Что такое ректификация? Описание процесса ректификации. Ректификационная колонна

Интересно, каждый ли любитель алкогольной продукции задумывается, что такое ректификация? А ведь к этим напиткам данный процесс имеет прямое отношение. Многие начинающие самогонщики часто путают его с вторичной перегонкой, что неверно. В действительности жидкости прогоняются несколько раз при использовании специального оборудования, в результате чего получается чистый спирт. Есть еще немного схожий процесс, именуемый дистилляцией.

В наш современный век активно ведется пропаганда здорового образа жизни, впрочем, так было всегда, но в последнее время это стало более очевидным. Нас постоянно призывают отказаться от алкогольной продукции, причем полностью исключить ее из своего рациона. Но поскольку человечество пользуется спиртом с первых дней его появления, полностью отказаться от него вряд ли получится. И речь идет не только о вине, водке и прочих напитках, получаемых путем перегонки. Но что такое ректификация? Об этом ниже.

Особенности спирта

С латинского языка спирт (spiritus) переводится как дух и является органическим соединением, которое представлено разнообразными составами. Самые распространенные из них - это:

• этиловый;
• метиловый;
• фенилэтиловый.

Некоторые виды получают не только в лабораторных условиях, их можно встретить и в природе. К примеру, в листьях растений – это метиловый спирт, перебродившие органические продукты содержат этанол. Некоторые виды витаминов тоже можно отнести к классу спиртов: А, В8 и D.

При нормальных физических условиях спирт представляет собой прозрачную жидкость с резким характерным запахом и вкусом. Он способен растворять маслянистые и жиросодержащие вещества. А что касается его главной характеристики, крепости, то она составляет 95,57-100%.

Прежде чем ответить на вопрос, что такое ректификация, стоит прояснить, есть или у спирта какие-нибудь полезные свойства? Вне всякого сомнения, они имеются, и их предостаточно. И прежде всего – это антисептическое и дезодорирующее средство, которое применяется для обеззараживания медицинских инструментов, поверхности кожи, а также обработки рук медицинского персонала перед проведением операций. В аппарате искусственной вентиляции воздуха спирт выступает в качестве пеногасителя. Используется как растворитель для производства лекарственных средств.

Но, помимо медицины, спирт хорош и в производстве алкогольной продукции – повышает градус напитков. В бытовых условиях крепкой жидкостью часто пользуются для снижения температуры путем растирания. С его помощью можно приготовить целебные настойки или сделать согревающий компресс.

Перечислять все полезные свойства и качества спирта можно бесконечно долго. Но вернемся к нашей теме, что такое ректификация.

Что представляет собой этот процесс

Слово ректификация происходит от слияния двух латинских слов:

• rectus – прямой;
• facio – делаю.

По сути, это особый вид процесса, который используется для разделения жидких смесей на отдельные ее компоненты в зависимости от температуры кипения (у каждого она своя). Выражаясь простым языком, происходит разложение на разные фракции (тяжелые и легкие).

Только происходит оно при контакте потока жидкостей и пара. Именно благодаря этому процессу можно получить чистейший и крепкий спирт.

Зачастую изготовление алкогольных напитков не обходится без двух важных процессов, таких как:

• ректификация;
• дистилляция.

С первым мы разобрались, но что представляет собой второй процесс? Многие путают эти два термина, считая, что это практически одно и то же. В действительности между ректификацией спирта (или любой другой смеси) и дистилляцией есть существенные различия, которых коснемся чуть позже.

Немного сходный процесс – дистилляция

Итак, под данным определением понимается процесс извлечения жидкого компонента путем кипячения какой-либо смеси, где он присутствует, и охлаждения его паров с целью образования конденсата и сбора. Данный метод успешно применяется для опреснения смесей. Это позволяет не только разделить между собой присутствующие жидкие компоненты, но и отделять твердые вещества от жидкого растворителя.

Помимо этого, дистилляция прекрасно подходит для получения питьевой воды из морского источника. Также многие любители домашнего алкоголя производят таким способом напитки в домашних условиях.

Перечисленные процессы (дистилляция и ректификация смесей) применяются не только в лаборатории, фармацевтики или у себя дома. Они широко распространены и в промышленности, где с их помощью разделяют нефть на разные компоненты:

• бензин;
• керосин;
• дизельное топливо;
• реактивное топливо;
• мазут.

Помимо жидких продуктов из нефти можно получить твердые вещества наподобие битума, гудрона, асфальта.

Отличительные черты

Дистилляция считается простым процессом (перегонкой): перебродившее сырье (к примеру, вино) закладывается в специальный куб, и он разогревается до температуры кипения. При этом выделяются пары, которые направляются в охладитель, где в виде конденсата собираются в емкость. Получившийся продукт является спиртом-сырцом. Его крепость составляет от 40 до 50 градусов. Однако он еще загрязнен примесями, поэтому требуется его очистка и дополнительное облагораживание.

