Здравствуйте, товарищи в непростом деле!
О том, что я хочу сегодня разобрать по винтикам, сотню раз писано-переписано и всё равно находятся люди, делающие далеко идущие умозрительные выводы, приводящие к неверному пониманию работы колонны, а потом и к разочарованию в этом замечательном устройстве.
С целью получить спирт почище, а так же отделить его от органических растворителей (изики - это они и есть) мы используем колонну. Насадочную, тарельчатую, тоненькую плёночную - дело десятое. Суть в многократном переиспарении флегмы, и градиентном для насадки, или ступенчатом для тарелок, разделении азеотропной смеси спиртов, альдегидов, эфиров и воды вдоль высоты всей колонны. Термин "азеотропная" по-простому - это смесь, которая ни разу не желает разделяться без ухищрений. Ни дистилляцией, ни фильтрацией, ни отстаиванием, ни мытьём, ни катаньем.
Тут мне возразят: "Что вы такое несёте? А мы, по вашему, чем тут занимаемся?" Но сравните эффективность прямоточной дистилляции воды из раствора солей жёсткости и эффективность перегона 12% браги в 36% сырец, и вы увидите, что в первом случае разделение близко к абсолютному, а во втором всё зависит от множества факторов, и погон "досуха" эффективность не увеличивает. А должно бы при 78,3 закипеть и при 78,4 перестать. О сколь-нибудь полном разделении спирта и иных бражных фракций на прямотоке и речи нет.
Однако, второй погон даст продукт крепче, и даже позволит как-то разделить фракции, третий ещё... Стоп-стоп-стоп! А пусть самогон дальше гонит себя сам! Мы пар подадим в баночку ко дну, сверху заберём пар полегче, на дне останется чуток воды и сивухи, потом ещё в одну баночку... А баночки поставим друг на друга!.. А вместо трубочек - дырочки в крышках-донышках!.. Вот мы и дошли до ситчатых и провальных тарелок. Можно продолжать дифференцировать это всё до СПН, но суть начатого повествования не в этом. Запомним только, что спирт нам "чистит" именно колонна.
Однако, чтобы возникло переиспарение, надо возвращать в колонну, на насадку или тарелки конденсат, он же флегма, он же масса в нашем уравнении. А этот конденсат у нас с каждой минутой нагрева устремляется всё выше и выше по колонне, унося в математическую бесконечность искомый спирт. Надо это дело срочно заканчивать, и в этот момент на сцену выходит дефлегматор, который тут буквально всему голова.
Деф конденсирует ВЕСЬ ПАР, и возвращает его в колонну. ВЕСЬ ПАР я написал максимально выразительно, потому, что ходит в народе суеверие, что этот пар, или его часть может уйти через трубку связи с атмосферой не сумев зацепиться за дефлегматор. Ни в коем случае. Если поглощаемая дефлегматором мощность больше остающейся после выхода из колонны, а это почти всё, что выдал в куб нагреватель - деф будет даже немного подсасывать воздух время от времени. Трубка связи существует для того, чтобы система не пыталась втянуть его через отвод жидкости или пара, то есть с целью обеспечить стабильный отбор. Я сейчас не буду про флегмовое число и смысл его постоянства при отборе, захотите - найдёте и прочитаете.
Флегма из дефлегматора (буквально - устранителя флегмы из пара/газа) скатывается в куб по тарелкам ли, насадке ли, отбирает у встречного пара теплоту парообразования, достаточную для переиспарения самых легкокипящих фракций, а вместе с ней - самые тяжёлые фракции уже в виде жидкости... Повторяю это ради ясного понимания, что чисткой спирта занимается только колонна, одна только колонна. Как вы подключили дефлегматор: в поток ли пара перед перегибом, над узлом отбора по жидкости или пару - без разницы. Он не даст вам ни одного цикла переиспарения, ни одной теоретической тарелки. Он просто возвращает флегму в колонну, на насадку. Какой вы использовали узел отбора: по жидкости, по пару, минидефлегматор, сняли флегму с рассчитанной тарелки - не важно. Важно лишь, какую долю тепла и массы вы отняли у процесса. Вот, об этом теперь поговорим.
Мы начали отбор. То есть часть флегмы или пара отводим в сторону, чтобы доохладить, разбавить, и рано или поздно выпить. Мы открываем кран, или "отпираем" дефлегматор, и забираем у процесса либо часть массы в виде капель флегмы, либо часть теплоты в виде пара.
Тут остановлюсь всё-таки на типах отбора: когда пар проходит вверх через дефлегматор, перегиб на 180 градусов, и спускается в доохладитель (холодильник кожухотрубный 40-50 см) это управление по охлаждению.
Возможен вариант управления нагревом, когда мы крутим не игольчатый кран на подаче воды в дефлегматор, а регулятор нагрева, таким образом подбирая, сколько пара прорвётся через дефлегматор (шлем и длинную конусную шею, например).
Если под дефом приварен отвод к доохладителю - отбор по пару.
Если в этом месте вварена или впаяна приблуда для удержания и отвода флегмы - отбор по жидкости.
В любом случае, смысл в том, чтобы создать место, где соберётся самая лёгкая фракция, а потом потихоньку "тырить" её у стабилизированного процесса.
Наиболее стабильна система при работе "на себя". Оно так сутками может находиться в динамическом равновесии. Но нам нужен спирт, да побыстрее. И чем быстрее мы изымаем из процесса вещество (флегму, жидкость) или теплоту с веществом (пар, через узел или деф), тем меньше эффективность тепломассообмена в колонне. Тем быстрее приползут так нелюбимые всеми переходные фракции и изгадят наш продукт. Задача - поймать устойчивое равновесие, играя нагревом, охлаждением и отбором. Хотим максимально чистого спирта - цедим по капле, но и подачу тепла и хладагента (да, воды из крана) надо снизить до разумного минимума, хотим быстро и ярко - отбираем на предзахлёбной мощности, заморочившись на идеальной вертикальности насадочной колонны, узле распределения флегмы и диоптрах, чтобы воочию наблюдать процесс. С тарелками в стекле всё нагляднее и интереснее. Кстати, по жидкости ещё очень удобно в нижней части колонны отбирать переходную фракцию, чтобы снижать её шансы подняться в колонну как можно дольше.
Итак, подведём итоги: способ отбора не влияет на качество спирта, однако на выбор способа могут повлиять частные условия. Тут и стабильность нагрева и охлаждения, и способы регулировки. Самым стабильным мне показался отбор по пару, но это не аксиома. При подаче охлаждения насосом из пятикубового бассейна, управление охлаждением - отличный способ получить отличный продукт.
Бо́льшая высота колонны позволяет дольше держать переходные и хвостовые фракции подальше от узла отбора. В общем-то и всё. Чтобы определиться с минимальной необходимой высотой - обратитесь к теоретикам на многочисленных форумах, они там лучше расскажут, сколько насадки заколотить в царги и как лучше расположить тарелки.
С различной высоты можно забирать различные фракции. Головы мы за погон отберём один раз, а вот переходные фракции можно отбирать почти с начала отбора спирта. С нижних тарелок, теоретических или реальных - без разницы. Да, спирт там тоже будет, но мы же не ради количества спирта так боремся за эффективность процессов, а ради запаса качества.
Всего наилучшего, удачных и безопасных погонов!