Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Апаратурно-технологічна схема триколонної БРУ непрямої дії

Головною метою перегонки бражки є виділення із неї спирту і всіх летких органічних домішок. В результаті переганяння бражки отримують бражний дистилят, умовна концентрація якого перебуває в межах 35-50 об.% залежно від міцності бражки і витрати нагрівної пари.

Вміст етилового спирту в барді не повинен перевищувати 0,015 об.%. Далі бражний дистилят ректифікують з метою максимального виділення летких домішок і отримання стандартної продукції

Для отримання спирту-сирцю використовують безперервно діючі брагоперегонні установки. Для виробництва спирту-ректифікату безпосередньо з бражки використовують брагоректифікаційні установки (БРУ).

Існує кілька типів брагоректифікаційних установок, але найбільшого поширення набули триколонні апарати непрямої дії. Ці апарати дають спирт високої якості і прийняті як типові для вироблення спирту вищого очищення.

Принцип роботи такого апарата полягає в тому, що сирець, добутий в одній з колон апарата, по­слідовно звільняють від домішок різного характеру в інших колонах. Апарат складається з трьох колон: бражної, епюраційної та спиртової. В коло­нах використовують тарілки різних конструкцій

Апаратурно-технологічна схема триколонної брагоректифікаційної уста­новки непрямої дії показана на рис. 4.

У бражній колоні 1 відбувається виділення етилового спирту і летких домішок зі зрілої бражки.

Призначення епюраційної колони 2 - виділення з водно-спиртової суміші домішок головного характеру - ефірів і альдегідів. Водно-спиртова рідина, що залишилася, позбавлена головних домішок, називається епюратом; вона надходить у спиртову колону З.

У спиртовій колоні відбувається виділення з епюрату етилового спирту і концентрування його до вимог стандарту. Крім того, в спиртовій колоні відбувається накопичення сивушного масла і виведення його з нижньої частини колони з тих тарілок, де кількість масла досягає максимальної концентрації

Послідовний напрям руху продуктів в апараті такий. Бражка, що подається насосом, нагрівається в бражному підігрівнику 8 за рахунок теплоти конденсації водно-спиртової пари до 70-75 ºС і, пройшовши сепаратор 5 для відокремлення неконденсованих газів, надходить у верхню частину бражної колони 1. У нижню частину колони за допомогою барботера по­дається відкрита пара.

Бражка стікає по тарілках вниз колони, послідовно кипить на всіх та­рілках, при цьому вміст спирту в ній зменшується. Отже, знизу з колони виходить рідина без спирту і летких речовин, яка називається бардою. Бар­да з колони надходить у бардорегулятор і далі у збірник для барди. Пара в бражній колоні проходить знизу догори, викликає кипіння рідини на та­рілках і весь час збагачується спиртом.

Водно-спиртова пара міцністю 35...50 об.%, яка піднімається з браж­ної колони і проходить через піноуловлювач 9, цілком конденсується в конден­саторах 6, 7 і 8. Конденсат надходить до епюраційної колони 2.

Епюраційна колона складається з двох частин: нижньої - виварної і верхньої - концентраційної. Дефлегматор 15 постачає колону флегмою, а конденсатор 16 конденсує пару дистиляту. Дефлегматор і конденсатор являють собою кожухотрубчасті теплообмінники.

На верхню тарілку нижньої виварної частини безперервно надходить бражний дистилят, а в нижню її частину подається відкрита пара. Рідина, яка стікає по тарілках колони, звільняється від головних, верхніх проміжних і кінцевих домі­шок. У концентраційній частині колони відбувається зміцнення водно-спир­тової пари за рахунок флегми, що стікає по тарілках назустріч парі, яка підіймається. Коефіцієнти ректифікації для головних домішок при збіль­шенні концентрації етилового спирту лишаються більшими за одиницю, тому вміст головних домішок у парі поступово збільшується. Коефіцієнти випаровування проміжних домішок із збільшенням концентрації етилового спирту зменшуються і внаслідок цього в концентраційній частині відбу­вається затримання цих домішок.

