Что можно отделить дистилляцией

Дистилляция воды

Технология дистилляции известна человечеству с глубокой древности. Первые примитивные попытки описаны еще в работах греческих алхимиков I столетия. Упоминает о ней и знаменитый средневековый ученый Авиценна, который использовал дистилляцию для получения целебных эфирных масел. За последние сотни лет наука сделала впечатляющий прорыв, и сегодня процесс дистилляции воды широко используется в химии и разных отраслях промышленности.

Краткое описание и суть метода

Дистилляция воды – перегонка жидкости, включающая процесс испарения с последующим охлаждением, в результате которого пары конденсируются и выпадают в виде капель. В качестве простого и наглядного примера можно привести закипание чайника, в процессе которого вода превращается в пар и затем вновь оседает в жидком виде на остывшую поверхность. При таком испарении жидкость отделяется от нелетучих твердых веществ (посторонних частиц, солей, микроорганизмов), и это делает дистилляцию воды эффективным способом ее очистки от примесей.

В результате выпаривания получают дистиллированную воду (или так называемый аква-дистиллят), обладающую определенными свойствами. Такая жидкость примерно на 99,5% очищена от примесей, в том числе минеральных солей, микроорганизмов, органических включений. При этом она хорошо растворяет любые вещества, не вступая с ними в реакцию и не влияя на их свойства.

Несмотря на то, что дистиллированная вода фактически пригодна для питья, ее не рекомендуют употреблять на протяжении длительного времени. Учитывая то, что такая жидкость практически стерильна, она не содержит жизненно важных для человеческого организма химических элементов. Кроме того, полностью очищенная питьевая вода обладает не самым приятным вкусом.

Применение технологии дистилляции в промышленных целях

Дистилляция используется как в разных отраслях промышленности, так и в лабораторной практике. Перечислим лишь некоторые производственные и технологические процессы, в которых ее задействуют.

Как уже было сказано выше, такой метод может использоваться также для водоочистки. Несмотря на то, что очистка воды дистилляцией не получила широкого применения (преимущественно по причине достаточно дорогого и трудоемкого процесса), она позволяет эффективно отделять жидкость от большинства взвесей, загрязнений, химических микроэлементов.

Что представляет собой промышленный дистиллятор

Аппарат для промышленного получения дистиллированных жидкостей классическим способом – это установка, в конструкцию которой входят большой перегонный куб для нагрева, а также охлаждающая система. В качестве последней используют емкость определенного объема, наполненную холодной водой, в которую помещается спиральный трубопровод из стекла. Независимо от производительности, такое оборудование обычно имеет достаточно крупные габариты и требует практически непрерывного контроля со стороны обслуживающего оператора.

Распространенные промышленные технологии

Классический метод выпаривания (простой или многократной перегонки) – далеко не единственный. В настоящее время существуют различные способы дистилляции воды.

Заключение

Итак, дистилляция воды – это по-настоящему универсальный процесс, который получил применение в самых разных областях, от лабораторных исследований, производства медикаментов и пищевой продукции до опреснения и нефтепромышленности. Многообразие доступных методов позволяет подобрать оптимальную технологию, в зависимости от поставленных целей и бюджета.

Источник

Дистилляция

Дистилляция (лат. distillatio — стекание каплями) — перегонка, испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров. Различают дистилляцию с конденсацией пара в жидкость (при которой получаемый конденсат имеет усреднённый состав вследствие перемешивания) и дистилляцию с конденсацией пара в твёрдую фазу (при которой в конденсате возникает распределение концентрации компонентов). Продуктом дистилляции является конденсат или остаток (или и то, и другое) – в зависимости от дистиллируемого вещества и целей процесса. Основными деталями дистилляционного устройства являются обогреваемый контейнер (куб) для дистиллируемой жидкости, охлаждаемый конденсатор (холодильник) и соединяющий их обогреваемый паропровод.

Содержание

История

До X века, у Авиценны дистилляция упоминается как метод получения эфирных масел.

Применение

Дистилляция применяется в промышленности и в лабораторной практике для разделения и рафинирования сложных веществ: для разделения смесей органических веществ (например, разделение нефти на бензин, керосин, соляр и др.; получение ароматических веществ в парфюмерии; получение алкогольного спирта) и для получения высокочистых неорганических веществ (например, металлов: бериллий, цинк, магний, кадмий и др.).

