза, эффективность снижается примерно в 1,5 раза.

Другой путь минимизации объема получаемого технического спирта при максимальной производительности – автоматизация процесса, позволяющая делать перегонку по заранее заданному алгоритму без участия оператора. Система автоматики обязательно должна иметь не только исполнительный контур, но и блок безопасности, который моментально отключит оборудование при угрозе аварии.

Ректификационная колонна с жидкостным отбором автоматизируется проще и дешевле других систем, а по качеству получаемого спирта ничем не уступает другим типам оборудования.

Колонны с паровым отбором

Системы отбора по пару распространены за рубежом, где спирт и его производные уступают в популярности дистиллятам (коньяку, виски и т. д.), но ценится высокая крепость напитка. Иностранные умельцы конструируют ректификационные колонны с паровым отбором, имеющие минимальное флегмовое число – всего лишь 1, а не 4 как в России. При такой схеме обратно в колонну уходит не менее 50% флегмы.

В режиме дистилляции паровой отбор практически не нуждается в автоматике. Заданное на старте отбора «тела» флегмовое число сохраняется неизменным до конца, изменить его может только оператор, но даже при получении спирта регулировка нужна буквально пару раз.

Скорость же отбора к концу перегонки резко уменьшается вплоть до остановки. Если есть желание поохотиться за энантовыми эфирами (во многом создают органолептические свойства фруктовых дистиллятов) – меняют банки и увеличивают мощность нагрева, дальше следует дробный отбор и сортировка.

Если энантовые эфиры не требуются, делают то же самое, но дополнительно используют паузы для работы колонны на себя, чтобы остатки спирта были более концентрированными и с меньшим количеством примесей.

Автоматика в колоннах с паровым отбором нужна только на уровне блока безопасности. Кроме того, получение дистиллята предусматривает не группирование примесей по фракциям и полное их удаление, а сбалансированное снижение концентраций веществ до приемлемого уровня с обязательным сохранением вкусо-ароматических составляющих. Это дело для мастера-винокура, контролирующего процесс, регулировка по приборам здесь неуместна. Навалка ограничена объемом, который можно перегнать под руководством человека за имеющееся время.

Колонны с регулировкой подачи воды в дефлегматор

Несмотря на все недостатки, этот тип оборудования часто используется в России при строительстве бражных колонн. Причина – возможность получения дистиллятов из любого сырья, а при необходимости без изменения конструкции (дополнительная царга не в счет) можно собирать дистиллят высокой степени очистки – почти как спирт.

Колонны с регулировкой подачи воды в дефлегматор дороги в автоматизации, чувствительны к напору и температуре охлаждающей воды, что делает их слабо пригодными для получения чистого спирта-ректификата, но при малых навалках до 20 литров и неусыпном внимании оператора такие колонны способны на многое.

Кроме того, схема cool managment является лучшей для отбора «голов». При прочих равных условиях получить более концентрированные «головы» на системах отбора по пару и по жидкости невозможно. Правда, это только если справиться со стабилизацией температуры и напора воды в дефлегматоре.

В последние годы делаются попытки создания гибридных ректификационных колонн, в которых «головы» отбирают по пару методом СМ, а «тело» по жидкости (LM). Это повышает и без того высокие показатели качества спирта на колоннах LM. Совершенству нет предела.

При строительстве бражных колонн, сориентированных на ароматные дистилляты, оборудование VM имеет преимущество перед СМ за счет простоты управления, а также нечувствительности к температуре и расходу воды в дефлегматоре – больше предсказуемость в «причесывании» примесей. Для сахарного сырья бражные колонны по схеме СМ перспективней за счет более качественного удаления головной фракции. Но управление ими создает немало проблем.