З конденсатора 16 відбирається головна фракція етилового спирту міцністю 92-96 об. %, що становить близько 1,0 - 5,0 % від усього спирту, уведеного з бражкою.

З ешораційної колони звільнений від головних домішок епюрат надхо­дить у спиртову колону 3. Міцність епюрату близько 35-50 об. %; об'ємна частка альдегідів у ньому не повинна бути вища за 0,0003 - 0,0004 %.

У спиртовій колоні відбувається ряд процесів. Основний з них - пере­гонка бінарної суміші етиловий спирт - вода. В результаті цього процесу внизу виварної колони відводиться лютерна вода, що не містить спирту, а у верхній концентраційній частині колони дістають міцний спирт-ректифікат.

Якби в колоні не було головних домішок, то ректифікат можна було б відбирати у вигляді пари з дефлегматора ректифікаційної колони. Але у колоні є головні домішки, які частково надходять з епюратом з епюраційної колони або ж виникають у самій ректифікаційній колоні за рахунок ефіроутворення або окислення спиртів у альдегіди.

На крайній верхній тарілці колони ці домішки накопичуються і кон­центрація їх більша, ніж на четвертій - шостій тарілках, рахуючи згори. Внаслідок цього саме з цих тарілок відбирають спирт-ректифікат у вигляді киплячої рідини, що надходить у холодильник 20 і звідси на спиртовий ліхтар (епруветку) 19 іконтрольний снаряд 23, який обліковує кількість спирту.

Більша частина спиртової пари в дефлегматорі 17 конденсується і у виг­ляді флегми повертається в ректифікаційну колону, з дефлегматора 17 в конденсатор 18 переходить лише незначна частина пари. Конденсуючись, ця пара утворює так званий нестандартний (непастеризований) спирт, який надходить в епюраційну колону для виділення з нього головних домішок. Кількість цього спирту близько 1-2 об.%. Він містить етиловий спирт, ефі­ри і альдегіди, міцність його 96,3 —96,6 об.%.

Проміжні домішки, що надійшли в спиртову колону з епюратом, займа­ють зону відповідно до коефіцієнтів ректифікації і концентрації етилового спирту на тарілках. При цьому більш леткі проміжні домішки підіймають­ся в колоні вище, ніж менш леткі. Відповідно до цього проміжні домішки відбирають у нижній частині колони і направляють в конденсатор 21.

Залежно від міцності епюрату і кількості флегми, що повертається в колону, місце відбирання проміжних продуктів (сивушного спирту) і си­вушного масла змінюється. Тому для їх відбирання установлюють рад кранів, які сполучають відвідні трубопроводи з кількома суміжними тарілками. Сивушне масло відбирають з парового простору однієї чи кількох тарілок. Пара конденсується, конденсат змішується з водою і надходить у масло­віддільник 22. Нижній шар змасловіддільника, який містить в основному етиловий спирт і воду, повертається у виварну частину колони, а верхній шар, що містить сивушне масло, — у спеціальний збірник для сивушного масла. Кількість відібраного сивушного масла становить не більше 0,5 об.% від усього спирту, сивушний спирт відбирається в кількості 0,8-1,2 об.%, спирту, який вводиться з бражкою.

Вихід спирту-ректифікату може досягати 94-98 %. Щоб поліпшити умо­ви виділення головних домішок, збільшують подачу пари на епюраційну колону. Крім того, збільшують відбирання головних продуктів з епюраційної колони приблизно в два рази.

Вміст спирту в барді і лютерній воді визначають за допомогою пробних холодильників 12. Тиск у колонах контролюють вакуум-перервниками 10. З метою зменшення втрат спирту з неконденсованими газами (НГ) використовують спиртоуловлювачі 4 і 14.

Кожна колона має регулятори витрат нагрівної пари та охолоджуваль­ної води 11.

