Kontinuierliche Destillation - homemade sieve tray column?

[Grog]

In einem anderen thread hatten wir angefangen über die Möglichkeit einer kontinuierlichen Destillation zu sprechen bzw. über die Machbarkeit und Funktionalität und da ich soweit noch nichts darüber in diesem Forum gefunden habe, eröffne ich kurzer Hand das Thema im Betreff

Ich stelle mir eine 'billige' hausgemachte Variante so vor:

Vorausgeschickt wird natürlich dass sowas dann allerhöchstens mit Zuckerplörre, Rumvinasse, oder gut gefilterten Kornmaischen funktioniert. Obstmaischen würden wahrscheinlich die Gewebefilter verstopfen.

Bedacht ist so eine Anlage ja eigentlich eh nur um große Mengen in einem run rauzubrennen.

Ich habe mich nur kurz ein wenig durchs Thema hier durchgelesen:
http://www.separationprocesses.com/Oper ... Chp02a.htm
Zum Unterschied zu den bubblern (klassischen Glockenböden) scheint die erhöhte Dampfgeschwindigkeit ausschlaggebend zu sein. Was somit zu einer guten Heizleistung oder im Falle unserer Hobbydestillen das Vermeiden größerer Kolonnendurchmesser bedeutet.

Wie klein noch groß genug ist wäre schon mal die erste Frage... 2"? 1,5"? Im ersten Fall kämen wir bei 10 Rohrteile zu 100mm mit tri clamps, Sieben samt Muttern und Gewinderöhrchen mit 200€ über die Runden. Mit 1,5" vielleicht auch mit 150€.
Die zweite Frage wäre dann, sind 10 Siebe eigentlich genug? Das entspräche dann einer Kolonne von einem Meter, mit Kessel, Schauglas, Condenser und Kurve kratzen wir an der lästigen 2m Grenze, die ich persönlich im Hobbybereich nicht übersteigen möchte. Gell @Ben??
Dritte Frage: vorausgesetzt dass 1m gefüllt mit Schrubbern und Reflux sicher die besseren Werte liefert und dass so eine Destille ja theoretisch nur einem Raubrennen dient, würde sie so geplant auch funktionieren?

p.s. ich habe das Teil bewusst so ziemlich wirtschaftlich (billig) wie möglich geplant und an die Modularität für unsere bestehenden Destillen gedacht.

Viel Spaß beim mitgrübeln

[derwo]

Ich glaube nicht, daß diese Siebe funktionieren. Es ist zu viel Lochfläche. Man müsste sehr viel Watt reinstecken, damit sich eine Flüssigkeitsschicht bildet.
Unten fehlt ein Abzug für den Abfall. Vielleicht ein einfacher Überlauf, welcher aber durch eine Art Gärspund gegen den Dampf abgedichtet sein müsste. Besser wäre, wenn immer nur reiner Wasserdampf reingesteckt wird, und alles, was runterkommt, komplett weggeschmissen wird. Mit einem Überlauf, würde die ausgelaugte Maische mit allen ihren Fehlaromen immer wieder verdampft.

Und die Menge an Böden richtet sich an der gewünschten Reinheit und Grad der Auslaugung. Also mit sowas:

kommt man dann schon wesentlich weiter.

Für richtig große Mengen, ok. Also wenn man stattdessen einen sehr teuren 200l-Kessel bräuchte. Dann aber richtig, also nicht nur 10 Böden. Aber sonst? Da man die Maische fast oben einfüllt, wird sie kaum aufkonzentriert. Der Dampf aus so einer typischen Bourbon-Kolonne hat vielleicht 60-70vol%. Also vergleichbar mit einer Potstill-Doppeldestillation. Man baut eine und destilliert dann mit einer Kolonne, ohne daß man dann ein hochprozentiges Produkt hat. Ein Vielfaches der Auf- und Abbauzeit, Saubermachen der Siebe usw. Also das Ding muss dann schon mal richtig lange laufen, damit man nicht die meiste Zeit mit rumräumen beschäftigt ist. Für was? Um innerhalb von 48h 1000l Maische in 200l low wines umzuwandeln? Also so 100l reinen Alkohol?

