Что такое ректификация это


Чем дистилляция отличается от ректификации?

Дистилляция и ректификация широко используются в промышленности. Этими способами очищают этиловый спирт, из нефти выделяют керосин, бензин, ДТ и прочие компоненты, в парфюмерии получают ароматические вещества и многое другое.

В основу обеих технологий положен один и тот же принцип перегонки жидкости. Тем не менее, различия есть, и довольно серьезные.

Определение, схема устройств и принцип работы

Дистилляция

Дистилляцией называется процесс, в ходе которого жидкость, находящаяся в кубе (емкости) нагревается и испаряется, после чего охлаждается и конденсируется. Пар в итоге может переводиться в жидкость или твердое тело (второй вариант в данной статье не рассматривается). Продукт на выходе называется дистиллят. Или кубовый остаток (так называется жидкость, которая не испарилась), в зависимости от того, с какой целью перегоняли исходную смесь.

Устройство простейшего аппарата для получения дистиллированной воды. Жидкость находится в кубе 1 с крышкой 2 и термометром 3. После нагрева емкости, вода превращается в пар, который поднимается вверх и попадает в трубку 4 с вентилем 5. А оттуда – в трубку 6, находящуюся в холодильнике 7. Чтобы пар сконденсировался и снова перешел в жидкое состояние, его надо охладить. Для этого трубка 6 омывается проточной ледяной водой. Для повышения эффективности охлаждения, она завита в спираль, чтобы пар дольше находился под действием низкой температуры. Выйдя из холодильника, жидкость попадает в сосуд для сбора дистиллята.

При дистилляции смеси, состоящей из двух компонентов (одним из них является базовая растворяющая жидкость, а второй – в ней растворенный), в пар превращается низкокипящий, то есть тот, у которого более низкая температура кипения. А высококипящий (с более высокой температурой кипения) остается в жидком состоянии. Термометр нужен для регулирования степени нагрева так, чтобы данный параметр находился между указанными температурами.

Отличительной особенностью дистилляции является тот факт, что летучие компоненты испаряются однократно. При таком простом способе невозможно добиться высокой степени разделения составляющих смеси. Кроме того, выделяется только один ингредиент.

Ректификация

Ректификация – это процесс, на начальном этапе которого жидкость, как и при дистилляции, тоже нагревается и испаряется. Но затем пар попадает в ректификационную колонну. В ней, за счет противотока между жидкой и газообразной фазами смеси, происходит тепловой и массовый обмен между паром и сконденсировавшимися каплями. Исходная смесь делится (притом, с высокой степенью очистки) на компоненты с разными температурами кипения за счет того, что жидкость, фактически, многократно испаряется и конденсируется.

Схема простейшего ректификатора, который можно изготовить даже в домашних условиях. Он состоит из куба, подогреваемого на огне или водяной бане. Над ним расположена ректификационная колонна (в бытовых аппаратах – царга, представляющая собой жесткую трубу) с заполняющими ее насадками (на рисунке называются «мочалки», потому что для домашних устройств их нередко делают из дешевых металлических кухонных мочалок). Над ней – дефлегматор. Сбоку, напротив узла отбора дистиллята, находится специальная отводящая трубка (на схеме окрашена красным). Она соединена с холодильником и далее – с приемной емкостью. В лабораторных и бытовых ректификаторах в качестве «мочалок» применяются насадки, которыми заполняется колонна. Самые популярные: спирально призматическая (Селиваненко) и регулярно проволочная (Панченков). Первая дает самую лучшую степень очистки, вторая, при достаточно эффективной работе, наиболее простая по конструкции. Делаются, обычно, из нержавейки или меди. В промышленных установках вместо насадок применяются специальные тарелки.

Аппарат работает следующим образом. Исходная смесь нагревается в перегонном кубе и начинает испаряться. Пар проходит через ректификационную колонну. На узле отбора дистиллята часть пара отводится через красную трубку, попадает в холодильник, конденсируется и стекает в приемную емкость. Другая часть поднимается в дефлегматор. Последний представляет собой, по сути, еще один холодильник с проточной водой в рубашке. В нем эта вторая часть пара тоже конденсируется, после чего в виде капель, которые называются флегмой или орошением, стекает в ректификационную колонну и движется внутри нее сверху вниз. Расход воды для охлаждения дефлегматора можно регулировать, тем самым изменяя количество орошения, поступающего обратно в колонну.

