1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Перегонка является физическим. Общая теория дистилляции: что такое дистилляция, технология перегонки, простейший дистиллятор. Ректификация — что это

Содержание

Дистилляция и ректификация

Дистилляция (лат. distillatio — стекание каплями) — это испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров.

Ректификация (от лат. rectus — прямой и facio — делать ) – это разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся температурами кипения, путём многократных испарений жидкости и конденсации паров.

Очистка веществ дистилляцией основана на том, что при испарении смеси жидкостей пар получается обычно иного состава- происходит его обогащение легкокипящим компонентом смеси. Поэтому их многих смесей можно удалить легко кипящие примеси или, наоборот, перегнать основное вещество, оставив трудно кипящие примеси в перегонном аппарате. Часто приходится сталкиваться с системами, при перегонке которых все компоненты отгоняются в неизменном соотношении (азеотроптные смеси). В этом случае разделения не происходит и очистка перегонкой невозможна. В качестве примеров азеотропных смесей можно привести водные растворы HCl (20,24% HCl ) и этилового спирта (95,57% C2H5OH )

Для получения чистых веществ (особенно при глубокой очистке) вместо простой дистилляции предпочитают использовать ректификацию, т.е. процесс, при котором происходит автоматическое сочетание процессов дистилляции и конденсации.

В ректификационной колонне пар встречается с различными фракциями конденсата, при этом часть менее летучего компонента конденсируется из пара в жидкость, а часть более летучего компонента переходит из жидкости в пар. Проходя через множество полок (“тарелок”) ректификационной колонны, пар успевает настолько обогатиться более летучим компонентом, что на выходе из колонны практически содержит только этот компонент (или азеотропную смесь).

Ректификация используется для очистки не только жидких препаратов. Общеизвестно применение ректификации для разделения сжиженных газов (кислород, азот, инертные газы и т. д.).

Также с помощью ректификации можно очищать многие твердые вещества, сравнительно легко испаряющиеся. Удалось успешно очистить хлористый алюминий (от Fe ), серу (от Se ), SiCl4 , Zn , Cd , SbCl3 . Содержание примесей понижается до 10 -4 и даже до 10 -7 %. Таким образом, ректификация может быть отнесена к чрезвычайно эффективным методам глубокой очистки. Особенно эффективно протекают процессы ректификационной очистки при низких температурах; при повышении температуры резко возрастает загрязнение очищаемого вещества материалом аппаратуры.

Объясняем разницу между дистилляцией и ректификацией

В чем заключается отличие ректификата от дистиллята? Эти две технологии по производству спирта и самогонки вызывают вопросы среди начинающих. В чем заключается суть технологий, и какая из них лучше?

Больше статей на нашем телеграм-канале https://t.me/samogon7

Дистилляция самогона

Когда говорят «гнать самогон» – это означает проведение дистилляции (distillatio —латинское слово, переводится как стекание каплями). При перегонке пары спирта испаряются из браги и конденсируются. Чтобы увеличить крепость и избавиться от лишних примесей самогон перегоняют несколько раз.

Дистилляция – это получение спирта из браги с использованием дистиллятора

При дистилляции созревшую брагу нагревают и ждут испарения. После охлаждения пар, прошедший по охладителю (змеевику), конденсируется и начинает капать водно-спиртовой раствор. Дистилляция подразделяется на простую и фракционную.

Простая дистилляция или получение спирта сырца, брага просто перегоняется на самогонном аппарате быстрым способом без разделения на фракции. При такой дистилляции примеси из напитка не удаляют, как того требует технология. Первые капли самогона с вредными примесями остаются в напитке. Такой продукт имеет неприятный запах. Некоторые недобросовестные виноделы очищают некачественный дистиллят химикатами, чтобы избавиться от запаха. Этот алкоголь вреден для здоровья, так как в нем содержится метиловый спирт, вредные для здоровья альдегиды и сивушные масла. Такой метод требует дальнейшую переработку, дробную перегонку с разделением на фракции или ректификацию.

Фракционная дистилляция

Хороший самогон получается при фракционной дистилляции с отделение головных и хвостовых фракций, которые вредны и в конечном продукте не нужны. Этот метод позволяет получить качественный напиток.