[Grog]

Den Abzug hatte ich nicht gezeichnet, sry ist aber das letzte der Probleme... falls die Siebe so nix taugen würde ich so oder so nicht mehr Geld reinspucken wollen um womöglich mit etwas professionellem zu planen. Ist mehr im Moment ein Gedankenaustausch um zu sehen ob sowas machbar wäre.
Wasserdampf wäre als Heizquelle natürlich top, aber schon komplizierter einzuplanen, im Sinne dass dann halt ein zweiter Kessel von Nöten wäre. Oder man plant die Kolonne versetzt mit Ablauf am unteren Ende, also nicht als Aufbau auf dem Kessel.
Klar ist so ne Hobbyanlage für diese Art der Destillation alles andere als sauber und professionell, aber ich hatte da ja nur am Raubrand für Zuckerplörre gedacht.
Wäre halt sehr praktisch wenn man einen 100l Fermenter in einmal wegbekommt, anstelle dass man 4-5x den Kessel entleeren, auffüllen und aufheizen muss... heisst dann dass ich Alkohol für 25 Flaschen Limoncello oder Nusseler einmal pro Jahr in einmal raugebrannt bekomme, anstelle dass man eben mehrmals wieder alles auf und abbauen muss.
Also du meinst dass durch diesen 150micron Sieben die Plörre nur so hindurch sickern würde, auch wenn man mit einer 1,5" Kolonne die Dampfgeschwindigkeit erhöhen würde? An irgend einen Punkt müsste man da doch ein Equilibrium reinbringen können?

[derwo]

Das mit den 150 micron hab ich übersehen. Ich dachte, daß wäre ein grobes Gitter. Bei sowas feinem denke ich eher das Gegenteil, daß da kaum was runtergeht , also sofort flutet. Ich denke aber glaube ich nochmal nach.

[Grog]

100-150 micron... man versteht es nicht gut vom Inserat jedenfalls feinmaschig. Der Ben könnte da mehr dazu sagen da er's in den Händen hält

[Grog]

hier 2 threads aus Übersee:
https://homedistiller.org/forum/viewtop ... 75&t=69457
https://homedistiller.org/forum/viewtop ... =1&t=43644
Die scheinen auch keine 2 Cents auf kontinuierliche Destillation im Hobbybereich zu setzen.

[derwo]

Wofür ist der Sieb eigentlich ursprünglich gedacht? Als Filter?
Also ich denke, er setzt sich zu, auch mit einer sauber abgezogenen Zuckermaische. Und ich denke es flutet oberhalb. Oder sowohl Dampf als auch Reflux gehen durch den downcomer.
Ben nimmt den Sieb allerdings, um die Packung in der Kolonne zu halten, also um zu verhindern, daß das SPP in den Kessel fällt. Er hat es aber noch nicht ausprobiert meines Wissens. Ich denke, es wird nicht funktionieren. Er wird sich wundern, warum die Kolonne schon bei vielleicht 1kW flutet. Wir hatten das Problem schon mal mit Sieben von stilldragon. Wird dieser Sieb von diesem shop gezielt als "packing retainer" oder so verkauft?

[Grog]

Auf Aliexpress werden keine Angaben bezüglich des Zwecks gemacht... da müsste der gute Ben was dazu sagen können.
Es ist halt ganz schön tricky, falls sowas funktioniert, dann auch die Dampfgeschwindigkeit zu erraten damit sich da ein Equlibrium einpendelt. Ohne Sichtgläser an jedem tray ist's wahrscheinlich ein Ding der Unmöglichkeit da eine minimale Flutung der Flächen zu erreichen... zu wenig Dampf und die Plörre prasselt im Topf und durch den Abzug, zu viel und man hat ne Dampfkanone... schwierig.
Im ersten Link den ich gepostet hatte schrieb der Typ gar dass er z.B. extra große 3/4" (19mm!!!) Löcher für seine trays gewählt hatte

er setzt auf dual flow mit nur 12 trays... nix da mit fluten. Wie das funktionieren soll keine Ahnung.
Auf Aliexpress hingegen sind die trays mit 2,3mm Löcher versehen

also da findet ein fluten 100% statt, aber das Problem wird halt immer die Dampfgeschwindigkeit sein. Weiss nicht ob man da ein Pauschalwert errechnen könnte, also soviel Watt für soviel Kolonne. Ist wahrscheinlich viel komplizierter als dass man nur ein paar gelochte Kupferplatten von Distillex an einer Gewindestange fixiert und diese in eine Kolonne schiebt.