Теория

В теории дистилляции в первую очередь рассматриваются двухкомпонентные вещества. Действие дистилляции основано на том, что концентрация некоторого компонента в жидкости отличается от его концентрации в паре, образующемся из этой жидкости. Отношение = является характеристикой процесса и называется коэффициентом разделения при дистилляции. Коэффициент разделения зависит от природы разделяемых компонентов и режима дистилляции.

При =0, когда число частиц, покидающих в единицу времени жидкость, равно числу частиц, возвращающихся в это же время в жидкость, равновесный коэффициент разделения двухкомпонентного вещества может быть выражен через давления и чистых компонентов при температуре процесса: , где и — так называемые коэффициенты активности, учитывающие взаимодействие компонентов в жидкости. Эти коэффициенты имеют температурную и концентрационную зависимости (см. активность (химия)). С понижением температуры значение коэффициента разделения обычно удаляется от единицы, т. е. эффективность разделения при этом увеличивается.

Для различных режимов дистилляции выведены уравнения, связывающие содержание второго компонента в конденсате и в остатке с долей перегонки или с долей остатка при заданных условиях процесса и известной начальной концентрации жидкости (, и — масса конденсата и остатка, а также начальная масса дистиллируемого вещества соответственно). Расчёты проводятся в предположении идеального перемешивания дистиллируемой жидкости, а также жидкого конденсата. Также выведены уравнения распределения компонентов в твёрдом конденсате, получаемого дистилляцией с направленным затвердеванием конденсата или зонной дистилляцией. Параметром этих уравнений является коэффициент разделения α для заданных условий дистилляции.

При дистилляции вещества с большой концентрацией компонентов с конденсацией пара в жидкость при несильной зависимости коэффициентов активности компонентов от их концентраций взаимосвязь величин , и , когда используются концентрации в процентах, имеет вид:

.

Для дистилляции с конденсацией пара в жидкость при малом содержании примеси

,

=.

Дистилляционные уравнения могут использоваться для описания процессов распределения примесей в других фазовых переходах из фазы с интенсивным перемешиванием (таких как переходы жидкий кристалл-кристалл, жидкий кристалл-жидкость, газ-плазма, а также в переходах, связанных с квантово-механическими состояниями – сверхтекучая жидкость, конденсат Бозе-Эйнштейна) – при подстановке в них соответствующих коэффициентов распределения.

Дистилляция с конденсацией пара в жидкость (простая перегонка, фракционная дистилляция, ректификация)

Простая перегонка — частичное испарение жидкой смеси путём непрерывного отвода и конденсации образовавшихся паров в холодильнике. Полученный конденсат называется дистиллятом, а неиспарившаяся жидкость — кубовым остатком.

Фракционная дистилляция (или дробная перегонка) — разделение многокомпонентных жидких смесей на отличающиеся по составу части — фракции путём сбора конденсата частями с различной летучестью, начиная с первой, обогащенной низкокипящим компонентом. Остаток жидкости обогащён высококипящим компонентом. Для улучшения разделения фракций применяют дефлегматор.

Ректификация — способ дистилляции, при котором часть жидкого конденсата (флегма) постоянно возвращается в куб, двигаясь навстречу пару в контакте с ним. В результате этого примеси, содержащиеся в паре, частично переходят во флегму и возвращаются в куб, при этом чистота пара (и конденсата) повышается (См. ректификация, ректификационная колонна).

Дистилляция с конденсацией пара в твёрдую фазу (с конденсацией пара в градиенте температуры; с направленным затвердеванием конденсата; зонная дистилляция)

Дистилляция с конденсацией пара в градиенте температуры – дистилляционный процесс, в котором конденсация в твёрдую фазу осуществляется на поверхности, имеющей градиент температуры, с многократным реиспарением частиц пара. Менее летучие компоненты осаждаются при более высоких температурах. В результате в конденсате возникает распределение примесей вдоль температурного градиента, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Разделение компонентов пара при реиспарении подчиняется собственным закономерностям. Так, при молекулярной дистиляции соотношение между количествами и осаждённых в конденсаторе первого и второго компонентов, соответственно, выражается равенством:

,

Дистилляция с направленным затвердеванием конденсата (дистилляция с вытягиванием дистиллята) – дистилляционный процесс в контейнере удлинённой формы c полным расплавлением дистиллируемого вещества и конденсацией пара в твёрдую фазу по мере вытягивания конденсата в холодную область. Процесс разработан теоретически.

В получаемом конденсате возникает неравномерное распределение примесей, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Процесс является дистилляционным аналогом нормальной направленной кристаллизации. Распределение примеси в конденсате описывается уравнением:

,

где С – концентрация примеси в дистилляте на расстоянии х от начала, L – высота конденсата при полностью испарившемся дистиллируемом материале.