Особенности фракционной дистилляции:

  • Головную фракцию «отсекают», это первые 10% от абсолютного спирта. Она подходит только для технического использования. «Первач» имеет неприятный запах и содержит в большом количестве вредные вещества такие как ацетон, метил и прочее
  • Хвостовая фракция содержит сивушные масла, портящие вкус самогона. Хвосты начинают идти когда температура в перегонном кубе достигает 91-95 градусов. При достижении такой температуры отбор питьевого тела нужно прекращать. Хвосты можно использовать только для последующей ректификации

После того как перегнали два раза, готовый напиток получается очищенным от вредных примесей. Самогон получается чистым, но специфический вкус и аромат исходного сырья сохраняется.

Ректификация — что это?

Чтобы получить в домашних условиях питьевой спирт, пользуются специальной ректификационной колонной. Этот аппарат немного сложнее самогонного , но вполне доступный и имеется в продаже . Большинство самогонных аппаратов нового поколения идут как дистиллятор или ректификационная колонна одновременно, путем несложного изменения конфигурации можно делать спирт и самогон. Стоимость качественных колонн достаточно высокая, но лучше не покупать недорогие модели, так как они могут испортить напиток.

Процесс ректификации отличается от повторной дистилляции. Чистота спирта на выходе не менее 96%. Ректификационная колонна выдает спирт без вкуса и аромата исходного сырья. Для ректификации нельзя использовать чисто брагу, только спирт сырец после первой перегонки крепостью 30-40%.

Дистиллят и ректификат: что предпочтительнее

Чтобы оценить преимущества и недостатки ректификата и дистиллята, важно решить, какой результат вам нужен: тонкий вкус напитка или чистый спирт.

Дистилляция и ректификация – эти методы используются для получения разных продуктов: самогон получают методом дистилляции, а водка – это продукт ректификации

  • После дистилляции напиток сохраняет аромат продукта из которого сделана брага
  • При ректификации исходный аромат и вкус сырья теряется. Это то, чем отличается спирт от самогона

Сказать, что лучше пить дистиллят или ректификат, сложно. Это разные алкогольные напитки, одни люди предпочитают самогон, а другие спирт. Противники ректификации утверждают, что при ректификации выходит «мертвый» напиток

Чем дистилляция отличается от ректификации?

Дистиллятор ДЭ-25М

Дистиллятор ДЭ-4М

Дистиллятор ДЭ-10М

Бочка из нержавеющей стали 1А1 45л

Дистиллятор ПЭ-2210

Дистиллятор ПЭ-2220

Дистиллятор ПЭ-2205

Бочка из нержавеющей стали 1Б2 45л

Дистилляция и ректификация широко используются в промышленности. Этими способами очищают этиловый спирт, из нефти выделяют керосин, бензин, ДТ и прочие компоненты, в парфюмерии получают ароматические вещества и многое другое.

В основу обеих технологий положен один и тот же принцип перегонки жидкости. Тем не менее, различия есть, и довольно серьезные.

Определение, схема устройств и принцип работы

Дистилляция

Дистилляцией называется процесс, в ходе которого жидкость, находящаяся в кубе (емкости) нагревается и испаряется, после чего охлаждается и конденсируется. Пар в итоге может переводиться в жидкость или твердое тело (второй вариант в данной статье не рассматривается). Продукт на выходе называется дистиллят. Или кубовый остаток (так называется жидкость, которая не испарилась), в зависимости от того, с какой целью перегоняли исходную смесь.

Читать еще:  Как правильно и сколько варить рис разных сортов: для роллов, суши, на гарнир, как сделать рассыпчатый, инструкции с пропорциями, фото и видео. Как варить рис на воде в кастрюле

Устройство простейшего аппарата для получения дистиллированной воды. Жидкость находится в кубе 1 с крышкой 2 и термометром 3. После нагрева емкости, вода превращается в пар, который поднимается вверх и попадает в трубку 4 с вентилем 5. А оттуда – в трубку 6, находящуюся в холодильнике 7. Чтобы пар сконденсировался и снова перешел в жидкое состояние, его надо охладить. Для этого трубка 6 омывается проточной ледяной водой. Для повышения эффективности охлаждения, она завита в спираль, чтобы пар дольше находился под действием низкой температуры. Выйдя из холодильника, жидкость попадает в сосуд для сбора дистиллята.