ВИРОБНИЦТВО АБСОЛЮТОВАНОГО СПИРТУ

Абсолютований спирт виробляють у відносно невеликих кількостях, він використовується в промисловості органічного синтезу, медицині та лабо­раторній практиці. Абсолютований спирт утворює стійкі суміші збензином і в ряді країн використовується як добавка до моторного палива.

Абсолютований спирт може вироблятися за допомогою вилучення води твердими або рідкими водовід'ємними речовинами (негашений вапняк, гліцерин тощо), ректифікації при розрядженні або в присутності солей (в останньому випадку зміщується азеотропна точка в бік більшого вмісту спирту). Ці способи отримали деяке поширення в лабораторній практиці.

У промисловості для абсолютування зазвичай користуються способом потрійних неподільнокиплячих (азеотропних) сумішей. Потрійна система етанол—вода—бензол створює азеотропну суміш, до складу якої входять, мас.%: етанол — 18,5, вода — 7,4 і бензол — 74,1. Температура кип­іння цієї суміші 64,85 ºС.

Зараз як у нас, так і закордоном, для зневоднення застосовують циклогексан, який менш токсичний. Потрійна суміш етанол – циклогексан – вода створює азеотропну суміш, до складу якої входять, мас.%: етанол - 17, циклогексан - 76, вода - 7. Температура кипіння цієї суміші 80,8 ºС.

Азеотропна суміш у колоні поводить себе як головна фракція. Ця суміш під час охолоджування розшаровується з утво­ренням верхнього шару, що складається в основному з бензолу або циклогексану, і нижньо­го—в основному із суміші етанолу та води.

Так, при t =15 ºС у верхньому шарі містяться: бензол - 85 %, етиловий спирт - 13,3%, вода - 1,7 мас.%; в нижньому шарі: спирт - 49,7 мас.%, вода - 41,3 %, бензол - 9 %.

Абсолютований спирт може бути отриманий як із ректифікованого спирту, так і безпосередньо із бражки. Для отримання абсолютованого спирту в обох випадках ректифікований спирт і бензол подають до дегідратаційної колони, в якій відганяється потрійна азеотропна суміш. Ця суміш відбирає від етилового спирту воду. Знизу колони відводять абсолютований спирт. Дегідратаційна колона має 60...65 багатоковпачкових тарілок, у тому числі 10 в концентраційній частині і обов'язково повинна мати закрите обігрівання. Азеотропна суміш після охолодження надходить у декантатор, де розшаро­вується. Верхній шар, збагачений бензолом, знову повертається в дегідратаційну колону, а нижній шар, що складається в основному із спирту та води, надходить в спиртову колону. В ній спирт зміцнюється і разом з бензо­лом повертається в дегідратаційну колону, а вода відводиться з нижньої частини спиртової колони. Спиртова колона має також 60...65 багатоков­пачкових тарілок, у тому числі 40...43 в концентраційній частині. В установці циркулює певна кількість бензолу, який виконує функцію пе­реносника води з дегідратаційної колони в декантатор.

Для отримання абсолютовано­го спирту безпосередньо із браж­ки установку для абсолютування з'єднують з брагоректифікаційною установкою в єдину технологічну лінію. Брагоректифікаційна уста­новка забезпечує отримання рек­тифікованого спирту, який без охо­лодження зразу вводять в дегідратаційну колону.

Витрати нагрівної пари на аб­солютування спирту становлять 15...20 кг/дал абсолютного спир­ту, витрати води біля 0,25 м³, вит­рати бензолу 0,01 кг. Бензол в дегідратаційну колону уводять пері­одично у міру зниження концент­рації його за рахунок втрат.

Гранично допустимі втрати спирту під час одержання абсолютного спирту становить 1 % від похідного ректифікованого спирту.

Останнім часом абсолютований спирт як додаток до бензинів широко застосовується в ряді країн.

Абсолютований спирт має високі антидетонаційні властивості (октано­ве число дорівнює 99). Змішуючи спирт з низькооктановим бензином, от­римують паливо, цілком придатне для застосування в авіаційних двигунах. Спирт згоряє в циліндрі двигуна повніше, ніж бензин.