В ректификационной колонне осуществляется противоток двух фаз – пар поднимается вверх, флегма опускается вниз. Между ними происходит массовый и тепловой обмен, в результате которого пар обогащается низкокипящими (легколетучими) компонентами смеси, а капли стекающей жидкости – высококипящими (труднолетучими) ингредиентами. За счет этого, при достаточной высоте колонны, из верхней ее части (узел отбора дистиллята) выводится целевая фракция большой степени чистоты. Насадки в колонне служат для интенсификации массового и теплового обмена, поскольку конденсация пара осуществляется именно на их развитой поверхности. В промышленных установках это происходит на тарелках.

Каждая находящаяся в колонне тарелка, называется физической (ФТ). Она нужна для того, чтобы между жидкой и паровой фазами как можно быстрее достигалось состояние равновесия. Пузырьки пара проходят сквозь находящийся на ФТ слой флегмы. В результате ускоряется массовый и тепловой обмен между фазами. Но, после прохождения пара через одну ФТ равновесия еще не будет, потому что КПД данного элемента колеблется в пределах от 50% до 60%. Таким образом, чтобы получить равновесное состояние фаз, которое бы соответствовало одной теоретической тарелке (ТТ), надо поставить две ФТ. Это значит что, если по расчету требуется колонна на 40ТТ, то в действительности в нее надо ставить 80ФТ.

Установки для ректификации бывают непрерывные и периодические.

В первых жидкая смесь все время подается в колонну, и также постоянно из нее выводятся разделенные ингредиенты. Во вторых в куб сразу загружается определенное количество смеси, после чего аппарат работает до полной ее переработки.

В бытовых устройствах в качестве ректификационной колонны используется царга. Это труба диаметром от 30мм до 50мм, заполненная по всему объему насадками. Чтобы последние не высыпались, по краям ставят проницаемые для пара и капель пыжи. Состояние равновесия фаз достигается в том случае, когда пар проходит через некоторый слой царги, эквивалентный одной ТТ. Его высоту рассчитывают в миллиметрах и называют высотой единицы переноса.

Главные особенности ректификации: выделение нужного ингредиента в чистом виде и возможность разделения исходной смеси сразу на несколько компонентов. Чем выше колонна, тем медленнее идет процесс, но тем чище конечный продукт.

Процессы в виноделии

В отрасли изготовления алкогольных напитков, разница между дистиллированным и ректифицированным спиртом объясняется следующим образом. Дистиллят – это сырье, в котором остается органолептика (вкус и запах) исходного продукта. То есть, если делается напиток зерновой, то зерна, если яблочный – яблока и так далее. При этом в дистиллированном этиловом спирте еще есть множество примесей. Часть из них формируют вкус и запах. От прочих избавляются с помощью различных рецептов. Ректификат – это рафинированно очищенный спирт. Органолептика исходного продукта полностью отсутствует. В нем вкус и запах только спирта, и больше – ничего. На следующих стадиях технологического процесса, с помощью вкусовых добавок и ароматизаторов, в него вносят заданную органолептику, после чего получают широкий ассортимент наливок, настоек и прочего.

Исходя из этого, нельзя говорить, что один способ лучше, а другой – хуже. У каждого свое предназначение. Если, например, делается бренди со вкусом и ароматом винограда, то нужна дистилляция. После ректификации указанные особенности исчезнут. Для получения приятного аромата, дистиллированный спирт выдерживают в дубовых бочках. А для ректифицированного 96%-го спирта это бесполезно, он годится лишь для разведения, например, при изготовлении водки. К этому еще можно добавить, что оборудование для ректификации спирта стоит дороже, чем для дистилляции. К тому же, для проведения ректификации требуется дистиллированная брага.

Теоретические основы дистилляции

В смеси, состоящей из двух ингредиентов (одним из которых является жидкость, как основа раствора), концентрация растворенного вещества в жидкости С1 отличается от концентрации С2 его же в паре этой жидкости. Коэффициент разделения (распределения)

В = С2 / С1

является характеристикой процесса. В некоторых случаях удобней работать с обратной величиной: А = 1 / В, которая называется так же. Данный параметр зависит от условий проведения дистилляции и природы веществ, составляющих смесь.

В зависимости от условий, коэффициент В может быть:

  • Идеальный. На него влияют только парциальные давления ингредиентов смеси (парциальным называется давление отдельно взятого газа, входящего в смесь из нескольких газов; то есть, это давление одного газа, которое у него было бы, если бы он занимал весь объем, который занимает смесь газов).