При дистилляции смеси, состоящей из двух компонентов (одним из них является базовая растворяющая жидкость, а второй – в ней растворенный), в пар превращается низкокипящий, то есть тот, у которого более низкая температура кипения. А высококипящий (с более высокой температурой кипения) остается в жидком состоянии. Термометр нужен для регулирования степени нагрева так, чтобы данный параметр находился между указанными температурами.

Отличительной особенностью дистилляции является тот факт, что летучие компоненты испаряются однократно. При таком простом способе невозможно добиться высокой степени разделения составляющих смеси. Кроме того, выделяется только один ингредиент.

Ректификация

Ректификация – это процесс, на начальном этапе которого жидкость, как и при дистилляции, тоже нагревается и испаряется. Но затем пар попадает в ректификационную колонну. В ней, за счет противотока между жидкой и газообразной фазами смеси, происходит тепловой и массовый обмен между паром и сконденсировавшимися каплями. Исходная смесь делится (притом, с высокой степенью очистки) на компоненты с разными температурами кипения за счет того, что жидкость, фактически, многократно испаряется и конденсируется.

Схема простейшего ректификатора, который можно изготовить даже в домашних условиях. Он состоит из куба, подогреваемого на огне или водяной бане. Над ним расположена ректификационная колонна (в бытовых аппаратах – царга, представляющая собой жесткую трубу) с заполняющими ее насадками (на рисунке называются «мочалки», потому что для домашних устройств их нередко делают из дешевых металлических кухонных мочалок). Над ней – дефлегматор. Сбоку, напротив узла отбора дистиллята, находится специальная отводящая трубка (на схеме окрашена красным). Она соединена с холодильником и далее – с приемной емкостью. В лабораторных и бытовых ректификаторах в качестве «мочалок» применяются насадки, которыми заполняется колонна. Самые популярные: спирально призматическая (Селиваненко) и регулярно проволочная (Панченков). Первая дает самую лучшую степень очистки, вторая, при достаточно эффективной работе, наиболее простая по конструкции. Делаются, обычно, из нержавейки или меди. В промышленных установках вместо насадок применяются специальные тарелки.

Аппарат работает следующим образом. Исходная смесь нагревается в перегонном кубе и начинает испаряться. Пар проходит через ректификационную колонну. На узле отбора дистиллята часть пара отводится через красную трубку, попадает в холодильник, конденсируется и стекает в приемную емкость. Другая часть поднимается в дефлегматор. Последний представляет собой, по сути, еще один холодильник с проточной водой в рубашке. В нем эта вторая часть пара тоже конденсируется, после чего в виде капель, которые называются флегмой или орошением, стекает в ректификационную колонну и движется внутри нее сверху вниз. Расход воды для охлаждения дефлегматора можно регулировать, тем самым изменяя количество орошения, поступающего обратно в колонну.

В ректификационной колонне осуществляется противоток двух фаз – пар поднимается вверх, флегма опускается вниз. Между ними происходит массовый и тепловой обмен, в результате которого пар обогащается низкокипящими (легколетучими) компонентами смеси, а капли стекающей жидкости – высококипящими (труднолетучими) ингредиентами. За счет этого, при достаточной высоте колонны, из верхней ее части (узел отбора дистиллята) выводится целевая фракция большой степени чистоты. Насадки в колонне служат для интенсификации массового и теплового обмена, поскольку конденсация пара осуществляется именно на их развитой поверхности. В промышленных установках это происходит на тарелках.

Каждая находящаяся в колонне тарелка, называется физической (ФТ). Она нужна для того, чтобы между жидкой и паровой фазами как можно быстрее достигалось состояние равновесия. Пузырьки пара проходят сквозь находящийся на ФТ слой флегмы. В результате ускоряется массовый и тепловой обмен между фазами. Но, после прохождения пара через одну ФТ равновесия еще не будет, потому что КПД данного элемента колеблется в пределах от 50% до 60%. Таким образом, чтобы получить равновесное состояние фаз, которое бы соответствовало одной теоретической тарелке (ТТ), надо поставить две ФТ. Это значит что, если по расчету требуется колонна на 40ТТ, то в действительности в нее надо ставить 80ФТ.

