Що таке ректифікація? Опис процесу застосування в промисловості

Спирти щільно увійшли в наше життя. І це не тільки алкоголь. Отримують його шляхом бродіння з наступною перегонкою. І часто люди помилково думають, що ректифікація – це перегонка другий раз. Насправді це багаторазова прогонка спиртовмісних рідин в спеціальних колонах. В результаті зустрічі двох потоків - рідини і пара - виходить чистий спирт. Давайте розберемося, що таке ректифікація, більш докладно.

Спирт та його властивості

Але для початку розберемося, що ж таке спирт. Слово було запозичене з латинської мови і означає «дух». Якщо витримані усі нормальні умови, то це буде безбарвна, прозора рідина з різким смаком і характерним ароматом. Чистий спирт буде міцним у діапазоні від 956% до 100%.


Зі спиртними напоями людство знайоме давно, як з ферментованим соком натуральних ягід і фруктів. Тоді це були напої з низьким вмістом спирту. Але з розвитком хімічних знань люди отримували все більш і більш міцні напої. Але тільки в самому кінці XVIII сторіччя змогли отримати 100% спирт ректифікат. Автором винаходу був російський хімік Ловиц Тобто

Що таке ректифікація

Слово прийшло у нашу мову з латинської мови і означає виправлення, виправлення. Це один із способів, який використовують в промисловості, лабораторіях або в домашніх умовах, щоб розділити змішані між собою рідини. Заснований процес ректифікації на різниці в розподілі змішаних компонентів між фракціями пари і рідини. При цьому процесі потік пари рухається назустріч потоку рідини, вони контактують один з одним, обмінюючись теплом і масою до настання рівноваги в системі. Все це відбувається у спеціальному приладі, який називається ректификационный колонний апарат.


В процесі зустрічі потоків висхідний паровий потік вбирає в себе всі летючі компоненти, а стікає рідина - менш леткі. Як і в процесі дистиляції — ще одного процесу отримання спирту, — витрати енергії при ректифікації однакові, але витяг потрібного компонента (у нашому випадку спирту) набагато ефективніше. Ось що таке ректифікація. Для того щоб рідина і пар взаємодіяли більш успішно, в установках використовуються контактні елементи — тарілки або насадки. Вони збільшують ефективність і площа взаємодії двох зустрічних потоків. Принцип їх роботи такий: пар, що йде вгору, проходить через контактний елемент і лід, що на ньому рідина, більш інтенсивно обмінюючись масою і теплом. Чим більше буде встановлено в конструкції елементів, тим швидше буде досягнута рівновага між парою і рідкою фракцією. Ніж ректифікація відрізняється від процесу дистиляції, розглянемо в наведеній нижче таблиці.

Відмінність ректифікації від дистиляції

Відмінність



Дистиляція



Ректифікація спирту



Одержувана фортеця напою



Залежить від кількості перегонів і якості апарату, може варіюватися від 40 до 65 об.



Може досягати 96 об.



Якість напою



Аромат і присмак використаної сировини зберігається.



Спирт-ректифікат, без інших домішок.



Отримання чистих фракцій



Надзвичайно слабке якість поділу, речовини перемішуються, і виправити це можливості немає.



Якщо містяться речовини, котрі закипають при різній температурі, то на виході вони будуть чистими.



Видалення шкідливих для здоров'я речовин



Для якісного видалення сивушних масел потрібно мінімум дві перегонки.



Якщо дотримані всі технології, прибираються повністю.



Спиртові втрати



Навіть якщо слідувати всім правилам, тільки 80% від загальної кількості буде вилучено.



Практично без втрат. Всього від 1 до 3% може загубитися.



Вибухо - та пожежонебезпека



Прилад досить простий, але ризик все-таки є.



Обладнання досить складне, і якщо буде допущена помилка, то можливий вибух.

Обладнання для ректифікації

Для цього процесу можуть використовуватися два типи устаткування: установка з безперервним і періодичним дією. Перший тип використовується в промисловості, так як для регулювання роботи використовується автоматика — дорога і складна. Для лабораторій використовується другий, більш простий і дешевий тип обладнання. У ньому встановлені елементарні засоби регулювання відбору — градусник і манометричний вимірювач зміни тиску на колоні.

