Особенности колпачковой колонны

Что представляет из себя колпачковая колонна?

Колпачковой называется одна из разновидностей тарельчатой ректификационной колонны. Она представляет собой цилиндр, соединенный с перегонным кубом, внутри которого находятся поперечные перегородки, называемые тарелками.

В тарелках проделаны отверстия, в которые врезаны патрубки. Сверху на патрубках закреплены колпачки с прорезями. Помимо них, в тарелках есть так называемый сливной стакан – трубка, через которую избыток флегмы стекает на тарелку, расположенную ниже.

Такая конструкция обеспечивает максимально эффективный тепломассообмен между паром и жидкостью, точное разделение на фракции с сохранением органолептических характеристик использованного сырья. Немалое значение имеет материал, из которого изготовлено устройство.

Лучшие, но и самые дорогие колонны – медные, самые распространенные – из нержавеющей стали. Стеклянная колпачковая колонна – интересный и недорогой вариант, позволяющий наблюдать за процессом и контролировать его.

Колпачковая колонна применяется для дистилляции, позволяя на выходе получить более кр

епкий и чистый продукт.

Принцип работы колпачковой колонны

Механизм работы колпачковой колонны можно описать следующим образом:

1. В процессе нагревания браги в перегонном кубе спиртовые пары поднимаются и попадают в колонну. Беспрепятственно проходя через колпачковые тарелки, пар попадает в дефлегматор, закрепленный в верхней части колонны.
2. В дефлегматоре пар частично конденсируется. Образовавшаяся флегма стекает вниз и попадает на верхнюю тарелку. Когда уровень жидкости поднимется до сливного отверстия, флегма перельется этажом ниже. Так жидкость постепенно доберется до самой нижней тарелки, с которой после превышения уровня начнет сливаться в перегонный куб.
3. В это же время пар продолжает испаряться и подниматься. Проходя через патрубки, он попадает в колпачки, где проходит через слой флегмы. В момент контакта часть высококипящих соединений из пара оседает в жидкости, а часть низкокипящих компонентов из жидкости, нагреваясь, присоединяется к пару. Таким образом во флегме накапливается все больше воды и вредных примесей, тогда как пар обогащается частицами этилового спирта.

Тепломассообмен происходит на поверхности каждой тарелки. При этом в паре, с каждым новым уровнем становится все меньше вредных примесей и все больше спирта.

Изготовление колпачковой колонны своими руками

Самый сложный элемент колпачковой колонны – колпачковые тарелки. Если они есть в наличии, то имея навыки и опыт работы с металлом, сделать колонну довольно просто. А вот если тарелки придется изготавливать самостоятельно, процесс значительно усложняется.

Для изготовления тарелок понадобится:

1. Вырезать из меди или нержавейки круглые диски, диаметр которых, равен внутреннему диаметру колонны.
2. Просверлить в центральной части дисков 3-4 отверстия диаметром 0,8–1,2см, в которые вставить трубки длиной около 1–1,5 см.
3. По краям диска просверлить еще 2 отверстия, в которые вставить трубки длиной около 1 см.
4. На средние трубки надевают и закрепляют саморезами или другим способом колпачки, по краям которых сделаны пропилы длиной около 0,5 см.

Тарелки готовы, можно приступать к сборке колонны.

Перегонный куб

Самый простой вариант – приобрести готовый бак. Если такой возможности нет, то в качестве перегонного куба можно использовать бидон, пивной кег, флягу. Имея под рукой подходящий материал, можно сделать бак самостоятельно. Важно учитывать несколько моментов:

• крышка должна плотно закрываться;
• гораздо удобнее, если бак будет оборудован нагревательным элементом (ТЭНом);
• необходимо предусмотреть врезку фланца, для установки колонны.

Обязательно позаботиться о герметичности всех соединений.

Царга

Основной элемент колонны – это царга. Именно эта труба будет соединять перегонный куб с холодильником, в ней будут располагаться тарелки и происходить процесс теплообмена между паром и жидкостью. Прежде, чем конструировать колпачковую колонну, обязательно надо сделать чертеж, для того, чтобы точно рассчитать все размеры и определить правильное расположение всех элементов.

Царгу делают из нержавеющей стали. Оптимальный диаметр трубы в данном случае до 120 мм, длина около 1–1,3 м. К нижней части приваривают фланец. С его помощью царга будет соединена с перегонным кубом. Для удобства размещения внутри трубы колпачки для колонны насаживают на штырь, длина которого равна длине царги, и закрепляют гайками на одинаковом расстоянии друг от друга.

Очистка медной колпачковой колонны

Если для дистилляции применяется медная колпачковая колонна, то ее надо регулярно чистить от окислов, образующихся на поверхности вследствие реакции меди с компонентами спиртосодержащего пара.

Один из наиболее эффективных способов очистки подразумевает использование лимонной кислоты. Алгоритм действий следующий:

1. Лимонную кислоту разводят в горячей воде (50 г на 1 литр).
2. Колонну отсоединяют от дефлегматора и перегонного куба.
3. Заглушкой закрывают нижнее отверстие колонны и ставят ее вертикально.
4. Внутрь колонны заливают раствор лимонной кислоты и оставляют на 10 минут.
5. Раствор сливают, колонну промывают чистой водой.

Обычно чистку проводят после 2-3 перегонок, если этого не сделать, налет станет гораздо плотнее и удалить его будет сложнее.

Преимущества колпачковой колонны

Колпачковая колонна имеет ряд преимуществ, выгодно отличающих ее от других тарельчатых устройств:

• нет необходимости в точной регулировке и поддержанию баланса между подачей пара и флегмы, тарелка в любом случае заполнится, после чего запустится рабочий режим;
• вероятность захлеба очень мала даже в случае значительных перепадов в уровне нагрева;
• вариативность укрепления;
• возможность остановить перегонку, а затем запустить ее вновь без ущерба для результата;
• четкое разделение фракций;
• высокая производительность, которая ограничена только мощностью нагрева и возможностями дефлегматора.

Чем еще хороша колпачковая колонна, так это ее способностью функционировать в широком диапазоне мощностей.

Заключение

Работать на колпачковой колонне несколько сложнее, чем на обычном самогонном аппарате, так как она требует постоянного контроля и поддержания определенного режима. Но результат стоит того – алкоголь получается крепким и чистым.