Установки для ректификации бывают непрерывные и периодические.

В первых жидкая смесь все время подается в колонну, и также постоянно из нее выводятся разделенные ингредиенты. Во вторых в куб сразу загружается определенное количество смеси, после чего аппарат работает до полной ее переработки.

В бытовых устройствах в качестве ректификационной колонны используется царга. Это труба диаметром от 30мм до 50мм, заполненная по всему объему насадками. Чтобы последние не высыпались, по краям ставят проницаемые для пара и капель пыжи. Состояние равновесия фаз достигается в том случае, когда пар проходит через некоторый слой царги, эквивалентный одной ТТ. Его высоту рассчитывают в миллиметрах и называют высотой единицы переноса.

Главные особенности ректификации: выделение нужного ингредиента в чистом виде и возможность разделения исходной смеси сразу на несколько компонентов. Чем выше колонна, тем медленнее идет процесс, но тем чище конечный продукт.

Процессы в виноделии

В отрасли изготовления алкогольных напитков, разница между дистиллированным и ректифицированным спиртом объясняется следующим образом. Дистиллят – это сырье, в котором остается органолептика (вкус и запах) исходного продукта. То есть, если делается напиток зерновой, то зерна, если яблочный – яблока и так далее. При этом в дистиллированном этиловом спирте еще есть множество примесей. Часть из них формируют вкус и запах. От прочих избавляются с помощью различных рецептов. Ректификат – это рафинированно очищенный спирт. Органолептика исходного продукта полностью отсутствует. В нем вкус и запах только спирта, и больше – ничего. На следующих стадиях технологического процесса, с помощью вкусовых добавок и ароматизаторов, в него вносят заданную органолептику, после чего получают широкий ассортимент наливок, настоек и прочего.

Исходя из этого, нельзя говорить, что один способ лучше, а другой – хуже. У каждого свое предназначение. Если, например, делается бренди со вкусом и ароматом винограда, то нужна дистилляция. После ректификации указанные особенности исчезнут. Для получения приятного аромата, дистиллированный спирт выдерживают в дубовых бочках. А для ректифицированного 96%-го спирта это бесполезно, он годится лишь для разведения, например, при изготовлении водки. К этому еще можно добавить, что оборудование для ректификации спирта стоит дороже, чем для дистилляции. К тому же, для проведения ректификации требуется дистиллированная брага.

Теоретические основы дистилляции

В смеси, состоящей из двух ингредиентов (одним из которых является жидкость, как основа раствора), концентрация растворенного вещества в жидкости С1 отличается от концентрации С2 его же в паре этой жидкости. Коэффициент разделения (распределения)

является характеристикой процесса. В некоторых случаях удобней работать с обратной величиной: А = 1 / В, которая называется так же. Данный параметр зависит от условий проведения дистилляции и природы веществ, составляющих смесь.

В зависимости от условий, коэффициент В может быть:

Идеальный. На него влияют только парциальные давления ингредиентов смеси (парциальным называется давление отдельно взятого газа, входящего в смесь из нескольких газов; то есть, это давление одного газа, которое у него было бы, если бы он занимал весь объем, который занимает смесь газов).

Равновесный. В этом случае число молекул газа Н, улетучивающихся из жидкости, равно числу его молекул Н1, которые возвращаются в жидкость за то же время.

Читать еще:  Грибы с томатной пастой и луком. Как приготовить грибы в томатном соусе на зиму – рецепт идеальных рыжиков в томатной заливке. Закуска из грибов, маринованных на зиму в томатном соусе

На практике на проведение дистилляции влияют перемешивание раствора и наличие в нем примесей. Присутствие последних может оказаться настолько значительным, что по разделению основного вещества и примесей эффективный коэффициент может очень сильно отличаться от идеального.