[Grog]

@Ben, falls du hier mitliest melde dich zur Tüchtigkeit deines Siebes

[derwo]

Das eine ist halt für einen normale batch Kolonne, wo von unten der Dampf von Maische oder los wines hochkommt, das andere für eine kontinuierliche Raubrandkolonne, wo man irgendwo oben dickflüssigen vergärten Maisbrei reinpumpt. Die dickflüssigen Bestandteile müssen ja nach unten fließen können. Das verlangt größere Löcher.

[Grog]

Ja ich sehe. Bin beim Internet durchforsten und vielleicht ist es in der Tat möglich so eine dual flow Destille zu betreiben, habe sogar ein Excel file mit Simulationen/Berechnungen. Es scheint mit 5mm Löcher zu funktionieren und gar mit 2,5kw. Bin aber noch beim Lesen...

[BenDunker]

Hallo Hallo, entschuldigt, ich war kurz abgelenkt.
Ich musste schmunzeln, denn Derwo hat sehr recht. Ich habe die gröbsten Siebe genommen, die ich damals finden konnte: 30 Mesh. Ich habe zwei von den Dingern benutzt um die Packung in der Kolonne zu halten ohne dass sie in den Kessel rieseln kann. Das alleine war schon nervig, zusammenbauen konnte man das, aber das auseinandernehmen geht eben nur mit die gesamte Kolonne mit Deckel 180° drehen und ausschütten. So hatte ich begonnen meine Destille zusammen zu setzen und zum ersten Mal zu betreiben. Ich hatte da noch überhaupt keinen Plan wie so eine Anlage sich so brennen lässt und war sehr schockiert wie sensibel sie ist und wie wenig Heizleistung sie verträgt. Es lag an den Sieben, die Anlage hat sehr sehr schnell angefangen zu fluten. Nach dem zweiten Brand habe ich dann mit einem Schraubenzieher ca. 5mm große Löcher in die Siebe gestochen und siehe da: so ging es! Inzwischen habe ich diese Rohr-Stücke mit einer Lochplatte, die man mit einer Tri-clamp befestigt. Die haben ähnlich große Löcher wie die mit den großen Löchern auf Grogs Bild.

Mein Fazit: die Siebe sind nervig und können nicht alleine am Rohr befestigt werden. Sie sind auch nur in eine Fuge im Dichtring gesteckt, sie sind nicht ins Plastik eingeschweißt oder so, das heißt sie konnten ganz einfach mit dem Daumen rausgedrückt werden und da kann eben auch immer ein Sieb bei Zuviel Packungs-Last einfach nachgeben und raus rutschen, besonders wenn die Siebe noch größer aufgestochen werden.

[azeotrop]

Die ganzen Siebe sind als unterer Abschluss oft ein Quell des Ärgers. Es ist viel einfacher ganz unten einen Edelstahlschwamm keicht reinzudrücken.
Der Schwamm kann dann von einem quer eingelegten Stück stabilem Draht getragen werden. Es fällt kein SPP durch. Alles lässt sich leicht entfernen.

[Grog]

Dachte ich mir... danke Ben, deine Erfahrung gibt mir Aufschluss und bestätigt meine Lektüre.

Ich poste hier mal einiges an Lesematerial, wem es interessiert der kann sich mal am Abend hinsetzen und studieren
https://www.stilldragon.org/discussion/ ... ing-column
https://homedistiller.org/forum/viewtop ... =1&t=37093

Gondosurohardjo_2019_IOP_Conf._Ser.__Mater._Sci._Eng._543_012083.pdf

(785.75 KiB) 300-mal heruntergeladen

Tray Columns- Design.pdf.pdf

(218.84 KiB) 4687-mal heruntergeladen

[Grog]

Sieht so aus als ob ein dual flow System besser arbeitet als Siebflächen mit downcomer.
Das Idealmaß der Löcher scheint bei 3-5mm zu sein.
Alles größere schadet der Effizienz, darunter flutet die Kolonne.
Distillex verkauft die 3" Siebe mit downcomer, deren Löchergröße beträgt z.B. 2,3mm, hart an der Grenze, aber wegen des downcomer denke ich ist ein leichtes fluten erwünscht.

