Если Вы решили заняться ректификацией, то это потребует от Вас больше знаний, чем процесс дистилляции. Винокур, решивший заняться ректификацией, сталкивается с темой Флегмового числа, которое влияет на качество разделения водно-спиртовых компонентов.
Для чего нужна ректификация
Занимаясь винокурением дома благодаря процессу ректификации Вы сможете получить почти чистый спирт. Естественно, что без ректификационной колонны Вам не обойтись.
Ректификационная колонна – это длинная труба, изготовленная из нержавеющей, стали. Используется в винокурении, для получения ректификованного спирта, который не пьют чистом виде, а применяют для дальнейшего приготовления крепких напитков.
Как работает ректификационная колонна
Колонна закрепляется вертикальным способом на кубе. В кубе уже есть продукт после первого перегона. При нагревании куба жидкость начинает закипать и пар поднимается в колонну. В её верхней части расположен дефлегматор, он имеет совмещение с узлом отбора. Часть жидкости, которая сконденсирована в дефлегматоре узел отбора пускает на выход, который можно регулировать, или вернуть в колонну. Возвращённая жидкость течёт вниз колонны навстречу пару. Внутри колонны есть элементы (насадка Селиваненко) на которых происходит взаимодействие пара и стекающей вниз жидкости. Жидкость, которая стекает вниз по элементам – Флегма.
В прошлом определение «Флегмовое число» применяли только в хим. промышленности. Термин стал актуален в быту после того, как появилась домашняя ректификация.
Процесс во время которого образовывается флегма, называется - «дефлегмация».
Паровая нагрузка
Если во время ректификации увеличить или уменьшить мощность ТЭНа, увеличится или уменьшится расход паровой нагрузки. При максимальной мощности колонна начнёт «захлёбываться». У большей части насадок есть идеальный вариант нагрузки, который немного меньше максимальной. Именно такой нагрузке соответствует технологическая мощность. При такой мощности, вся ректификационная колонна будет иметь максимальную способность разделения.
Рассчитываем Флегмовое число
- f (флегма)
- М (массовый расход пара)
- Мд (масса дистиллята)
- W (мощность)
- R (объём вещества возвращаемого в колонну)
- Е (скорость отбора)
- r96 = 920 кДж/кг. (теплота испарения ректификата)
В связи с тем, что содержание спирта переменно, то массовый расход пара М тоже переменен. М почти всё время постоянен только в верхней части колонны, он зависит от технологической мощности W (кВт): M=W/r96%, кг/с.
Флегмовое число это...
Показатель ректификационной колонны определяющий результативность процесса называется Флегмовым числом.
Чтобы информация была более понятна, на схеме показаны движения потоков в верхнем отсеке ректификационной колонны.
Пар выходящий из царги Мп=М, собирается в виде конденсата в дефлегматоре и становится дистиллятом М=Мд, часть от которого отбирают Е. Другая часть дистиллята – флегма возвращается в колонну: M=R+E, кг/с. F=R/E. В результате, f= то есть, колона работает «на себя».
В случае полного открытия отбора, флегма не вернётся в колонну, а число флегмы будет равно нулю. В такой ситуации тепломассообмен в колонне перестаёт работать: M=E·(f+1); производительность колонны: E = M/ (f+1).
- Возьмём пример: когда происходит конденсация алкоголя (в исходной смеси 8% оборотов), первичные порции самогона будут концентрацией 49,6% оборотов. При дефлегмации первично конденсируется вода, в паре, который остался, благодаря этому, концентрация алкоголя становится больше.
- Опять возьмём пример: когда происходит концентрация алкоголя, в исходном паре 49,6% оборотов, при частичной конденсации пара получается 0,5 килограмм флегмы с концентрацией, приблизительно, 17% мас. и 0,5% самогона с концентрацией уже 67% оборотов. Скорость перегонки снижается, но повышается крепость.
Когда идёт процесс ректификации, у флегмы уже другая роль. Здесь есть необходимость создать «пробулькивание» пара через жидкость. Таким образом, внутри колонны происходит кипение, которое усиливается благодаря контакту на мелкой насадке. Получается дополнительное испарение спирта, которое уносит с парами вверх. Конденсация воды идёт вниз с флегмой. Пар получается благодаря кипячению бражки в кубе, а флегма, постепенно идёт в куб.
Итог
Невозможно выбрать Флегмовое число наобум, так как оно будет напрямую взаимосвязано с высотой колонны и типоразмером насадки. Если колонна недостаточной высоты и с плохой насадкой, Вы получите вместо ректификованного спирта самогон, который будет чуть крепче обычного.
Оригинал статьи находится здесь.