Ректификационная колонна из подручных материалов

Самогоноварение

Из школьного курса мы знаем, что процесс ректификации это процесс разделения сложных смесей на компоненты путем многократного испарения и конденсации составляющих частей. В результаты получаются идеально чистые компоненты, температуры переходов в разные агрегатные состояния которых, соответственно, разные.

Применяется этот не хитрый процесс при производстве бензина, керосина, чистого кислорода и азота. А еще ректификация помогает отделить сивушные масла и альдегидные фракции, чтобы получить этанол, или этиловый спирт.

Ректификационная колонна из подручных материалов

Этот процесс осуществляется в ректификационных колоннах, устройство которых позволяет создавать продукт чистотой до 96 %. Можно создать самодельный самогонный аппарат, имея прямые руки, минимальные познания в органической химии и желание наслаждаться качественным алкоголем собственного производства.

Ректификационную камеру в наше время можно и просто напросто купить, но мы пойдем иным путем. Мы соберем миниатюрный ликероводочный завод собственными руками.

Принцип работы ректификационной колонны

Из названия процесса, который дал имя и колонне понятно, что внутри происходит постоянная ректификация, а сама колонна выполнена из материалов, которые не вступают в реакцию с компонентами процесса.

В перегонный куб заливается рабочая жидкость, брага настоянная на зерне, ягодах, фруктах и т.п. и доводиться до температуры кипения. В ходе кипения рабочей жидкости выделяется спиртосодержащий пар, которые легче, чем жидкость и за счет этого поднимается по трубе вверх, где охлаждается.

Охлаждаясь нагретый пар выпадает в конденсат на стенки колонны и в виде жидкости устремляется обратно в перегонный куб, но на пути следования встречает новую порцию нагретого пара. Компоненты, чья температура кипения ниже рабочей жидкости вновь испаряется, среди таких компонентов — этиловый спирт.

Суть процесса в том, что вещества распределяются по вертикальной колонне, в соответствии с уровнем совей точки испарения и конденсации. Примерно на высоте 75 % от перегонного куба происходит собирание паров этилового спирта — здесь устанавливается патрубок для отвода этих самых паров в емкость с конечным продуктом.

Выше по колонне концентрируются ядовитые летучие пары альдегидов и диметилкетона, и через отводную трубу выводятся в атмосферу, ниже формирования концентрации паров этилового спирита скапливаются сивушные масла и прочие фракции, чья температура кипения превышает температуру кипения этанола.

Составные части для изготовления самодельной ректификационной колонны

Ректификационная колонна из подручных материалов

Для сборки камеры ректификации своими руками нам потребуются несколько узлов.

  1. Корпус ректификационной камеры. В качестве корпуса воспользуемся обычной трубой из материала, не вступающего в химическую реакцию с этиловым спиртом, такого как медь или нержавейка. Также подойдет керамическая труба, но найти такую трубу будет весьма проблематично. Категорически противопоказано использование алюминия, так как при соединение с этиловым спиртом он окисляется, и выделяет ядовитые вещества. Так что трубы от старых пылесосов в топку. Длина трубы 1,2 – 1,5 метра, диаметр 3-5 см., толщина стенки 3-5 мм.
  2. Дефлегматор. Это устройство, предназначение которого конденсация нагретого пара и отделение компонентов, обладающих более низкой температурой кипения от самого конденсата, который стекает вниз к перегонному баку. Этот конденсат еще называют флегмой. Проще говоря, это устройство отбора спиртовых паров, их охлаждения и вывода в емкость в виде готового желаемого продукта. На рисунке приведена схема простейшего дефлегматора.
  3. Ректификационная колонна из подручных материалов
  4. Между стенками трубок дефлегматора проходит змеевик охлаждения, по которому, в свою очередь поступает проточная вода.
  5. Перегонный куб или испарительный резервуар. Для этих целей потребуется емкость в 50 литров объема, может подойти большая скороварка или пивная кега из нержавеющей стали. Испарительный куб должен быть оборудован нагревательным элементом, вставленным внутрь, типа ТЭН. Роль ТЭНа может выполнять электрическая плитка с переменным резистором для изменения интенсивности нагрева. Также желательно контролировать температуру рабочей жидкости в резервуаре, поэтому рекомендуем вмонтировать термометр.
  6. Насадка. Это очень важный элемент ректификационной колонны, она увеличивает контакт паров и жидкости внутри устройства. Насадка это своего рода радиатор, нагретые пары проходя через насадку, конденсируются и сивушные масса стекают вниз, а спирт вновь испаряется. Насадки бывают нескольких видов и их можно приобрести в интернет магазинах. Это пожалуй единственное, что придется купить. Также в строительных магазинах и также в интернете можно найти латунные или медные тарелочки нужного диаметра и насверлить в них отверстий самостоятельно.
  7. Пастеризационная царга. Ее функциональное предназначение – это разбивка головных фракций, которые образуются в ходе непрерывного процесса ректификации. Установка пастеризационной царги усложняет конструкцию, но напрямую влияет на качество конечного продукта.
  8. Холодильник. Он представляет из себя резервуар с водой и помещенный в него змеевик. Задача холодильника – охлаждение всей конструкции ректификационной колонны.
  9. Гайки, фитинги с резьбовым соединением, термометр электронный или обычный, медные трубки, трубки ПВХ, теплоизоляция, паранитовые прокладки.
  10. Электрическая дрель и сверла разных диаметров к ней.
  11. Электрическая болгарка с наждачными дисками.
  12. Слесарный ручной инструмент.
  13. Электрический паяльник 2 кВт.
  14. Бензиновая горелка.

