Jakie wypełnienie wybrać?

Jakie wypełnienie wybrać? Zmywaki stalowe, czy sprężynki pryzmatyczne? Ze stali KO, czy z miedzi?

Wysokość i rodzaj zasypu to największa cecha mająca wpływ na jakość urobku. Zdolność rozdzielcza kolumny rektyfikacyjnej zależy od ilości tzw. „półek teoretycznych”. Skąd bierzemy takie określenie?

Przemysłowe, duże kolumny rektyfikacyjne działają na zasadzie wielokrotnego skraplania i odparowywania par właśnie z półek- domowym odpowiednikiem takiego rozwiązania jest kolumna półkowa, która nie zawiera wypełnienia, a półki.  Kolumny rektyfikacyjne do spirytusu, aby mogły zmieścić się w „domowej” wysokości zamiast wspomnianych półek mają wypełnienie- czy to zmywaki, czy sprężynki, czy skrajnie nieefektywne wynalazki typu tłuczone szkło, czy wióry z tokarki. Zasadniczo chodzi o to, że wypełnienie to na swojej powierzchni tez skrapla i znowu odparowuje skropliny- zachowuje się jak półka, a nazywa półką teoretyczną.

I teraz klucz- określona wysokość danego typu wypełnienia odpowiada jednej półce rzeczywistej- parametr ten nazywa się HETP (high equivalent of theoretical plate, wysokość półki teoretycznej). Przez to, że wypełnienie jest „trójwymiarowe”, a przeciwieństwie do płaskiej półki w określonej objętości mamy więcej powierzchni, która pozwala na skraplanie i odparowywanie. Wyobraź sobie płaską kartkę A4- jej powierzchnia zajmie na biurku 62cm^2, ale jeżeli ją pogniesz, to taka sama powierzchnia zmieści się na 4cm^2, zabierze po prostu więcej wysokości. Dokładnie tak samo funkcjonuje wypełnienie w kolumnie- im więcej powierzchni w jednostce objętości, tym lepiej dla procesu.

Przykładowo- dla zmywaków wysokość półki to ok. 4cm, a dla sprężynek ze stali kwasoodpornej 2cm. Czyli każde 2cm wysokości kolumny odpowiada jednej „półce”. Oczywiście, parametr HETP zmienia się w czasie procesu (zjawisko „rozciągnięcia” półki), dlatego nie da się „symulować” kolumny półkowej kolumną rektyfikacyjną, w której ilość półek jest stała.

Im więcej półek w kolumnie, tym większa jest jej zdolność rozdzielcza. Dla opozycji- szkło tłuczone ma półkę o wysokości ok 13cm. W 100cm zasypu zmywaków stalowych mamy tych półek teoretycznych ok. 25, przy sprężynkach- 50, a przy tłuczonym szkle niewiele ponad 7,5.

Z czego powinno wykonane być wypełnienie? Ze stali, czy z miedzi? Paradoksalnie, ze stali kwasoodpornej.

Dlaczego? Sprężynki pryzmatyczne ze stali KO mają większą powierzchnię, niż wynikało by to tylko z powierzchni rozwiniętego drutu, z którego powstają. Pomiędzy zwojami tworzy się przesunięcie- mały trójkąt, na którym w czasie procesu pojawia się błonka skroplin (efekt jak w kółku do puszczania baniek mydlanych)- czyli de facto mamy więcej powierzchni, niż ma materiał użyty do produkcji sprężynki.

Niestety, sprężynki miedziane ze względu na sposób ich produkcji wynikający z drutu mniej sprężystego niż tej samej średnicy drut stalowy tworzą na pryzmacie (matrycy) inny kształt. Przez to nie tworzą się "oczka" dla flegmy, a same sprężynki mają dużo gorszy parametr p/v (powierzchnia/objętość).

O ile w przypadku sprężynek z KO wysokość półki teoretycznej zawiera się w zakresie 2-3cm, to dla sprężynek miedzianych jest to ok. 12cm. Im więcej półek, tym czystszy destylat, więc stosując miedziane sprężynki pogarszamy jakość produktu!

No dobrze, a co ze zmywakami? Zmywaki nierdzewne powstają poprzez walcowanie drutu nierdzewnego. Takie „wstążki” drutu są następnie ciasno zwijane w kłębek, który również nadaje się wyśmienicie do wypełnienia kolumn. Jeżeli na początek nie chcesz inwestować w sprężynki, zmywaki są całkiem niezłą alternatywą! 

Przestrzegamy natomiast przez tzw. „zmywakami miedzianymi”- nie ma takiego produktu. Zmywaki miedziane nie istnieją- miedź jest zbyt miękka, po zwalcowaniu w ten sposób kruszy się i łamie. Zmywaki, które sprzedawane są jako „miedziane” są zmywakami z czarnej stali, która galwanicznie została pokryta warstwą miedzi. Niestety, warstwa ta jest bardzo cienka i ulega błyskawicznemu zużyciu- po dwóch, trzech procesach warstwa już nie istnieje, a zmywak (z czarnej stali) koroduje- pojawi się rdza….

W kolumnie ze stali KO, które zwykle dają destylat o dużo gorszym zapachu i smaku, filtr katalityczny, czyli odcinek wypełnienia ze sprężynkami miedzianymi jest niezbędny, aby zamaskować właściwy dla kolumn z KO „jajeczny” zapach destylatu spowodowany obecnością związków siarkowych.
W przypadku kolumny miedzianej powierzchnia wewnętrzna samej kolumny wystarcza do zapewniania właściwości katalitycznych oraz redukcji niepożądanych frakcji, dzięki czemu można całą użyteczną objętość kolumny zapełnić wysokowydajny wypełnieniem zapewniającym odpowiednią zdolność rozdzielczą wymagana do uzyskania bezzapachowego produktu 96%+. Dlatego najlepszym wyborem, jeśli chodzi o wypełnienie kolumny rektyfikacyjnej z miedzi są sprężynki pryzmatyczne ze stali kwasoodpornej. Warto wspomnieć, że w takiej konfiguracji nie musimy co proces dbać o filtr katalityczny- wysypywać go, trawić, neutralizować, suszyć i zasypywać ponownie. Kolumna miedziana z wypełnieniem KO jest wręcz bezobsługowa!