При движении зонного нагревателя вдоль контейнера сверху вниз в контейнере формируется твёрдый конденсат с неравномерным распределением примесей, и наиболее чистая часть конденсата может быть выделена в качестве продукта. Процесс может быть повторён многократно, для чего конденсат, полученный в предыдущем процессе, должен быть перемещён (без переворота) в нижнюю часть контейнера на место рафинируемого вещества. Неравномерность распределения примесей в конденсате (т. е. эффективность очистки) растёт с увеличением числа повторений процесса.

Зонная дистилляция является дистилляционным аналогом зонной перекристаллизации. Распределение примесей в конденсате описывается известными уравнениями зонной перекристаллизации с заданным числом проходов зоны – при замене коэффициента распределения k для кристаллизации на коэффициент разделения α для дистилляции. Так, после одного прохода зоны

,

где С – концентрация примеси в конденсате на расстоянии х от начала конденсата, λ – длина жидкой зоны.

Источник

Что такое дистиллят, виды, ГОСТы в таблице. Как правильно проводить дистилляцию спирта/самогона?

Раз получение домашнего самогона разрешено на государственном уровне (учтите – только для собственных потребностей), то и желающих освоить мастерство винокура прибавилось.

Но далеко не все владеют правильной техникой получения спиртного и не применяют ее на практике. А поскольку основной способ перегонки браги – дистилляция, то в результате «хромает» качество домашней продукции.

Чтобы иметь самогон, которым не стыдно угощать дорогих гостей, научитесь правильному перегону.

Теория дистилляции

Дистилляция предполагает превращение спиртосодержащей жидкости (браги, вина) в крепкий напиток путем испарения спирта с дальнейшей конденсацией и превращением в алкогольную жидкость крепостью 40° и выше.

Получение дистиллята разделено на несколько этапов:

Справка. Чаще всего для промежуточной очистки спирта сырца между двумя перегонами используется бентонит или белая глина.

Далее — повторная перегонка с разделением на фракции:

Важно. Опытные самогонщики отбирают половину голов уже при первой перегонке. Поскольку точно предугадать, сколько получится спирта-сырца и до какой крепости вы его разведете, количество определите как 60 мл на каждый использованный килограмм сахара. Половина – это 30 мл из килограмма.

Внимание. Чем меньше питьевого самогона вы отберете, тем он будет чище, поскольку в хвостовых фракциях снова возрастает количество сивухи.

Простейший дистиллятор

В принципе, дистиллятором послужат даже две кастрюли и пищевая пленка. Но говорить при этом о качестве, тем более – двойной перегонке не приходится, поскольку это невозможно. Поэтому простейший в понимании самогонщика аппарат состоит из:

Такие самогонные аппараты использовали наши предки. Но сегодня работа с таким допустима только для начинающих,

Виды аппаратов

Сегодня популярны аппараты с дополнительными навесами, улучшающими качество дистиллята:

Какие бывают дистилляты?

Домашние дистилляты (самогоны) принято разделять на виды:

Отличие от ректификации, что лучше

В стремлении к чистоте продукта винокуры прибегают к домашней ректификации, в результате получают чистый питьевой спирт. Ректификация имеет свои плюсы, но и не лишена недостатков.

Сравните два вида переработки браги на домашний алкоголь, и поймете, в чем заключается разница.

Ректификация

Что для вас лучше и нужнее – решать только вам. Если вы стремитесь к максимальной и крепости – выбирайте ректификацию. Если же вам важно сохранить вкус исходного сырья, там более, превратить в дальнейшем полученный продукт в коньяк, кальвадос или виски – тогда только дистилляция.

Продвинутые винокуры с опытом имеют в своем арсенале и дистиллятор, и ректификационную колонну. Тем более, что сегодня производители самогонных аппаратов предлагают надежные и продуктивные трансформеры, позволяющие производить как ароматный дистиллят, так и крепкий чистый спирт-ректификат.

Но какой бы вид получения крепкого домашнего спиртного вы не выбрали для себя, главное – превращать брагу в алкоголь правильно. И ради безопасности употребления, и ради приятного вкуса. Готовьте правильный самогон, пейте умеренно и ставьте оценки статье за полезную информацию.