Zu diesem Punkt wollte ich eigentlich googeln ob die Dampfgeschwindigkeit in einer Kolonne linear ist oder sie sich zwischen Anfang und Ende der Kolonne unterscheidet. Falls sie anfangs höher ist als am Ende, wäre es vielleicht optimal die Löchergröße zu variieren, d.h. z.B. die ersten unteren Siebe könnten 5mm Löcher und die oberen 3mm Löcher haben.
Eine weitere Frage die ich hatte war natürlich wie wirkt sich der Kolonnendurchmesser aus? Dieser beeinträchtigt im wesentlichen wie nahe die verschiedenen Siebe aufgebaut werden können. Bei einer 3" Kolonne sind es ideal 6" oder mehr, also min. 15cm. Bei einem größeren Durchmesser kann der Abstand geringer gehalten werden.
Hier der Rechner dazu, unglücklicherweise kann der Reflux nur auf 5 oder 9 gesetzt werden:

Column Diameter & Plate Spacing.xlsx

(17.5 KiB) 167-mal heruntergeladen

Und dies ist die Simulation zu einer 3" Kolonne:

Soweit die Theorie...

[Grog]

Nun zum experimentellen Teil... vorausgeschickt dass sowas auch in die Hose gehen kann (und vielleicht wird)
Ich würde mal gerne versuchen in meiner 3" Kolonne ein Aufbau auf ner Gewindestange zu fabrizieren. Also quasi was mobiles zum reinschieben. Leider habe ich keine 2m Kolonne, also werde ich nur auf 7 Sieben mit 15cm Abstand kommen können.
Aber für einen Test sollte es reichen und mein Ziel ist es vorerst mal 50l zu strippen ohne dass ich die Destille demontieren, entleeren, auffüllen und wieder aufheizen muss. Für Neutralen ist es mir eh Wurst ob der Raubrand verwässert ist, wichtig ist mir vorerst allen Alk aus der Plörre zu gewinnen.
Die Kolonne könnte dann so aussehen:

Ich will fürn Anfang was saubilliges zusammenbasteln, da die Wahrscheinlichkeit besteht dass nix dabei rauskommt, also gucke ich mal ob ich irgendwo 7 gelochte Scheiben herkriegen kann. Ansonsten bin ich auf was gestoßen dass auch herhalten könnte:

btw ich warte immer noch auf ein Teil aus China...

[derwo]

Ist bei deiner Rechnung des Lochdurchmessers auch berücksichtigt, daß um Maische geht, die durch die Löcher muss?
Die Böden müssen dann genau passen. Also wenn es am Rand durchgeht und dann die Kolonnenwand runterfließt, hast du hohe Verluste. Die Böden müssen also reingelötet oder geschweißt sein oder mit einer gut sitzenden Dichtung versehen sein.
Ohne Glaskolonne kannst du nicht das Schaumverhalten der Maische überprüfen. Es kann sein, daß du wegen dem Schaum die Leistung runterfahren musst und daß dann ein anderer Lochdurchmesser besser wäre.


Edit, ich habe es mir noch genauer angeschaut:

Zur unterschiedlichen Dampfgeschwindigkeit oben und unten weiß ich nichts. Unterschiedliche Lochgrößen habe ich aber bisher noch nirgends gesehen.
Sinn machen würde es wahrscheinlich, wenn die Böden unterhalb des Feeds gröber sind als oberhalb, wenn du oberhalb welche hast.

Der xlsx-Rechner geht von Maische oder von Destillat aus? Was bedeutet "Reflux 5 oder 8"?
Du hast ja sehr hohen Reflux. Das meiste der eingespeisten Maische fließt ja erstmal nach unten. Aber du hast keinen Refluxkühler oben. Also es ist nicht so ganz dasselbe alles.

Für was ist 3-5mm das Idealmaß? Für eine Rektifikationskolonne oder für eine Zuckerwasserraubrandkolonne oder Maisbreiraubrandkolonne?