Етиловий спирт набув застосування як моторне паливо головним чи­ном у вигляді суміші з бензином.

Зараз розроблена і впроваджена на деяких спиртових заводах технологія одержання високооктанової кисневмісної добавки до бензинів з вмістом органічних кисневмісних сполук (спирту, ефірів, альдегідів, вищих спиртів тощо) не менше 99,3 об.%.

Спирт і бензин значно відрізняються теплотворною здатністю, прихова­ною теплотою випаровування і фізичними властивостями. Тому застосову­вати їх як моторне паливо можна тільки в разі цілковитої однорідності суміші.

Безводний спирт (не нижче 99 об.%) змішується в будь-яких відно­шеннях. Суміші бензину з безводним спиртом не розшаровуються навіть при дуже низьких температурах (до – 60 ºС). В разі більшого вмісту в спирті води здатність до розшарування збільшується. У практиці до бензину додають не більш 15-20 % абсолютованого спирту.

Суміші етилового спирту з бензином мають високі антидетонаційні влас­тивості.

Для згоряння етилового спирту теоретично потрібна кількість повітря менша, ніж для згоряння бензину 9 кг/кг проти 15,5 кг/кг.

ДЕНАТУРАЦІЯ ЕТИЛОВОГО СПИРТУ

Під назвою денатурований спирт, або денатурат мають на увазі етиловий спирт, який різними добавками роблять непридатним для питних цілей.

Розрізняють денатурат загальної денатурації і денатурати спеціальної денатурації. Перший застосовують для побутових потреб населення - для спалювання в спиртівках, для розведення примусів та ін. Спирти спеціальної денатурації мають певне технічне призначення, відповідно до якого вибирають денатуруючі речовини (денатуранти).

Денатурованим спиртом загальної денатурації називається прозора за­барвлена рідина з неприємним запахом, виготовлена на спиртових відходах виробництва з додаванням денатуруючих речовин і барвника для надання спирту непридатності для питних цілей.

Цей денатурат згідно з технічними умовами повинен задовольняти такі вимоги:

1. Міцність 82± 0,2 об. %.

2. Стійкий неприємний запах, який не зникає після розведення денату­рованого спирту водою до міцності 40 %.

3. Забарвлення денатурованого спирту має бути синє або синє з фіолетовим відтінком, залежно від кольору доданих денатуруючих речовин.

4. Реакція денатурованого спирту — нейтральна або слабкокисла.

5. Денатурований спирт не повинен містити денатуруючих речовин, не дозволених до використання Міністерством охорони здоров'я.

6. Горіння денатурованого спирту має бути рівне, спокійне і без розб­ризкування. Після спалювання проби денатурованого спирту допускається наявність невеликого (кілька крапель) залишку забарвленої води.

7. Виділення кіптю задушливої пари і газів під час горіння денатурова­ного спирту не допускається.

Як денатуруючу речовину застосовують: піридинові основи, гас, кетоно­ве масло, скипидар, відходи скипидарного виробництва і так званий роз­чинник М. Розчинник М являє собою суміш вищих кетонів з деякими ви­щими спиртами (метилетилкетон, метилпропілкетон, пропіловий спирт та ін.).

Денатурат забарвлюють з метою надання йому відмінності від питного спирту. Для забарвлення застосовують барвники, що надають денатурату потрібного забарвлення.

Для різних технічних, наукових і медичних цілей проводять денатура­цію етилового спирту спеціальними денатуратами. Для медичних цілей як денатуранти застосовують формалін і тимол.

Для консервування зоологічних, ботанічних і медичних препаратів готують денатурат зі застосуванням метилового спирту, формаліну і бензину.

Спирт, який використовують у парфумерній промисловості, денатуру­ють домішкою ефірних масел. Спирт, для приготування лаків денатурують метиловим спиртом і скипидаром.