Будова ректифікаційної колони

Класична схема ректифікаційної колони виглядає наступним чином. На випарному кубі встановлюється вертикальна колона (ще її називають царга) і дефлегматор з кінцевиком. Така установка не вимагає складних механізмів, тільки кран для відбору, оглядове скло, термометр, і іноді регулятор потужності.
Слід пам'ятати, що чим більше висота колони, тим інтенсивніше буде масо - і теплообмін двох потоків . А ректифікація спирту буде краще.

Принцип роботи колони

Наповнюється куб максимально на дві третини його обсягу спиртовмісної сумішшю, перевіряється герметичність стиків, закривається кран відбору і подається охолоджуючий елемент (найчастіше вода). Тільки зараз можна включати нагрівання. Важливо знати: ніколи не можна закривати два штуцера (відбору ректифікату та подачі води) одночасно, від цього колона може просто вибухнути утворився під дією надлишкового тиску!

Нагрівачем рідина, залита в куб, доводиться до кипіння, і отриманий пар піднімається. Потім, потрапивши в дефлегматор, конденсується і стікає по стінках, знову контактуючи з піднімається вгору новим пором. Знову потрапляє на нагрівач, стає пором, і процес повторюється.
Через якийсь час пар і рідина приходять в рівновагу, а у верхній частині накопичується фракція з низькою температурою кипіння (метанол). У нижній — з високою (сивушні масла). Тепер їх можна відбирати. Рівновага визначається за збереження температури протягом 10 хвилин. До цього моменту пристрій чіпати не треба.

Вузол відбору колони

Що з себе представляє вузол відбору? Найчастіше це невеликий бортик, який гальмує, не даючи стікати, флегму (сконденсовану з пара рідина). Якщо відкрити кран вузла відбору, то затримана флегма стікає в холодильник, перетворюючись на спирт-ректифікат. Та ж рідина, яка не затрималася на бортику, стікає далі вниз, щоб знову повторити цикл. У промислових установках можна встановлювати співвідношення між ректифікатом і флегмою, яка повертається (флегмово число) за допомогою крана. Від цього числа залежить чистота і процентний вміст спирту. Чим воно вище, тим спирт чистіше. Буває, що відбувається таке неприємне явище, як захлеб ректифікаційної колони. Інформацію про те, що це сталося, показує сильний шум булькаючого типу всередині самої конструкції. Причин, чому стався захлеб, може бути декілька, розглянемо їх.

Коли колона захлинається

Максимальна швидкість руху пари в кожній конструкції різна. Коли вона досягається, флегма сповільнює свій рух в кубі, а потім і зовсім може зупинитися. Скупчення її в ректифікаційної частини викликає зупинку процесу тепло - і масообміну. Результат — перепад тиску (часто дуже різкий) і поява сторонніх шумів. Причини «захлеба» :

найчастіше це нагрівання вище допустимого;

переповнення куба або засмічення його частками спиртовмісної складу;

у високогір'ї основною причиною є низький атмосферний тиск;

стрибок напруги, з-за якого виростає потужність Тена;

несправності і помилки в конструкції.

Тепер ви знаєте, що таке ректифікація. Отриманий в результаті цього процесу спирт має жорсткий смак (так званий технічний спирт). Його можна використовувати для технічних цілей, але для харчової промисловості буде потрібно ще допрацьовувати — розбавляти, фільтрувати і наполягати. Для кращого очищення отриману сировину піддають процесу углевания (пропускання через активоване вугілля). В результаті цієї процедури спирт придбає «м'якість» , а сивушні масла (невелика їх кількість завжди потрапляє в спирт, навіть якщо ви використовували процес дробового відбору) будуть пов'язані вугіллям. Насправді це класична процедура приготування відомої російської горілки. Після проведення процедур розведення і углевания напою потрібно дати відпочинок. Просто залиште його на кілька днів у скляній ємності. Горілка буде йти м'якше, а якщо не перебирати, то і похмілля не буде.