Не менее важными параметрами процесса являются температура испарения и степень отклонения системы от фазового равновесия между жидкостью и паром. Во время дистилляции:

Где НС – число молекул, переходящих в конденсат. Количественно отклонение определяется соотношением: НС / Н. В этом случае есть два предельных состояния системы. Если НС = 0, то имеет место равновесие, сколько частиц ушло из жидкости за единицу времени, столько же в нее и вернулось. Если НС = Н, то это молекулярная дистилляция, то есть, все частицы, испарившиеся из жидкости, перешли в конденсат. Обычно такое бывает, если процесс проводится в вакууме, давление пара небольшое, а расстояние от поверхности воды до точки конденсации минимальное. В этом случае частицы пара не сталкиваются, ни с молекулами воздуха, ни между собой.

Виды дистилляции

Описанный в начале статьи процесс, при котором жидкость нагревается и частично испаряется, а ее пары непрерывно отводятся в холодильник и там конденсируются, называется простой перегонкой. При работе с многокомпонентной жидкой смесью, применяется дробная перегонка или фракционная дистилляция. В этом случае ингредиенты смеси собирают в конденсат по частям, в зависимости от их летучести, начиная с самого низкокипящего.

Ректификация многими специалистами считается разновидностью дистилляции. Она происходит за счет того, что любая замкнутая система, состоящая из газа и жидкости, стремится к состоянию равновесия. А при ректификации рабочая (фактическая) концентрация ингредиентов паровой фазы отличается от той, которая должна быть, чтобы данная жидкость находилась в равновесии.

Дистилляция и ректификация – это два способа разделения компонентов жидкой смеси, в основе которых лежит один и тот же физический процесс. Но разные технологии их проведения позволяют получить на выходе совершенно различные результаты.

Чем отличается дистиллят от ректификата и что лучше?

Если Вы на начальном пути самогоноварения и не знаете, чем отличается дистиллят от ректификата и различия в процессе их приготовления, то Вы не сможете готовить весь спектр качественных напитков.

Рекомендую внимательно изучить данную статью и разобраться, чем дистилляция отличается от ректификации. От степени усвоения данного материала будет зависеть вкус и аромат Ваших будущих напитков, а также утреннее настроение и самочувствие после праздника.

Дистилляция

Процесс представляет собой перегонку браги при помощи специального аппарата, благодаря чему удается укрепить ее и очистить от значительной части нерастворимых примесей. Летучие пары спирта испаряются при более низкой температуре и, попадая в холодильник, конденсируются первыми.

Для увеличения крепости напитка и избавления от лишних составляющих требуется несколько повторных дистилляций. Существует две основные разновидности перегонки.

Простая дистилляция

Предусматривает получение спирта-сырца путем перегонки браги на самогонном аппарате без разделения. Это позволяет отделить значительную часть воды, дрожжи и нерастворимые включения.

Спирт-сырец, полученный данным методом, имеет неприятный запах и вреден для здоровья, в нем содержатся альдегиды, метиловый спирт, сивушные масла. Иногда привкус удаляется специальными химикатами или фильтрацией через активированный уголь.

В обязательном порядке спирт-сырец требует дальнейшей переработки – ректификации или перегонки с разделением на фракции.

Фракционная дистилляция

Метод получения хорошего самогона, предусматривающий разделение на несколько составляющих. При фракционной перегонке отсекают первую и последнюю часть:

  • Головы. Начальные 10% от объема абсолютного спирта, подходят для технического использования и ректификации. Для повторной дистилляции их использовать нельзя. Они имеют неприятный запах, содержат много вредных веществ, в том числе метиловый спирт.
  • Хвосты. В последней фракции содержатся сивушные масла, большая часть из них начинает попадать в отбор, когда крепость в струе снижается до 40-45%. Удобнее определять хвосты по температуре в кубе (94-96 °С). Но такой метод применим только в том случае, если дистиллятор оснащен точным термометром. Традиционный же способ, предполагающий использование спиртометра, дает неплохие результаты, но имеет свои недостатки, один из которых – необходимость проводить измерения при 20 градусах. Соответственно, продукт надо охлаждать (реже нагревать), либо проводить температурную корректировку.

После второй перегонки получается крепкий напиток с минимальным количеством включений, обладающий специфическим вкусом в зависимости от исходного сырья. Данный продукт уже можно назвать самогоном.

Ректификация чистого спирта

Ректификационную колонну используют для получения в домашних условиях питьевого спирта. Устройство сложнее по конструкции, чем дистиллятор, но отличается доступностью: его легко купить или изготовить самостоятельно.