  • Равновесный. В этом случае число молекул газа Н, улетучивающихся из жидкости, равно числу его молекул Н1, которые возвращаются в жидкость за то же время.

  • Эффективный.

На практике на проведение дистилляции влияют перемешивание раствора и наличие в нем примесей. Присутствие последних может оказаться настолько значительным, что по разделению основного вещества и примесей эффективный коэффициент может очень сильно отличаться от идеального.

Не менее важными параметрами процесса являются температура испарения и степень отклонения системы от фазового равновесия между жидкостью и паром. Во время дистилляции:

Н = Н1 + НС

Где НС – число молекул, переходящих в конденсат. Количественно отклонение определяется соотношением: НС / Н. В этом случае есть два предельных состояния системы. Если НС = 0, то имеет место равновесие, сколько частиц ушло из жидкости за единицу времени, столько же в нее и вернулось. Если НС = Н, то это молекулярная дистилляция, то есть, все частицы, испарившиеся из жидкости, перешли в конденсат. Обычно такое бывает, если процесс проводится в вакууме, давление пара небольшое, а расстояние от поверхности воды до точки конденсации минимальное. В этом случае частицы пара не сталкиваются, ни с молекулами воздуха, ни между собой.

Виды дистилляции

Описанный в начале статьи процесс, при котором жидкость нагревается и частично испаряется, а ее пары непрерывно отводятся в холодильник и там конденсируются, называется простой перегонкой. При работе с многокомпонентной жидкой смесью, применяется дробная перегонка или фракционная дистилляция. В этом случае ингредиенты смеси собирают в конденсат по частям, в зависимости от их летучести, начиная с самого низкокипящего.

Ректификация многими специалистами считается разновидностью дистилляции. Она происходит за счет того, что любая замкнутая система, состоящая из газа и жидкости, стремится к состоянию равновесия. А при ректификации рабочая (фактическая) концентрация ингредиентов паровой фазы отличается от той, которая должна быть, чтобы данная жидкость находилась в равновесии.

Дистилляция и ректификация – это два способа разделения компонентов жидкой смеси, в основе которых лежит один и тот же физический процесс. Но разные технологии их проведения позволяют получить на выходе совершенно различные результаты. 

www.russkayaferma.ru

Ректификация - это... Что такое Ректификация?

        (от позднелат. rectificatio - выпрямление, исправление * а. rectification; н. Rektifikation; ф. rectification; и. rectificacion) - физ. процесс разделения жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, отличающиеся темп-рами кипения. P. основана на диффузии вещества между неравновесными фазами (жидкостью и паром), сопровождаемой межфазным теплообменом. Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния, в результате чего пар при контакте c жидкостью обогащается легколетучими компонентами, a жидкость - труднолетучими. Многократно повторяющееся контактирование фаз осуществляется в ректификац. колоннах, заполненных спец. контактными устройствами: тарелками, насадками, роторами. B тарельчатых ректификационных колоннах используются колпачковые, клапанные, сетчатые, струйные, S-образные тарелки. B насадочных ректификационных колоннах применяются керамич., металлич. кольца Pашига, Палля, спирали, сетки и др. элементы. B роторно-спиральных ректификационных колоннах каждая ступень представляет собой одно- или многоходовую спираль Aрхимеда. P. осуществляется в колоннах высокого давления, атмосферных и вакуумных. B секцию питания колонны вводят нагретое сырьё. C верха колонны отбирают дистиллят (ректификат), обогащенный низкокипящим компонентом смеси, a c низа колонны - остаток, обогащенный высококипящим компонентом.         P. широко применяется в пром-сти для получения мн. продуктов сложного состава (бензин, спец. масла и др.), для выделения индивидуальных веществ (O2, N2, этанол, бензол и др.). Литература: Гальперин H. И., Oсновные процессы и аппараты химической технологии, кн. 1-2, M., 1981; Aлександров И. A., Перегонка и ректификация в нефтепереработке, M., 1981; Cкобло A. И., Tрегубова И. A., Mолоканов Ю. K., Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, 2 изд., M., 1982; Петлюк Ф. Б., Cерафимов Л. A., Mногокомпонентная ректификация: теория и расчет, M., 1983. B. Г. Cпиркин.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

dic.academic.ru

Что такое ректификация? Описание процесса и применение в промышленности

Спирты плотно вошли в нашу жизнь. И это не только алкоголь. Получают его путем брожения с последующей перегонкой. И часто люди ошибочно думают, что ректификация – это перегонка второй раз. На самом деле это многократная прогонка спиртосодержащих жидкостей в специальных колоннах. В результате встречи двух потоков - жидкости и пара - получается чистый спирт. Давайте разберёмся, что такое ректификация, более подробно.

