Размышления без учения опасны, а учение без размышления бесполезно.
Последние три недели штудирую литературу, форумы и все доступные в интернете ресурсы на тему ректификации.
Задача уменьшить временя на изготовление спирта. Задумался о покупке колонны на 3 дюйма.
Ну и как перед любой покупкой начал с отзывов владельцев и мнений сведущих в теме.
Мда. Отзывов много, но все они 2х видом и диаметрально противоположны.
Одни говорят о чудо устройстве и что чуть ли не 3 л/ч спирта на колонне 1 м высотой получают (Селиваненко вообще предлагает 750мм высоту), другие утверждают, что колонна такого диаметра должна быть в пару этажей. Придется пробивать потолок и запускать колонну к соседям, если живете в квартире. Надеюсь они не будут против.
В общем смысл такой. Все утверждают, что диаметр колонны сильно влияет на ее разделяющую способность. Чем больше диаметр, тем ниже эффективность. А кто то говорит, что все это ерунда.
С этого и начнем.
Теория
Если перегнать водно-спиртовой раствор 10% спиртуозностью в простейшем дистилляторе, то в теории получим дистиллят спиртуозностью 53%, если еще раз перегнать, теперь уже в 53% крепости дистиллят, то получим 82%. Далее зависимость примерно 82-88, 88-92%... Обращаю внимание, что эти цифры взяты из графика "кривая равновесия фаз водно-спиртовой смеси при нормальном давлении". С сырцом цифры могут быть другие, т.к. смесь многокомпонентная.
Так вот для упрощения расчетов и понимания процессов в ректификационной колонне и взято определение теоретическая тарелка (ТТ). Та самая тарелка, на которой происходит укрепление/разделение/дистилляция.
В реальности это может быть и тарелка с колпачками (тарельчатые колонны) на которой происходит барботаж, диффузия и еще много страшных слов, так и СПН (спирально-призматическая насадка).
Рассматриваю только СПН, т.к. с сеточкой (РПН) уже наигрался, тарельчатая колонна слишком специфична в использовании. Эффективность по части разделение РПН гораздо ниже чем СПН, а тарелка с колпачками вообще не выдерживает критики в вопросах ректификации в домашних условиях.
Ректификационную колонну с СПН можно представить как множество дистилляторов в одной трубе. По всей ее высоте происходит непрерывная дистилляция. Условно каждые 2,5 см (высота зависит от множество факторов) происходит то самое укрепление с 53% на 29%, 6%, 4% пока не попадет в узел отбора.
Так вот, чтобы получить заветные 96,6% спиртуозности нужно, что бы в колонне было достаточное количество этих теоретических тарелок. А лучше больше, чтобы помимо укрепления происходило разделение. Разделение и укрепление вроде родственные термины, а кто то считает, что это одно и тоже. Но суть в том, что чтобы получить концентрацию спирта в 96% достаточно 10-12 теоретических тарелок, а чтобы получить спирт хорошего качества, то вычитал, что нужно аж 40 ТТ (источник недостоверный)
И теперь самое сложное (для меня). Так сколько же СПН засыпать, что бы получить эти заветные хотя бы 12 ТТ и какая высота этого самого СПН соответствует одной ТТ (так называемая высота единичного переноса ВЕП)?
Перечитал кучу страшных формул и определений. Есть даже с логарифмами.
На форуме (например Хоумдистиллер) одна ругань. Невозможно что то определенное вычитать. Каждый гнет свое мнение. На просьбу дать ссылку на литературу отвечают: "Сам ищи и сам читай..." или "Иди ты к Крелю". Сплошное ИМХО и никаких фактов. Долго упирался, что бы пойти читать Креля. Его книга в 1960м году написана. Хотел найти что то современное с СПН. Нашел только книгу Креля 1980го года. Но и там все еще про кольца Рашига и седловидные насадки.
Я даже злиться начал. Ну не может в реальности быть на одну тему двух противоположных мнений. Уж в домашнем производстве спирта то точно. Читал, читал я Креля, а там:
А еще говорят, что дистилляция - это искусство, а ректификация - это математика (все точно). Ну ну.
Не все так плохо конечно. Там много конкретики. Книга в 600 страниц все таки.
В итоге простого расчета ВЕП не нашел. Нужно вникать глубже. Результат напишу отдельно, когда разберусь.
Главное, что хотел найти в книге это формулу расчета ВЭП с зависимостью от диаметра колонны. Нашел! Аж на 167й странице.
Не вдаваясь в подробности, зависимость прямая. Чем больше диаметр, тем больше ВЕП и больше высота колонны соответственно должна быть по итогу.
НО! Тот же Крель на 159й странице взял, да написал:
Вывод
В магазинных колоннах диаметром 3 дюйма (внутренний диаметр 72мм) идет в комплекте насадка СПН 3,5х3,5мм. Отсюда отношение диаметра колонны с размером СПН - 72мм:3,5мм= 20,6, что значительно больше 1:10. На форуме даже рекомендуют для 3х дюймов использовать 4х4 мм СПН. Все равно попадаем в рекомендации 1:10.
В общем если верить Э. Крелю, то при использовании достаточно мелкой насадки влияние диаметра на ВЕП отсутствует.
Выдержки взяты из Руководство по лабораторной перегонке Э.Крель 1960го года издания. Нашел издание 80го года только после того как статью написал. Но смысл в актуализированном издании не особо поменялся. Вывод в части влияния диаметра на ВЕП тот же. Следующие статьи будут по 3му изданию руководства, если не найду, что то более современное.
Теперь осталось разобраться с высотой колонны и скоростью отбора и качеством спирта. Там еще веселей.
P.S.
Расследование продолжается...
Буду благодарен за ссылки на литературу под данной теме.