В большинстве случаев для этого дистиллят повторно перегоняют, что увеличивает его крепость. Но если нужно получить крепкий и чистый спирт, следует выбирать другой способ. На первый взгляд кажется, что между дистилляцией и ректификацией нет различий. В действительности это далеко не так.

Высокую степень очистки можно достигнуть лишь при использовании специального оборудования, называемого ректификационной колонной. В ее устройство входит царга, насадка-дефлегматор и охладитель. Выделяемый пар от нагретого сырья поступает в трубу и контактирует с жидкой флегмой, находящейся внутри ее стенок. При этом некоторая часть пара в виде конденсата оседает в дефлегматоре, а остальное возвращается в царгу.

Таким образом и происходит процесс ректификации. При этом исходный материал максимально очищен от вредных примесей (взвеси, сивушные масла и прочее). У полученного спирта-ректификата самая высокая возможная крепость – до 96%. Такой продукт полностью готов для технических, медицинских целей.

Как можно заметить, отличия касаются не только техники перегонки, но и качества самого продукта.

Спирт

Для ректификации спирта в качестве основного источника используются смеси, которые его содержат, - их прогоняют через специальные колонны. В результате нагрева растворы разделяются на два компонента:

1. Жидкость.
2. Газ.

На выходе же получается чистейший спирт. Производить алкогольную продукцию люди научились еще с давних времен. В качестве исходного сырья использовались перебродившие ягоды и фрукты. Только в полученном продукте было ничтожно малое количество спирта. Ситуация исправилась с развитием химической промышленности. Причем возникло целое направление, направленное на повышения градуса алкогольных напитков.

Полностью чистейший 100% спирт был получен лишь в конце XVIII столетия. Это удалось сделать русскому химику Иоганну Тобиасу (Товию Егоровичу) Ловицу. Именно его можно заслужено считать создателем процесса ректификации.

Нефть

Главное назначение ректификации нефти заключается в получении легких фракций из нефти, которыми являются:

• Бензин.
• Керосин.
• Газойль.

Бензин представляет собой сочетание нефтенов, алканов и ароматических углеводородов. Температура достигает +150...+205 °C. Все зависит от того, для какого именно транспорта нужно получить топливо – автомобилей, самолетов либо прочей техники.

Керосин – это распространенный вид топлива для питания тракторов и других видов сельскохозяйственного транспорта. Помимо этого, служит компонентом для дизельного топлива. К тому же некоторые системы освещения тоже работают на нем. Температура нагрева подбирается, исходя из целей назначения, и может быть +150...+180 °C либо +270...+280 °C.

Что касается газойля, то этот продукт перегонки в основном используется для производства дизельного топлива. Температура процесса зависит от требуемых качеств конечного продукта и находится в диапазоне от +270...+280 до +320...+350 градусов.

Также в результате ректификации нефти получаются и твердые фракции, к которым относятся:

• Мазут.
• Гудрон.

Мазут хорош как котельное топливо либо может проходить дальнейшую переработку. К примеру, его перегоняют в условиях пониженного давления, доводя до вакуума. Таким образом получают различные масла. Помимо этого, он используется для крекинга, целью которого является получение высокооктанового бензина. Температура для мазута составляет от +230 до +350 градусов.

После того как от мазута отделены масла, получается практически твердое вещество – гудрон. В свою очередь, из него можно получить битум, который является компонентом асфальта. Кроме того, гудрон ценен для металлургической промышленности, где из него получают кокс.

Характерные особенности процесса ректификации

Понимание процесса перегонки может быть полезно для любителей алкогольный продукции любой крепости.

А зная, чем он отличается от дистилляции, можно подобрать для своих нужд подходящее оборудование, причем даже с автоматикой для ректификации для производства нужных напитков. К примеру, если необходимо получить продукт на основе виноградного или любого другого фруктового сока со жмыхом, то классического дистиллятора вполне хватит. Если же нужно получить спирт с высоким градусом, то без ректификационной колонны не обойтись.

К счастью, некоторые самогонные аппараты универсального типа имеют атмосферный штуцер. Теперь стоит только установить дополнительную царгу, как оборудование будет модернизировано до ректификационной колонны. Такие аппараты более предпочтительны, в особенности для всех тех, кто предпочитает проводить эксперименты и развивать свои навыки.

Однако процесс ректификации не был бы столь популярен у большинства самогонщиков, если бы не имел своих хитростей. Одна из них – это использование уже готового дистиллята как альтернативы браге. Таким образом можно избежать лишних хлопот. Дело в том, что использование браги сопровождается выделением пены, причем в большом количестве, чего нельзя сказать про дистиллят. В связи с чем, перегоняя спирт-сырец, можно уберечь ректификационную колонну от повреждений.

Другая особенность заключается в том, что, чем больше высота колонны, тем интенсивнее будет протекать массо- и теплообмен двух встречных потоков, и качественнее получится конечный продукт. То есть значения пропорциональны: выше царга – качественнее спирт.

Ректификационная колонна

Дефлегматор, холодильник-конденсатор, подогреватель – обычные теплообменники, основным аппаратом всего оборудования является ректификационная колонна. Именно в ней поднимаются пары перегоняемой смеси, а им навстречу стекает жидкость (флегма), которая подается в верхнюю ее часть.

Классическая колонна выглядит так: на испарительный куб ставится длинная труба (чем выше, тем лучше), которая зовется царгой, а также дефлегматор с концевиком. Каких-то сложных механизмов здесь нет, лишь кран для отбора, смотровое стекло и термометр. В некоторых случаях может быть регулятор мощности.

Работа колонны

Вся процедура производится в несколько этапов:

• Происходит нагрев браги или любого другого спиртосодержащего раствора до нужной температуры ректификации.
• Образующиеся пары поступают в колонну и далее попадают в холодильник.
• Наверху пары конденсируются в жидкое состояние и движутся в обратном направлении уже в виде жидкости (флегмы).
• Конденсат стекает вниз, навстречу ему поднимаются пары, и в процессе такого смешивания происходит насыщение их спиртом от флегмы.

Такой цикл происходит многократно, и в результате пары насыщаются спиртом настолько, что крепость конденсата доходит до 93% или чуть больше. Что касается примесей, они отличаются меньшей летучестью и оседают в колонне. По этой причине предпочтительно использовать именно высокие трубы, и чем они длиннее, тем качественнее получается конечный продукт.

После применения ректификационной колонны нет необходимости проводить дополнительную очистку полученных напитков. К тому же вместе с примесями продукт избавляется от неприятного запаха и нежелательного привкуса.

Что касается использования браги, то лучше по возможности обойтись без нее, о чем было сказано выше. Процесс должен протекать при стабильной температуре, и теплоизолированная колонна позволяет избежать ее перепадов.

Атмосферное давление

Работа самогонного аппарата зависит от атмосферного давления, и многие модели оснащены специальным штуцером. Когда он закрыт, аппарат функционирует в режиме дистилляции, но стоит его открыть – это уже метод ректификации.

После того как сырье нагреется до нужной температуры кипения, штуцер отбора закрывается. Установка некоторое время функционирует в автономном режиме. В этот момент спиртовые пары циркулируют внутри колонны, повышая флегмовое число и очищаясь от примесей. Потом штуцер открывается, и происходит процедура, в течение которой давление и температура ректификации держатся на высоком уровне. Во избежание перегрева оборудования атмосферный клапан открыт на время всей ректификации. За счет этого регулируется давление.

Поскольку штуцер открыт постоянно, то атмосферное давление оказывает свое влияние на протекающий в колонне процесс ректификации. При его уменьшении снижается плотность спиртовых паров, что приводит к увеличению их расхода и скорости прохождения в установке. Превышение допустимого значения оборачивается захлебыванием колонны.

А если давление будет возрастать, то скорость паров будет снижаться, что замедляет деление на фракции. Исправить это можно путем временного закрытия штуцера.

Не стоит упускать из виду давление в колонне. В дефлегматоре оно всегда равно атмосферному значению за счет открытого штуцера. Непосредственно в царге оно обусловлено движением паров и взаимодействием их с флегмой. При этом величина перепада давления не должна превышать максимальные показатели, которые устанавливаются производителями. Чтобы можно было контролировать это значение, колонны оснащаются специальными манометрическими трубками.

Многие компании, которые производят современные установки ректификации, стараются стабилизировать работу оборудования, чтобы она не зависела от внешних факторов. К сожалению, полностью избежать такого недостатка пока не удается. В связи с чем в инструкции прямо сказано, что ректификацию не стоит проводить в те дни, когда вероятно понижение атмосферного давления.

Автоматизированный процесс

Во время процесса ректификации необходимо личное присутствие и постоянное наблюдение за всем происходящим. Однако можно поступить и мудро – использовать автоматику. Такие устройства призваны для автоматизации всей процедуры и без непосредственного участия человека.

Качественные устройства отберут так называемые головы в отдельную емкость и исключат попадание хвостов в готовый продукт. Блок управления пустит воду для охлаждения в нужный момент, понизит мощность в ходе отбора. После сбора хвостов подача воды и нагрев будут отключены.

Как можно понять, автоматика для ректификации – вещь нужная, особенно когда возникнут неотложные дела, решение которых невозможно перенести на другое время.