[Grog]

Habe 1mm 80er CU Scheiben für kleines Geld gefunden, die lassen sich butterweich durchbohren. Passen perfekt in die 80er (Innenmaß) Kolonne. Ein bisschen Kondensat wird immer zwischen Scheibe und Wand runterschlüpfen, Der Dampf kommt da aber dann auch hoch. Aussen ist die Kolonne ja isoliert. Ansonsten müssten Silikondichtungen her und schweißen ne danke, ich will das Teil ja modular haben.
Ich denke die Lösung mit den CU-Scheiben ist auch besser als improvisierte Scheiben herzunehmen die dann wahrscheinlich nicht genug Lochfläche haben. In den geposteten links sprechen die von 5mm Löchern (für gefilterte Maische) und einer Restfläche von 20%.
Klingt auch logisch, würden nicht genug Löcher vorhanden sein, reduziert man ja die verfügbare Dampffläche, als würde man z.B. eine 1" Kolonne betreiben obwohl die Siebe in einer 3"er verbaut ist. Die Siebe müssten dann um effizient zu laufen weiter auseinander verbaut werden da die Dampfgeschwindigkeit höher ausfallen würde.
Du hast vielleicht Recht, besser ich mache alle Siebe mit der selben Lochgröße. Habe zwar auf einigen Bildern gesehen dass die Retifikationssiebe (jene oberhalb des feeder) ein kleineres Format haben, aber in den threads schreiben sie diesbezüglich nichts... würde vielleicht Sinn ergeben nochmal ein 30er Rohr mit Kupferschrubber oberhalb der Siebkolonne zu verbauen oder aber ein paar Siebe mit 3mm. Ist aber im Moment eher ein Ratespiel, mir geht es ja hauptsächlich um's Raubrennen. Habe ja keine Abtrennung zu machen und wenn ich am Ende anstelle von 80% auch nur 40% Alk habe ist's mir Wurst... Ich würde eh nie mehr als 40% Feinbrennen, ist mir zu riskant. Es geht mir in erster Linie ja nur drum anstelle dass ich 2 oder 3x den Kessel befüllen muss allen Alk in einmal raus zu quetschen.
Deshalb weiss ich auch nicht ob ich den Feeder irgendwo zwischen den Sieben montieren möchte... besser es sind mehr stripping Sektionen vorhanden und das Teil strippt mit höheren Tempo, als dass ich groß refluxen muss um hohe Prozente zu erreichen.
"So for sieveplate column operating at atmospheric pressure we wish to produce nealry pure ethanol from an aqueous feed containing 10% EtOh (by cvolume). The distillate shall be collected at a rate of 1.2 liters/hour and at a reflux ratio of 9."
Aber er rechnet ja für eine 2" Kolonne, mit ner 3" und ein 1-3 Reflux denke ich sollte auch genug sein, wie gesagt mich interessieren die hohen Prozente nicht. Und klar habe ich den Reflux ready to run.
Für etwas gröbere Maischen müssten größere Löcher und dementsprechend mehr Siebe und Energie her.
Letztes Problemchen was es zu lösen gibt wäre ein (auch winziges) Schauglas am untersten Sieb irgendwie zu verbauen um zu sehen wie viel dieses flutet, ganz oben ist ja eh jetzt eines angebracht.

[derwo]

Klingt gut, aber es wird eine lange Reise, denke ich. Bin gespannt, wo am Ende die kleinen Problemchen waren und wie du sie gelöst hast.
Ich würde einen einzigen Sieb oder so über dem Feed machen, damit keine Maische ins Geistrohr spritzen kann. Ohne Refluxkühler wird das kaum rektifizieren aber das Destillat vielleicht sauberhalten.

[Grog]

Die kleinen Problemchen sind schon vorprogrammiert aber das waren sie ja auch mit dem Chimney... nicht dass der mittlerweile perfekt ist, aber das ständige nachbessern und rumfeilen ist ja der Spaßfaktor
oberhalb der Siebe/Kolonne wird das 150mm Reduzierstück von 3" auf 2" verbaut, dann das 150mm Schauglas und dann wäre die 300mm Sektion mit der Refluxspule vorgesehen bevor es mit 2 Kurven nach unten geht. Danach eine 100mm Sektion mit kurzer Spule wo die einzuspeißende Vinasse/Maische aufgeheizt wird bevor sie zum Feeder gelangt. Anschließend der LK. So meine Vorstellung... Die Geschichte mit dem Feeder steckt noch ein wenig in den Kinderschuhen...
Vielleicht einfach zwischen Schauglas und Refluxspule eines dieser gelochten 2" tri clamp Teile verbauen von denen Ben geschrieben hatte und da ein Kupferröhrchen mittig durchjagen... mal gucken, irgendwas wird mir da auch noch einfallen Zumindest wenn die eingespeiste Maische vom Schauglas nach unten prasselt sehe ich wieviel da einläuft und kann dementsprechend justieren. auch wird so zwischen Feeder und erstem Sieb die Maische weiter erhitzt.