При ректификации жидкость, составляющие которой имеют разные температуры кипения, многократно испаряется и конденсируется на контактных устройствах в аппаратах башенного (колонного) типа. Существует несколько их разновидностей:

  • Тарелки – позволяют получить более высокое качество разделения, но характеризуются высокой стоимостью, занимают много пространства. На тарелке поддерживается слой жидкости, через который проходит пар.
  • Насадки – бывают регулярными и нерегулярными. Чаще всего представляют собой конструкцию в виде скрученной в спираль медной или стальной проволоки.

С физической точки зрения процесс заключается в уравновешивании жидкой и газообразной фазы, в результате чего становятся одинаковыми их давление, температура и концентрация. При контакте пара и жидкости наблюдается переход легколетучих веществ в паре, труднолетучих – в жидкости с обменом теплом между фазами.

Благодаря многократному переиспарению в верхней части колонны остаются низкокипящие компоненты, которые отбирают по мере поступления. Сначала выходят вещества с низкой температурой кипения (головы). Далее отбирают основную фракцию – этиловый спирт.

Большинство самогонных аппаратов нового поколения идут вместе с небольшой колонной. Путем несложного изменения конфигурации устройства получают самогон или ректификат.

Процессы ректификации и повторной дистилляции имеют различия. Чистота спирта на выходе ректификационной колонны составляет 96,6% без постороннего вкуса и аромата исходного сырья.

Для ректификации нельзя использовать брагу, исключительно спирт-сырец.

Как отличить дистиллят от ректификата?

Путем дистилляции получают дорогие напитки: виски, коньяк, бренди и другие. Иногда недобросовестные производители вместо классической технологии приготовления используют ректификат с добавлением порошков для окрашивания и ароматизаторов. Это значительно снижает качество, себестоимость и конечную цену товара.

В таком случае появляется необходимость отличить дистиллят от ректификата. Дело в том, что на вкус это сделать сложно, особенно если используются качественные ароматизаторы. Чистота дистилляции в промышленных напитках невысокая, но определить самостоятельно присутствие там сивушных масел непросто, поскольку они преобразуются в дубовых бочках. В лабораторных условиях можно провести газохроматографический анализ на наличие примесей и по их содержанию сделать соответствующие выводы.

Продукты на основе дистиллята

Путем дистилляции изготавливают продукты на основе фруктовой и зерновой браги. Наиболее известными из них являются:

  • Граппа. Алкогольный напиток из Италии, полученный путем перегонки виноградных отжимок (то, что остается в процессе изготовления вина). Чача имеет похожую технологию производства.
  • Виски. Спиртной напиток, получаемый дистилляцией забродившего зерна. Держится не менее трех лет в дубовых бочках.
  • Бренди. Продукт из перебродившего фруктового сока. Одной из разновидностей является коньяк, получаемый из определенных сортов винограда. Также яблочным бренди высокого качества является Кальвадос.
  • Ром. Получается из перебродившего сока сахарного тростника, мелассы или их смеси.
  • Текила. Дистиллят ферментированного сока агавы.

Продукты на основе ректификата

При настаивании на спирту с последующей перегонкой получают следующие напитки:

  1. Абсент. Настой трав на этаноле. Преобладают листья цветов горькой полыни, в меньшем количестве – анис, фенхель и другие травы добавки.
  2. Ликер. Напиток, приготовленный путем настаивания трав, фруктов и ягод на спирту.
  3. Джин. Спиртной напиток с добавлением можжевельника. Иногда получается путем дистилляции и повторной перегонки при прохождении паров спирта над ароматизирующими веществами. Часто в состав добавляется кориандр, фенхель, тмин, кардамон, анис, апельсиновые корки.
  4. Самбука. Ликер на основе аниса и бадьяна.

Какой метод лучше?

В отличие от ректификации, при дистилляции производится однократное испарение компонентов в смеси. Абсолютного разделения обычной дистилляцией достичь невозможно. Выделяется одновременно смесь ингредиентов из-за широкого диапазона температур испарения.