Источник

Различные виды дистилляции

Дистилляция сырья

Дистилляция сырья – это процесс, в ходе которого сырьё, залитое в перегонный куб, нагревается и происходит процесс испарения, сначала компоненты, с чуть меньшей температурой кипения и по увеличению, испаряясь, конденсируются на поверхностях холодильника, начинают стекать в сборную ёмкость. Из-за того, что разные компоненты, составляющие сырьё, имеют разные температуры кипения их испарения происходит в разные фазы перегона. Дистилляцию применяют для отделения спиртов, содержащихся в сырье от сивушных масел, эфира, ацетона. Хотя при дистилляции очищение происходит с чистотой совсем другого порядка, чем при ректификации.

Дистилляция воды

Дистилляция или процесс термического опреснения применяется как способ очистки воды, является экономически нецелесообразным и получил своё распространения своё распространение в достаточно узком сегменте экономики в первую очередь в связи с высокой дороговизной процесса. Эффективность процесса определённо высока и позволяет произвести чистую (дистиллированную) воду даже из сильнозагрязнённых растворов. Наибольшее развитие дистилляция воды обрела в ходе опреснении морской воды. Но вместе с тем, выпарные установки имеют несколько громоздкие конструкции, и высокие эксплуатационные затраты на парообразование. Так во время нагрева солёной воды до температуры более высокой, чем t кипения воды с содержащимися в ней солями посредством применения избыточного давления, образуется пар, который не содержит солей, в результате при его дальнейшей конденсации получается пресная вода. При дистилляции воды, испаряется лишь вода, температуру кипения которой при нормальных условиях мы все знаем. Таким образом вода освобождается от примесей и включений с несколько иными температурами кипения, присутствующих в воде. Вот именно благодаря этой разнице в температурах кипения данный способ и позволяет получить дистиллированную воду.
В дистиллированной воде не содержаться никакие примеси и практически отсутствуют соли. Стоит отметить, что длительный приём дистиллированной воды может стать опасным из-за того, что она попросту вымывает все необходимые вещества и микроэлементы из организма.
В быту также применяют следующие способы дистилляции:

Для того, чтобы осуществить такой процесс, как дистилляция сырья любым из вышеперечисленных способов, необходимо подготовить воду. Наполните водой ёмкость и отстаивайте на протяжении суток. За период времени около 2 часов выветрится хлор, а за 6 осядут примеси и соли металлов.
Затем, когда вода отстоится, нужно отцедить часть воды трубочкой. Опустите её на дно сосуда и возьмите оттуда треть воды. Как раз-таки, в этой трети и будут осевшие металлы, соли и примеси.
Для того, чтобы осуществить в быту дистилляцию воды выпариванием, понадобится кастрюля и ёмкость поменьше. Эта ёмкость ставится в середину кастрюли, а кастрюля закрывается крышкой. Нужно вскипятить воду и подождать, пока она соберётся на крышке и стечёт в ёмкость в кастрюле.

Чтобы дистиллировать воду замораживанием, нам понадобится простое правило химии. Чистая вода замерзает быстрее воды с примесями.
Нужно полностью наполнить ёмкость с водой и поставить в морозилку. Когда половина или треть воды замёрзнет, вылейте жидкость в раковину. После того, как вода растает, она будет пригодна к употреблению.

Дистилляция спирта

Для дистилляции необходимо сначала приготовить брагу, в которой в результате процессов брожения в малых количествах образуется этиловый спирт. В браге содержится множество вредных компонентов в достаточно больших концентрациях, которые необходимо отделить от ценного для нас дистиллята. Например, такие вещества, как ацетон, метанол, этил ацетат, пропанол и вода. Согласитесь, не хочется употреблять вместе со спиртом вышеперечисленный коктейль?
Дистилляция спирта и воды достаточно схожие процессы. В обоих случаях основными расходами являются затраты на тепловложение.
Дистиллят можно разделить на несколько видов:

Первая фракция непригодна для употребления. Она имеет достаточно резкий запах, отличить который не составит труда. Если растереть каплю этого продукта на ладони, и резкий запах пропадает, то пора менять ёмкость и ставить новую для пищевой фракции.
Вторая фракция собирается в отдельную ёмкость. После этого она разбавляется до 40 градусов и непосредственно употребляется. Или же, если не полностью была отобрана первая часть или случайно затесалась хвостовая, подлежит повторной перегонке.
Третья фракция. Она практически бесполезна и не подлежит употреблению. Особо экономные граждане оставляют её для последующих перегонок. Именно на этом этапе и заканчивается дистилляция этилового спирта. Начинаются процессы фильтрования и дополнительной очистки, об этом будем рассказывать в последующих статьях.

Источник