[Grog]

Ich bräuchte mal wieder ein Konsult

nach den 2 90° Kurven und vor den Liebigkühler verjüngt sich die Rohrführung erst von 2"(ca.50mm) auf 1'5"(ca.35mm) und anschliessend von 1'5" auf einer 3/4"(19mm) zum Produktkühler.
Vor dem LK hätte ich eine Hitzeaustauscheinheit geplant. Ich möchte hierfür ein 1m langes 6mm starkes CU-Rohr in Spiralform durch ein Rohr führen, durch welches die Maische langsam gepumpt wird und anschliessend zum Feeder weiter geleitet wird.

Da ich in Physik ne Pleite bin... was ist effizienter, die Spirale vor der Verjüngung noch im 10cm 2" Rohr zu verbauen (breite aber kurze Spirale) oder aber zwischen den beiden Verjüngungen in ein 1,5" 15cm langem Rohr (enge aber längere Spirale)? Ich dachte mir im 1,5" Rohr nimmt die Spirale etwas mehr Platz ein und mit ein Schrubberstück am unterem Ende wird der Dampf vielleicht auch ein wenig turbulent und hat mehr Zeit die Hitze an die Maische abzugeben bevor er zum PK entweicht.

Sinn des kurzen Kühlers ist natürlich nicht den Dampf zu kondensieren, für diese Aufgabe ist ja der LK hier.

[derwo]

Ich verstehe nicht ganz, wie genau du es machen willst. Die Maische geht durch ein 6mm dickes Rohr. Und dieses Rohr spiralförmig in ein anderes. Und was ist in dem anderen drinnen. Wasserdampf zum Aufheizen oder der Alkoholdampf aus der Destille?

Turbulenzen sind im Dampfteil jedenfalls nicht nötig. Der limitierende Faktor ist der Wärmeübergang in die aufzuwärmende Maische. Da hilft ein möglichst dünnes langes Rohr bzw ein dünner Spalt, wenn du die Maische durch einen Liebigmantel leiten würdest.

Das wäre das geschickteste eigentlich: ein zusätzlicher Liebig, durch dessen Mantel die Maische geht. Dein PC ist dann nur noch wenig beschäftigt. Oder das 6mm-Rohr direkt über dem PC in das Geistrohr rein. Dort spiralig (wegen der größeren Oberfläche, nicht wegen Turbulenzen) hoch und dann senkrecht nach unten auf die oberste Platte oder durch die oberste auf die zweitoberste.
Es wäre schon erstrebenswert, daß die Maische dann eine ähnliche Temperatur hat wie der Dampf.

[Grog]

Erstmals sry für die konfusen Proportionen jedenfalls sowas hätte ich geplant.
Deine Idee mit dem dünnen Rohr durch den LK wäre auch nicht schlecht, leider habe ich nur ein 15mm Rohr ich überlegte eventuell die 30cm Refluxspule zu verwenden, also Maische oben rein, unten raus und beim Feeder rein, aber dann habe ich einen ständigen Reflux und riskiere dass ich kein Destillat abziehe...

[Grog]

ach ja, den geplanten Hitzeaustauscher kann ich nicht all zu lang machen damit ich nicht wieder zu nah am Kesselkopf lande... Nachteil des vertikalen Kühlers

[geHeimBrenner]

Mal eine Interessensfrage weil hier doch öfter von Maische und verstopfenden Löchern die Rede war:
Wie ist das denn in den großen, kommerziellen Anlagen? Wird da tatsächlich ungefilterte/grobe Maische kontinuierlich gebrannt oder wird vorher gefiltert bzw. abgepresst und nur mit Flüssigkeit gearbeitet?
Letzteres wäre ja - zumindest aus meiner einfachen Sicht heraus - problemloser zu lösen als sich hier Gedanken um sich verirrende Maischestücke machen zu müssen. Oder hat das dann für den Betrieb gravierende Nachteile?