Інноваційна та енергоощадна технологія ректифікації етилового спирту

Abstract

Для ефективного масопереносу летких компонентів необхідною умовою є затримка рідини на тарілках до моменту, близького до рівноважного стану фаз. У вищевказаних умовах зростає рушійна сила процесу масообміну через збільшення градієнту концентрацій летких компонентів, покращуються дифузійні характеристики тарілок, ефективність їх роботи, завдяки чому зменшуються загальні витрати гріючої пари на брагоректифікацію. Метою роботи було дослідження ефективності технології ректифікації етилового спирту в режимі контрольованих циклів затримки і переливу рідини в процесі розгонки спиртовмісних фракцій, розподілення різних груп летких домішок по висоті розгінної колони та встановлення питомої витрати гріючої пари в розгінній колоні. Результати. Авторами запропонована технологія ректифікації з контрольованими циклами затримки рідини на ступенях контакту. Для реалізації способу співробітниками ТОВ «ТІСЕР» в співпраці з науковцями кафедри біотехнології продуктів бродіння і виноробства НУХТ була виготовлена експериментальна розгінна колона. Дослідження ефективності вилучення етилового спирту із головної фракції та спиртовмісних напівпродуктів брагоректифікації. проводились у виробничих умовах ДП «Лопатинський спиртовий завод». В кожному робочому циклі відбувалася зміна живого перерізу тарілок на 50 % в момент переливу рідини з верхніх тарілок на нижні. Згідно технологічної схеми на тарілку живлення надходили разом з головною фракцією спиртовмісні погони із конденсаторів бражної колони, сепаратора вуглекислого газу, сивушний та непастеризований спирти в кількості 195 дм3/год. На верхню тарілку надходила гаряча пом’якшена вода із розрахунку, щоб концентрація етилового спирту в кубовій рідині становила 5…6 % об. Дослідження показали, що при подовженні часу перебування рідини на тарілках до 20 сек. разом з головними ефективно вилучаються і проміжні домішки. Альдегіди та етиловий спирт максимально концентрувались в конденсаторі РК, тоді як естери, вищі спирти сивушного масла та ізопропіловий спирт – в дефлегматорі розгінної колони. При цьому витрати гріючої пари зменшуються майже на 30 % порівняно з типовими установками – до 14 кг/дал безводного спирту, введеного в колону. Висновки. Запропонована авторами технологія ректифікації етилового спирту в режимі контрольованих циклів затримки і переливу рідини є інноваційною і енергоощадною. Її використання дозволяє під час розгонки спиртовмісних побічних продуктів та напівпродуктів брагоректифікації ефективно видаляти разом з головними проміжні домішки та ізопропіловий спирт. Витрати гріючої пари зменшуються майже на 30 % в порівнянні з типовими установками. For the effective mass transfer of volatile components, a necessary condition is the delay of the liquid on the plates to a moment close to the equilibrium state of the phases. In the above conditions, the driving force of the mass transfer process is increasing due to an increase in the gradient of concentrations of volatile components, the diffusion characteristics of the plates are improved, and the efficiency of their work, thereby reducing the total cost of heating steam for bragorectification. The aim of the work was to study the efficiency of the ethyl alcohol recycling technology in the mode of controlled cycles of fluid retention and overflow during the distillation of alcohol-containing fractions, the distribution of various groups of volatile impurities over the height of the accelerating column, and the determination of the specific consumption of the heating steam in the accelerator column. Results. The authors propose the technology of rectification with controlled cycles of fluid retention on contact stages. For the implementation of the method, the TISER LLC, in cooperation with the scientists of the Department of Biotechnology, Fertilization and Wine Producing at the National University of Food Technologies, produced an experimental acceleration column. Investigation of the efficiency of extraction of ethyl alcohol from the main fraction and alcohol-containing intermediates of bragorectification. were conducted under the production conditions of the State Enterprise "Lopatinsky Alcohol Plant". In each working cycle there was a change in the living section of the plates by 50 % at the time of fluid overflow from the upper plates to the lower ones. According to the technological scheme, along with the main fraction, drinking chases from the condensers of the bracing column, carbon dioxide separators, fuseled and unpasteurized alcohols in the amount of 195 dm3 per hour were received on the plate. The upper plate received hot softened water so that the concentration of ethyl alcohol in the cube fluid was 5 ... 6 % vol. Studies have shown that the elongation of the residence time of the liquid on plates up to 20 sec. together with the main effectively remove and intermediate impurities. Aldehydes and ethyl alcohol concentrate as much as possible in a condenser, while esters, higher fusel oil and isopropyl alcohol are used in the reflux cone of the accelerating column. In this case, the cost of heating steam decreases by almost 30% compared with typical installations - up to 14 kg per decaliter of anhydrous alcohol entered into the column. Conclusions. The authors propose that the technology of ethyl alcohol rectification in the mode of controlled cycles of fluid retention and overflow is innovative and energy-saving. Its use allows, during the distillation of alcohol-containing by-products and intermediates, to effectively remove bage-correction, along with the main intermediates and isopropyl alcohol. The cost of heating steam decreases by almost 30 % compared with typical installations.