Читать еще:  Интересные и сложные загадки про овощи. Познавательные загадки про овощи и фрукты. Загадки про морковь

Использование ректификатора дает возможность выделять в устройстве несколько составляющих, получая практически полное разделение с частотой от 90%. Следовательно, процесс ректификации позволяет получать чистый спирт с минимальным количеством примесей, при перегонке остается большее количество веществ.

Ректификат и дистиллят – два совершенно разных напитка, получаемых разными методами. Сказать, что лучше: дистилляция или ректификация – однозначно невозможно. Дистиллятор рекомендуется иметь людям, которые готовят напитки из качественного сырья и хотят получить в итоге продукт, сохранивший все вкусовые качества. Производство дистиллятов – это творческий процесс.

Чистейший ректификат или водка из него подойдет тем, кто предпочитает изготавливать настойки на травах или ягодах, фруктах, в том числе и для медицинских целей.

Понять, что лучше – дистиллят или ректификат, – можно из таблицы:

Перегонка является физическим. Общая теория дистилляции: что такое дистилляция, технология перегонки, простейший дистиллятор. Ректификация — что это

Перегонка (объединяющая дистилляцию и ректификацию)- процесс, включающий частичное испарение разделяемой смеси и последующую конденсацию образующихся паров, осуществляемое однократно или многократно.

Разделение перегонкой основано на различной летучести компонентов смеси при одной и той же температуре.

Будем рассматривать бинарные смеси.

Компонент, упругость пара которого выше, а температура кипения ниже, является летучим и называется низкокипящим компонентом- НК. А компонент с упругостью пара ниже, а температурой кипения выше называется труднолетучим или высококипящим – ВК.

Пример:

Жидкость, которая осталась после частичного испарения, называется остаток, а жидкость, которая получилась при конденсации пара, называется дистиллятом.

Существует два принципиально отличных вида перегонки:

1.Простая перегонка (или дистилляция)- процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров; применима только для разделения смесей, летучести компонентов, которой существенно разделены. Обычно используют для предварительного разделения смесей.

2.Ректификация- процесс разделения гомогенных смесей путем многократного ступенчатого или непрерывного тепломассообмена между неравновесными встречными потоками пара и жидкости, это процесс многократного частичного испарения жидкости и испарения паров.

Разделение обычно осуществляется в колонных аппаратах при многократном и непрерывном контакте фаз, сопровождающемся испарением НК и конденсацией ВК. При конденсации паров, отходящих из верхней части колонны образуется дистиллят (ректификат), часть которого в виде флегмы возвращается для орошения верхней части колонны. В нижней части колонны удаляется кубовый остаток – продукт, обогащенный ВК.

Классификация бинарных систем.

Бинарные смеси подразделяются на:

1. Смеси с неограниченной взаимной растворимостью:

а) идеальные (подчиняются закону Рауля)

б) неидеальные — реальные-(с положительным и отрицательным отклонением от закона Рауля)

2. Смеси взаимно нерастворимые.

3.Ограниченно растворимые друг в друге.

Бинарные смеси, неограниченно растворимые друг в друге:

а) Идеальные смеси

вспомним правило фаз: С=К+2-Ф, где

С – число степеней свободы,

К – число компонентов, в нашем случае К=2 (бинарная система).

Ф – число фаз- если между компонентами не происходит химического взаимодействия, то при наличии пара и жидкости, число фаз = 2, тогда число степеней свободы С=2+2-2=2. Это означает, что из тех независимых параметров, полностью описывающих состояние системы — температура, давление, концентрация- 2 параметра изменяются, а один параметр неизменен. Т.е. можно произвольно выбрать любые два, при этом определяется значение третьего.

Поэтому бинарные смеси представляют в виде фазовых диаграмм:

1. При t=const диаграмма давление- состав жидкости Р — х.

2. При Р=const диаграмма температура состав жидкости, состав пара t –x,y

3.При Р=const диаграмма равновесия y-x

Идеальные смеси подчиняются закону Рауля: при постоянной температуре парциальное давление компонента (А) в паре ( ) прямопропорционально мольной доле этого компонента в жидкости. При этом коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара данного компонента при данной температуре.