Чертеж колонный ректификации

Ректификационная колонна из подручных материалов

Порядок сборки

Корпус колонны

Начнем с самого большого элемента системы – корпуса или тела колонны.

Для этого необходимо заготовленную трубу из нержавеющей стали распилить на три равные части, сторцевать их таким образом, чтобы все три части плотно прилегали друг к другу. К нижней части из труб припаиваем фланец, который послужит надежным креплением к перегонному резервуару. Важно сделать так, чтобы труба была установлена строго вертикально.

Все три части трубы соединяем друг с другом при помощи резьб и гаек, или можно воспользоваться соединением CLAMP. Главное добиться герметичности соединения.

Насадки

Две оставшиеся трубы будут использоваться для размещения в них насадок. Для насадок берем приготовленные заранее латунные тарелки, и сверлим в них множество отверстий по всей площади сверлом на 2-4 мм. По длине трубы должно быть установлено 10 таких тарелок, тарелки по диаметру должны совпадать с диаметром трубы.

В отверстиях при столкновении пара и жидкости будет происходить образование мелкопористой пенной массы и раздробление компонентов. Сами тарелочки в трубе можно закрепить при помощи отверстий в колонне, в которые вкручиваются болты-держатели, но также возможен вариант спайки при наличии навыка и длинного носа паяльника.

Ректификационная колонна из подручных материалов

В интернете можно встретить советы по изготовлению насадок по мегабюджетной технологии, путем нарезания хозяйственной сетки для чистки кастрюль и сковородок типа «Чистюля» и помещение нарезанных кусочков в колонну. Это конечно сэкономит и время, так как сверление отверстий в латуни займет много времени и сил, и деньги, так как купить 10 латунных тарелок обойдется в 500-700 рублей. Но, материал сплава, из которого изготовлены хозяйственные сетки, неизвестен, поэтому велик риск попадание в конечный продукт ядовитых примесей.

Проточный холодильник

Последняя, третья часть нашей трубы будет служить дефлегматором, а для этого нам нужно добиться максимально резкого охлаждения в верхней половине трубы. Вариантов создать охлаждение много, один из самых простых – это медная трубка, обмотанная вокруг 50-ти % трубы. Через трубку пускается проточная холодная вода.

Ректификационная колонна из подручных материалов

В верхней части трубы устанавливается воздушный клапан для вывода в атмосферу ядовитых летучих газов, холодильник должен обеспечить барьер на пути спиртосодержащих паров и вывести их в конденсат. Температура этого барьера 60 градусов Цельсия, если дефлегматор допускает до воздушного клапана пар температурой выше 60 градусов, то вместе с парами ацетона в трубу, а прямом и переносном смысле, будет улетучиваться вожделенное зелье Бахуса.

Вода, подводится к проточному змеевику трубкой из поливинилхлорида, а поток можно регулировать зажимом для капельницы или краном смесителя.

Отличным средством автоматизации нашего агрегата будет автоматический клапан срабатывающий от термодатчика. Опять же установка клапана повлечет удорожание, а его установка не является обязательной.

Теплоизоляция

Большое внимание нужно уделять теплоизоляции ректификационной колонны по все длине (ну, разумеется, до дефлегматора). Для этих целей отлично подойдет намотка шпагата в несколько сантиметров по всей длине. Сверху шпагат можно обернуть обычной пищевой фольгой как в термосе. Пенополиуретан – отличный материал защиты ректификационной колонны от потери тепла, применяют также базальто-фольгированные утеплители.

Ректификационная колонна из подручных материалов

Термоизмерительные приборы

Важной частью процесса ректификации является контроль температуры. Он влияет не только на качество конечного продукта, но и на его количества. Термометр рекомендуется установить на высоте 25-30 сантиметров от основания колонны, то есть места, где колонна соединяется с перегонным кубом. Сделать это проще, при использовании медной трубы. В трубу вваривается гильза, в которую помещается температурный датчик, или приваривается штырь, на который устанавливается термометр.

Средства автоматического контроля ректификационной колонны

Процесс ректификации очень прихотлив и требует к себе большого пристального внимания. Контроль процесса вполне можно делегировать автоматической системе управления ректификацией. В интернете можно найти чертежи, используя которые любой, имеющий элементарные познания в электротехнике, сможет собрать блок автоматического управления ректификацией. И готовые решения продаются тоже на просторах глобальной сети, поэтому тем, кому лень возиться могут приобрести БУР уже в сборе.

Ректификационная колонна из подручных материалов