Спирт и его свойства

Но для начала разберемся, что же такое спирт. Слово было заимствовано из латинского языка и означает «дух». Если выдержаны все нормальные условия, то это будет бесцветная, прозрачная жидкость с резким вкусом и характерным ароматом. Чистый спирт будет крепким в диапазоне от 95,6 до 100%.

Со спиртными напитками человечество знакомо давно, как с перебродившим соком натуральных ягод и фруктов. Тогда это были напитки с низким содержанием спирта. Но с развитием химических знаний люди получали все более и более крепкие напитки. Но только в самом конце XVIII столетия смогли получить 100% спирт ректификат. Автором изобретения был русский химик Ловиц Т. Е.

Что такое ректификация

Слово пришло в наш язык из латинского языка и означает исправление, выправление. Это один из способов, который используют в промышленности, лабораториях или в домашних условиях, чтобы разделить смешанные между собой жидкости.

Основан процесс ректификации на разнице в распределении смешанных компонентов между фракциями пара и жидкости. При этом процессе поток пара двигается навстречу потоку жидкости, они контактируют друг с другом, обмениваясь теплом и массой до наступления равновесия в системе. Все это происходит в специальном приборе, который называется ректификационный колонный аппарат.

В процессе встречи потоков восходящий паровой поток вбирает в себя все летучие компоненты, а стекающая жидкость - менее летучие. Как и в процессе дистилляции — еще одного процесса получения спирта, — затраты энергии при ректификации одинаковы, но извлечение нужного компонента (в нашем случае спирта) гораздо эффективнее. Вот что такое ректификация.

Для того чтобы жидкость и пар взаимодействовали более успешно, в установках используются контактные элементы — тарелки или насадки. Они увеличивают эффективность и площадь взаимодействия двух встречных потоков. Принцип их работы следующий: пар, идущий вверх, проходит через контактный элемент и скопившуюся на нем жидкость, более интенсивно обмениваясь массой и теплом. Чем больше будет установлено в конструкции элементов, тем быстрее будет достигаться равновесие между паром и жидкой фракцией.

Чем ректификация отличается от процесса дистилляции, рассмотрим в нижеследующей таблице.

Отличие ректификации от дистилляции

ОтличиеДистилляцияРектификация спирта
Получаемая крепость напиткаЗависит от количества перегонок и качества аппарата, может варьироваться от 40 до 65 об.Может достигать 96 об.
Качество напиткаАромат и послевкусие использованного сырья сохраняется.Спирт-ректификат, без других примесей.
Получение чистых фракцийЧрезвычайно слабое качество разделения, вещества перемешиваются, и исправить это возможности нет.Если содержатся вещества, закипающие при разной температуре, то на выходе они будут чистыми.
Удаление вредных для здоровья веществДля качественного удаления сивушных масел требуется минимум две перегонки.Если соблюдены все технологии, убираются полностью.
Спиртовые потериДаже если следовать всем правилам, только 80% от общего количества будет извлечено.Практически без потерь. Всего от 1 до 3% может потеряться.
Взрыво- и пожароопасностьПрибор достаточно прост, но риск всё-таки есть.Оборудование достаточно сложное, и если будет допущена ошибка, то возможен взрыв.

Оборудование для ректификации

Для данного процесса могут использоваться два типа оборудования: установка с непрерывным и периодическим действием. Первый тип используется в промышленности, так как для регулировки работы используется автоматика — дорогая и сложная. Для лабораторий используется второй, более простой и дешевый тип оборудования. В нем установлены элементарные средства регулировки отбора — градусник и манометрический измеритель изменения давления на колонне.

Строение ректификационной колонны

Классическая схема ректификационной колонны выглядит следующим образом. На испарительном кубе устанавливается вертикальная колонна (еще ее называют царга) и дефлегматор с концевиком. Такая установка не требует сложных механизмов, только кран для отбора, смотровое стекло, термометр, и иногда регулятор мощности.

Следует помнить, что чем больше высота колонны, тем интенсивнее будет массо- и теплообмен двух потоков. А ректификация спирта будет лучше.

Принцип работы колонны

Наполняется куб максимально на две трети его объема спиртосодержащей смесью, проверяется герметичность стыков, закрывается кран отбора и подается охлаждающий элемент (чаще всего вода). Только сейчас можно включать нагревание.

Важно знать: никогда нельзя закрывать два штуцера (отбора ректификата и подачи воды) одновременно, от этого колонна может просто взорваться под действием образовавшегося избыточного давления!

Нагревателем жидкость, залитая в куб, доводится до кипения, и полученный пар поднимается. Затем, попав в дефлегматор, конденсируется и стекает по стенкам, снова контактируя с поднимающимся вверх новым паром. Снова попадает на нагреватель, становится паром, и процесс повторяется.

Через какое-то время пар и жидкость приходят в равновесие, а в верхней части скапливается фракция с низкой температурой кипения (метанол). В нижней — с высокой (сивушные масла). Теперь их можно отбирать.

Равновесие определяется по сохранению температуры в течение 10 минут. До этого момента устройство трогать не надо.

Узел отбора колонны

Что из себя представляет узел отбора? Чаще всего это небольшой бортик, который тормозит, не давая стекать, флегму (сконденсированную из пара жидкость). Если открыть кран узла отбора, то задержанная флегма стекает в холодильник, превращаясь в спирт-ректификат.

Та же жидкость, которая не задержалась на бортике, стекает дальше вниз, чтобы снова повторить цикл. В промышленных установках можно устанавливать соотношение между ректификатом и флегмой, которая возвращается (флегмово число) с помощью крана. От этого числа зависит чистота и процентное содержание спирта. Чем оно выше, тем спирт чище.

Бывает, что происходит такое неприятное явление, как захлеб ректификационной колонны. Информацию о том, что это произошло, показывает сильный шум булькающего типа внутри самой конструкции. Причин, почему произошел захлеб, может быть несколько, рассмотрим их.

Максимальная скорость движения пара в каждой конструкции разная. Когда она достигается, флегма замедляет свое движение в кубе, а потом и вовсе может остановиться. Скопление ее в ректификационной части вызывает остановку процесса тепло- и массообмена. Результат — перепад давления (зачастую очень резкий) и появление посторонних шумов.

Причины «захлеба»:

  • чаще всего это нагрев выше допустимого;
  • переполнение куба или засорение его частицами спиртосодержащего состава;
  • в высокогорье основной причиной является низкое атмосферное давление;
  • скачок напряжения, из-за которого вырастает мощность ТЭНа;
  • неисправности и ошибки в конструкции.

Теперь вы знаете, что такое ректификация. Полученный в результате этого процесса спирт имеет жесткий вкус (так называемый технический спирт). Его можно использовать для технических целей, но для пищевой промышленности его нужно будет еще дорабатывать — разбавлять, фильтровать и настаивать.

Для лучшего очищения полученное сырье подвергают процессу углевания (пропускание через активированный уголь). В результате этой процедуры спирт приобретет «мягкость», а сивушные масла (небольшое их количество всегда попадает в спирт, даже если вы использовали процесс дробного отбора) будут связаны углем. На самом деле это классическая процедура приготовления известной русской водки.

После проведения процедур разбавления и углевания напитку нужно дать отдых. Просто оставьте его на несколько дней в стеклянной емкости. Водка будет идти мягче, а если не перебирать, то и похмелья не будет.

fb.ru

Что такое ректификация? Описание процесса ректификации. Ректификационная колонна :

Интересно, каждый ли любитель алкогольной продукции задумывается, что такое ректификация? А ведь к этим напиткам данный процесс имеет прямое отношение. Многие начинающие самогонщики часто путают его с вторичной перегонкой, что неверно. В действительности жидкости прогоняются несколько раз при использовании специального оборудования, в результате чего получается чистый спирт. Есть еще немного схожий процесс, именуемый дистилляцией.

В наш современный век активно ведется пропаганда здорового образа жизни, впрочем, так было всегда, но в последнее время это стало более очевидным. Нас постоянно призывают отказаться от алкогольной продукции, причем полностью исключить ее из своего рациона. Но поскольку человечество пользуется спиртом с первых дней его появления, полностью отказаться от него вряд ли получится. И речь идет не только о вине, водке и прочих напитках, получаемых путем перегонки. Но что такое ректификация? Об этом ниже.

Особенности спирта

С латинского языка спирт (spiritus) переводится как дух и является органическим соединением, которое представлено разнообразными составами. Самые распространенные из них - это:

  • этиловый;
  • метиловый;
  • фенилэтиловый.

Некоторые виды получают не только в лабораторных условиях, их можно встретить и в природе. К примеру, в листьях растений – это метиловый спирт, перебродившие органические продукты содержат этанол. Некоторые виды витаминов тоже можно отнести к классу спиртов: А, В8 и D.

При нормальных физических условиях спирт представляет собой прозрачную жидкость с резким характерным запахом и вкусом. Он способен растворять маслянистые и жиросодержащие вещества. А что касается его главной характеристики, крепости, то она составляет 95,57-100%.

Прежде чем ответить на вопрос, что такое ректификация, стоит прояснить, есть или у спирта какие-нибудь полезные свойства? Вне всякого сомнения, они имеются, и их предостаточно. И прежде всего – это антисептическое и дезодорирующее средство, которое применяется для обеззараживания медицинских инструментов, поверхности кожи, а также обработки рук медицинского персонала перед проведением операций. В аппарате искусственной вентиляции воздуха спирт выступает в качестве пеногасителя. Используется как растворитель для производства лекарственных средств.

Но, помимо медицины, спирт хорош и в производстве алкогольной продукции – повышает градус напитков. В бытовых условиях крепкой жидкостью часто пользуются для снижения температуры путем растирания. С его помощью можно приготовить целебные настойки или сделать согревающий компресс.

Перечислять все полезные свойства и качества спирта можно бесконечно долго. Но вернемся к нашей теме, что такое ректификация.

Что представляет собой этот процесс

Слово ректификация происходит от слияния двух латинских слов:

  • rectus – прямой;
  • facio – делаю.

По сути, это особый вид процесса, который используется для разделения жидких смесей на отдельные ее компоненты в зависимости от температуры кипения (у каждого она своя). Выражаясь простым языком, происходит разложение на разные фракции (тяжелые и легкие).

Только происходит оно при контакте потока жидкостей и пара. Именно благодаря этому процессу можно получить чистейший и крепкий спирт.

Зачастую изготовление алкогольных напитков не обходится без двух важных процессов, таких как:

  • ректификация;
  • дистилляция.

С первым мы разобрались, но что представляет собой второй процесс? Многие путают эти два термина, считая, что это практически одно и то же. В действительности между ректификацией спирта (или любой другой смеси) и дистилляцией есть существенные различия, которых коснемся чуть позже.

Немного сходный процесс – дистилляция

Итак, под данным определением понимается процесс извлечения жидкого компонента путем кипячения какой-либо смеси, где он присутствует, и охлаждения его паров с целью образования конденсата и сбора. Данный метод успешно применяется для опреснения смесей. Это позволяет не только разделить между собой присутствующие жидкие компоненты, но и отделять твердые вещества от жидкого растворителя.

Помимо этого, дистилляция прекрасно подходит для получения питьевой воды из морского источника. Также многие любители домашнего алкоголя производят таким способом напитки в домашних условиях.

Перечисленные процессы (дистилляция и ректификация смесей) применяются не только в лаборатории, фармацевтики или у себя дома. Они широко распространены и в промышленности, где с их помощью разделяют нефть на разные компоненты:

  • бензин;
  • керосин;
  • дизельное топливо;
  • реактивное топливо;
  • мазут.

Помимо жидких продуктов из нефти можно получить твердые вещества наподобие битума, гудрона, асфальта.

Отличительные черты

Дистилляция считается простым процессом (перегонкой): перебродившее сырье (к примеру, вино) закладывается в специальный куб, и он разогревается до температуры кипения. При этом выделяются пары, которые направляются в охладитель, где в виде конденсата собираются в емкость. Получившийся продукт является спиртом-сырцом. Его крепость составляет от 40 до 50 градусов. Однако он еще загрязнен примесями, поэтому требуется его очистка и дополнительное облагораживание.

В большинстве случаев для этого дистиллят повторно перегоняют, что увеличивает его крепость. Но если нужно получить крепкий и чистый спирт, следует выбирать другой способ. На первый взгляд кажется, что между дистилляцией и ректификацией нет различий. В действительности это далеко не так.