— парциальное давление А и В

— упругость пара компонентов А и В (по таблице)

x,y- мольные доли

Запишите: Расчет ректификации ведется по НК компоненту и в мольных долях (в отличии от абсорбции, где концентрация в кмоль на кмоль)

x – содержание НК в жидкости

y- Содержание ВК в паре

Одновременно, согласно закону Дальтона: общее давление пара над раствором Р равно сумме парциальных давлений его компонентов:

т.е. парциальные давления компонентов изменяются по линейным законам и обладают свойством аддитивности и при постоянной температуре парциальные давления компонентов, а также общее давление паров над смесью находится в линейной зависимости от мольной доли низкокипящего компонента.

Эти уравнения можно выразить графически на Р-х диаграмме, на которой по оси абсцисс отложен состав жидкости х, а по оси ординат – давление пара Р. Уравнения изображаются прямыми линиями: парциальное давление НК- линией СВ, парциальное давление ВК- линией АD, полное общее давление – линией АВ. Отрезок DB равен упругости пара чистого НК, а АС- упругости пара чистого ВК. Описанное построение относится к некоторой постоянной температуре, следовательно, линии АD, СВ и АВ являются изотермами.

1.Строим диаграмму давление- состав жидкости Р-х при t=const.

DB и CA- упругость паров компонента А и В

При

При

АВ – общее давление Р.

Пользуясь диаграммой Р-х можно определить температуру кипения смеси различного состава.

Строят по значениям из справочников. Для этого надо построить ряд изотерм полного давления, соответствующих температурам . Далее проводят горизонтальную линию MN с ординатой, равной внешнему давлению.

MN-линия внешнего давдения

Из точки на оси абсцисс, отвечающей х, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с MNв т.С, через которую проходит изотерма =const. При этой температуре общее давление пара смеси равно внешнему давлению, и следовательно, смесь состава х, кипит при температуре . Аналогично . При температуре кипения смеси отрезок АВ – это парциальное давление НК — и ВС- парциальное давление ВК- .

Определив температуры кипения и составы паров для смесей разного состава, можно построить t-x,y, и y-x диаграммы.

2. Диаграмма t-x,y (температура – состав жидкости – состав пара) при Р=const.

Построение этой диаграммы ведется на основании диаграммы давление – состав жидкости. Наносятся точки t кипения НК и ВК компонентов, жидкости смеси состава , затем точки с координатами и соединяются кривой. Нижняя кривая – это температура кипения жидкой смеси.

Надо построить линию пара.

Далее откладываем по оси абсцисс составы паров и соединяя точки получаем линию, называемую линией конденсации.

В соответствии с законом Дальтона парциальное давление данного компонента А пропорционально его мольной доле в паре , а так как по закону Рауля, то зависимость между составами равновесных фаз отсюда . Зная х, общее давление и давление насыщенного пара над чистой жидкостью, найдем , по .

Получим точки:

По этим координатам строим вторую кривую- линию конденсации.

а- чистая жидкость состава

b — t кипения жидкости состава

с – температура пара состава

d- Перегретый пар

Что бы найти состав пара для какой – либо смеси, надо отложить на оси абсцисс состав этой смеси и из этой точки провести вертикаль до пересечения с линией кипения. Далее провести горизонталь до х с линией конденсации. Абсцисса последней точки пересечения выражает искомый состав пара.

3.Строим диаграмму равновесия y-x (состав пара – состав жидкости).

На фазовой диаграмме y-x наносится линия равновесия, выражающая в данном случае зависимость между равновесными составами (по НК) жидкой ( ) и паровой ( ) фаз.

Диаграмма строится при Р=const , т.е. для переменных температур кипения, изменяющихся в зависимости от изменения жидкой смеси. В выражение для подставим значение общего давления из закона Дальтона и получим . Разделим числитель и знаменатель на и введем понятие относительной летучести компонентов смеси . Тогда

Это уравнение параболы. Крайние точки кривой равновесия расположены в противоположных углах квадрата. В реальном случае эта кривая не парабола и имеет другую форму.

В практических расчетах, зная давление паров чистых компонентов определяют относительную летучесть , а далее уже можно построить кривую равновесия для идеальных смесей. Чем больше , тем более выпуклая кривая равновесия, тем легче разделить смесь. .

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector