Особенности тарельчатой колонны

Какой должна быть тарельчатая колонна?

Тарельчатая колонна – узкий цилиндр, который вертикально крепится к перегонному кубу. Внутри трубы на расстоянии друг от друга расположены горизонтальные перегородки – тарелки. Именно из-за них устройство получило свое название. Сверху на колонну крепится дефлегматор, в котором происходит частичная конденсация спиртовых паров.

Тарельчатые колонны могут быть стальными, медными и стеклянными. Изделие из нержавейки – вариант относительно недорогой и самый распространенный. Колонны из меди недешевы, но обеспечивают отличное качество дистиллята и шикарно выглядят. Что касается стеклянных колонн, то это самый бюджетный вариант, который выбирают в первую очередь ради возможности наблюдать за процессом перегонки.

Высота и диаметр колонны тарельчатого типа, а также количество тарелок могут быть разными. Эти параметры подбирают, исходя из желаемой крепости самогона, условий размещения аппарата, потенциальной мощности нагрева.

Что представляет из себя ректификационный абсорбер тарельчатого типа и для чего нужен?

Любая ректификационная колонна по сути является абсорбером. Устройство тарельчатого типа – вертикально расположенный цилиндр с расположенными друг над другом поперечными перегородками в форме тарелок. Именно на них происходит контакт спиртовых паров и флегмы с последующим тепломассообменом.

Основная функция абсорбера – максимально точное разделение газа и жидкости на фракции, отличающиеся температурой кипения. Этот процесс происходит благодаря многократному испарению и конденсации спиртовых паров.

Формула расчета высоты тарельчатой колонны

Для того чтобы колонна с барботажными тарелками работала максимально эффективно, важно правильно подобрать габариты. Основные – это высота колонны, количество тарелок и схема их размещения.

Для расчета высоты тарельчатой ректификационной колонны используется формула:

H = (N-1)*h + z₁ + z₂

• где N – число тарелок;
• h – расстояние между перегородками;
• z₁ – расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны;
• z₂ – расстояние между нижней тарелкой и дном колонны.

Обычно тарелки, которые находятся в нижней части ректификационной колонны, имеют отверстия большего диаметра, чем те, которые располагаются сверху.

Число тарелок в ректификационной колонне

В тарельчатой колонне число ступеней разделения задается конструктивно. Расчет числа теоретических тарелок довольно прост. Считается, что КПД одной физической тарелки – от 40 до 60%. Таким образом, две физические тарелки – это одна теоретическая.

Обычно в колонне установлено от 5 до 10 тарелок. Это 3–5 ступеней укрепления, которых вполне достаточно для получения дистиллята с крепостью соответственно от 88 до 95%. Кроме того, такая конструкция позволяет с высокой точностью отбирать головы и не бояться преждевременного подхода хвостов.

Степень очистки можно регулировать, корректируя количество перегородок.

Типы тарелок для тарельчатой ректификационной колонны

От типа тарелок, размещенных в аппарате колонного типа, зависит точность разделения спиртосодержащей смеси на компоненты, скорость перегонки, крепость конечного продукта. Основные требования к тарелкам:

• малый вес;
• простота конструкции;
• удобство эксплуатации;
• обеспечение хорошего контакта между паром и жидкостью.

Различают несколько видов контактных элементов:

• ситчатые;
• решетчатые провального типа;
• ситчатые с S-образной перегородкой;
• колпачковые;
• с S-образными элементами;
• клапанные дисковые.

Каждый вид имеет свои особенности, сказывающиеся на эффективности процесса.

Ситчатые тарелки

Тарелка этого вида представляют собой плоский диск, в котором проделаны отверстия одинакового диаметра. Одной стороной от жестко прикреплен к внутренней стенке колонны, с другой находится переливной канал для стекания жидкости. Отверстия в ситчатых тарелках отличаются по форме. Они могут быть круглыми, треугольными, в виде удлиненных узких прорезей.

Решетчатые тарелки провального типа

Пластины с прямоугольными или круглыми отверстиями – вот что такое решетчатые тарелки. Канала для стекания жидкости для данного вида не предусмотрено, поэтому горячий пар и жидкость походят через одни и те же щели, двигаясь в противоположных направлениях.

Основной недостаток таких тарелок – необходимость точной регулировки заданного режима перегонки. В противном случае при увеличении нагрева может произойти захлеб колонны, а если мощность нагрева уменьшится, то большая часть флегмы стечет обратно в перегонный куб.

Ситчатые тарелки с S-образной перегородкой

Эта разновидность ситчатой тарелки дополнена приваренной с верхней стороны перегородкой в виде буквы S, которая делит тарелку на две части. Флегма, перетекшая на тарелку сверху, движется вдоль перегородки, по пути контактируя с поднимающимся через отверстия паром. Дойдя до другого края тарелки, жидкость через переливной стакан стекает на следующий уровень.

Колпачковые тарелки

Колонны с колпачковыми тарелками – одни из самых популярных среди самогонщиков. Это связано с эффективностью конструкции. В колпачковой тарелке вместо обычных отверстий – патрубки, которые прикрыты колпачками с прорезями. Через патрубки поступает пар, который контактирует с флегмой, скопившейся на поверхности тарелки. Постоянный уровень флегмы обеспечивают находящиеся на тарелке перегородки, а избыток жидкости стекает на нижерасположенную тарелку через сливной стакан.

Тарелки с S-образными элементами

На поверхности тарелок этого вида находятся колпачки в форме буквы S, на одной из продольных кромок которых сделаны прорези. Эти элементы расположены таким образом, что образуют ряд чередующихся колпачков и желобков. Прорези колпачков погружены в жидкость, благодаря чему образуется гидравлический запор.

Спиртовые пары, поднимаясь, попадают внутрь колпачков и распределяются через прорези, проходя через слой флегмы, находящейся на поверхности тарелки. Избыток флегмы стекает вниз через сливной стакан.

Клапанные дисковые тарелки

Основной элемент тарелок этого вида – клапан в форме буквы L, закрывающий прямоугольное отверстие. В обычном состоянии клапан прикрывает щель под действием собственного веса. Идущие снизу спиртовые пары приоткрывают клапан и контактируют с жидкостью, находящейся на поверхности тарелки.

Преимущества тарельчатой колонны

Самогонные аппараты тарельчатого типа пользуются популярностью. Этому есть несколько объяснений:

• у таких аппаратов довольно высокая производительность;
• перегон на тарельчатой колонне благодаря точному разделению фракций позволяет получить более чистый, качественный самогон;
• можно получать самогон с различными характеристиками, меняя количество тарелок, комбинируя разные виды;
• работа на тарельчатой колонне практически не зависит от скачков напряжения.

Освоить тарельчатую колонну не так сложно, а результат перегонки точно порадует.

Заключение

Вследствие многократного контакта пара и жидкости в тарельчатой колонне происходит качественная очистка самогона.  Такие устройства в первую очередь полезны при перегонке зерновых или фруктовых браг, так как большая часть вредных примесей остается во флегме, при этом вкус и аромат сырья в напитке практически полностью сохраняются.