Высокую степень очистки можно достигнуть лишь при использовании специального оборудования, называемого ректификационной колонной. В ее устройство входит царга, насадка-дефлегматор и охладитель. Выделяемый пар от нагретого сырья поступает в трубу и контактирует с жидкой флегмой, находящейся внутри ее стенок. При этом некоторая часть пара в виде конденсата оседает в дефлегматоре, а остальное возвращается в царгу.

Таким образом и происходит процесс ректификации. При этом исходный материал максимально очищен от вредных примесей (взвеси, сивушные масла и прочее). У полученного спирта-ректификата самая высокая возможная крепость – до 96%. Такой продукт полностью готов для технических, медицинских целей.

Как можно заметить, отличия касаются не только техники перегонки, но и качества самого продукта.

Спирт

Для ректификации спирта в качестве основного источника используются смеси, которые его содержат, - их прогоняют через специальные колонны. В результате нагрева растворы разделяются на два компонента:

На выходе же получается чистейший спирт. Производить алкогольную продукцию люди научились еще с давних времен. В качестве исходного сырья использовались перебродившие ягоды и фрукты. Только в полученном продукте было ничтожно малое количество спирта. Ситуация исправилась с развитием химической промышленности. Причем возникло целое направление, направленное на повышения градуса алкогольных напитков.

Полностью чистейший 100% спирт был получен лишь в конце XVIII столетия. Это удалось сделать русскому химику Иоганну Тобиасу (Товию Егоровичу) Ловицу. Именно его можно заслужено считать создателем процесса ректификации.

Нефть

Главное назначение ректификации нефти заключается в получении легких фракций из нефти, которыми являются:

Бензин представляет собой сочетание нефтенов, алканов и ароматических углеводородов. Температура достигает +150...+205 °C. Все зависит от того, для какого именно транспорта нужно получить топливо – автомобилей, самолетов либо прочей техники.

Керосин – это распространенный вид топлива для питания тракторов и других видов сельскохозяйственного транспорта. Помимо этого, служит компонентом для дизельного топлива. К тому же некоторые системы освещения тоже работают на нем. Температура нагрева подбирается, исходя из целей назначения, и может быть +150...+180 °C либо +270...+280 °C.

Что касается газойля, то этот продукт перегонки в основном используется для производства дизельного топлива. Температура процесса зависит от требуемых качеств конечного продукта и находится в диапазоне от +270...+280 до +320...+350 градусов.

Также в результате ректификации нефти получаются и твердые фракции, к которым относятся:

Мазут хорош как котельное топливо либо может проходить дальнейшую переработку. К примеру, его перегоняют в условиях пониженного давления, доводя до вакуума. Таким образом получают различные масла. Помимо этого, он используется для крекинга, целью которого является получение высокооктанового бензина. Температура для мазута составляет от +230 до +350 градусов.

После того как от мазута отделены масла, получается практически твердое вещество – гудрон. В свою очередь, из него можно получить битум, который является компонентом асфальта. Кроме того, гудрон ценен для металлургической промышленности, где из него получают кокс.

Характерные особенности процесса ректификации

Понимание процесса перегонки может быть полезно для любителей алкогольный продукции любой крепости.

А зная, чем он отличается от дистилляции, можно подобрать для своих нужд подходящее оборудование, причем даже с автоматикой для ректификации для производства нужных напитков. К примеру, если необходимо получить продукт на основе виноградного или любого другого фруктового сока со жмыхом, то классического дистиллятора вполне хватит. Если же нужно получить спирт с высоким градусом, то без ректификационной колонны не обойтись.

К счастью, некоторые самогонные аппараты универсального типа имеют атмосферный штуцер. Теперь стоит только установить дополнительную царгу, как оборудование будет модернизировано до ректификационной колонны. Такие аппараты более предпочтительны, в особенности для всех тех, кто предпочитает проводить эксперименты и развивать свои навыки.

Однако процесс ректификации не был бы столь популярен у большинства самогонщиков, если бы не имел своих хитростей. Одна из них – это использование уже готового дистиллята как альтернативы браге. Таким образом можно избежать лишних хлопот. Дело в том, что использование браги сопровождается выделением пены, причем в большом количестве, чего нельзя сказать про дистиллят. В связи с чем, перегоняя спирт-сырец, можно уберечь ректификационную колонну от повреждений.

Другая особенность заключается в том, что, чем больше высота колонны, тем интенсивнее будет протекать массо- и теплообмен двух встречных потоков, и качественнее получится конечный продукт. То есть значения пропорциональны: выше царга – качественнее спирт.

Ректификационная колонна

Дефлегматор, холодильник-конденсатор, подогреватель – обычные теплообменники, основным аппаратом всего оборудования является ректификационная колонна. Именно в ней поднимаются пары перегоняемой смеси, а им навстречу стекает жидкость (флегма), которая подается в верхнюю ее часть.

Классическая колонна выглядит так: на испарительный куб ставится длинная труба (чем выше, тем лучше), которая зовется царгой, а также дефлегматор с концевиком. Каких-то сложных механизмов здесь нет, лишь кран для отбора, смотровое стекло и термометр. В некоторых случаях может быть регулятор мощности.

Работа колонны

Вся процедура производится в несколько этапов:

  • Происходит нагрев браги или любого другого спиртосодержащего раствора до нужной температуры ректификации.
  • Образующиеся пары поступают в колонну и далее попадают в холодильник.
  • Наверху пары конденсируются в жидкое состояние и движутся в обратном направлении уже в виде жидкости (флегмы).
  • Конденсат стекает вниз, навстречу ему поднимаются пары, и в процессе такого смешивания происходит насыщение их спиртом от флегмы.

Такой цикл происходит многократно, и в результате пары насыщаются спиртом настолько, что крепость конденсата доходит до 93% или чуть больше. Что касается примесей, они отличаются меньшей летучестью и оседают в колонне. По этой причине предпочтительно использовать именно высокие трубы, и чем они длиннее, тем качественнее получается конечный продукт.

После применения ректификационной колонны нет необходимости проводить дополнительную очистку полученных напитков. К тому же вместе с примесями продукт избавляется от неприятного запаха и нежелательного привкуса.

Что касается использования браги, то лучше по возможности обойтись без нее, о чем было сказано выше. Процесс должен протекать при стабильной температуре, и теплоизолированная колонна позволяет избежать ее перепадов.

Атмосферное давление

Работа самогонного аппарата зависит от атмосферного давления, и многие модели оснащены специальным штуцером. Когда он закрыт, аппарат функционирует в режиме дистилляции, но стоит его открыть – это уже метод ректификации.

После того как сырье нагреется до нужной температуры кипения, штуцер отбора закрывается. Установка некоторое время функционирует в автономном режиме. В этот момент спиртовые пары циркулируют внутри колонны, повышая флегмовое число и очищаясь от примесей. Потом штуцер открывается, и происходит процедура, в течение которой давление и температура ректификации держатся на высоком уровне. Во избежание перегрева оборудования атмосферный клапан открыт на время всей ректификации. За счет этого регулируется давление.

Поскольку штуцер открыт постоянно, то атмосферное давление оказывает свое влияние на протекающий в колонне процесс ректификации. При его уменьшении снижается плотность спиртовых паров, что приводит к увеличению их расхода и скорости прохождения в установке. Превышение допустимого значения оборачивается захлебыванием колонны.

А если давление будет возрастать, то скорость паров будет снижаться, что замедляет деление на фракции. Исправить это можно путем временного закрытия штуцера.

Не стоит упускать из виду давление в колонне. В дефлегматоре оно всегда равно атмосферному значению за счет открытого штуцера. Непосредственно в царге оно обусловлено движением паров и взаимодействием их с флегмой. При этом величина перепада давления не должна превышать максимальные показатели, которые устанавливаются производителями. Чтобы можно было контролировать это значение, колонны оснащаются специальными манометрическими трубками.

Многие компании, которые производят современные установки ректификации, стараются стабилизировать работу оборудования, чтобы она не зависела от внешних факторов. К сожалению, полностью избежать такого недостатка пока не удается. В связи с чем в инструкции прямо сказано, что ректификацию не стоит проводить в те дни, когда вероятно понижение атмосферного давления.

Автоматизированный процесс

Во время процесса ректификации необходимо личное присутствие и постоянное наблюдение за всем происходящим. Однако можно поступить и мудро – использовать автоматику. Такие устройства призваны для автоматизации всей процедуры и без непосредственного участия человека.

Качественные устройства отберут так называемые головы в отдельную емкость и исключат попадание хвостов в готовый продукт. Блок управления пустит воду для охлаждения в нужный момент, понизит мощность в ходе отбора. После сбора хвостов подача воды и нагрев будут отключены.

Как можно понять, автоматика для ректификации – вещь нужная, особенно когда возникнут неотложные дела, решение которых невозможно перенести на другое время.

www.syl.ru


Смотрите также