Установка для очистки и ректификации этилового спирта

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ И РЕКТИФИКАЦИИ ЭТИЛОВОГО СПИРТА(71) Заявитель Минское областное производственное объединение крахмальной промышленности Кристалл (ПО Минсккрахмалпром)(73) Патентообладатель Минское областное производственное объединение крахмальной промышленности Кристалл(57) Установка для очистки и ректификации этилового спирта, включающая соединенные системой трубопроводов сборники умягченной воды и спирта-сырца, теплообменники для подогрева спирта-сырца и умягченной воды, эпюрационную и ректификационную колонны, каждая из которых оснащена дефлегматором, конденсатором и кипятильником, экстракционную колонну, оснащенную инжектором, дефлегматором и разделителем дистиллята, отличающаяся тем, что ректификационная колонна снабжена инжектором, при этом нижняя часть сборника спирта-сырца соединена с верхней частью эпюрационной колонны, средняя часть ректификационной колонны через инжектор соединена с верхней частью эпюрационной колонны, а нижняя часть ректификационной колонны соединена с верхней частью экстракционной колонны.(56) Цыганов П. С. Ректификационные установки спиртовой промышленности. - М. Легкая и пищевая промышленность, 1984. - С. 29-34.1655104 А 1, 1995.1112775 А 1, 1995. Яровенко В. Л. и др. Справочник по производству спирта. - М. Легкая и пищевая промышленность, 1981. Изобретение относится к спиртовой промышленности, точнее к установкам для получения спирта ректификованного из спирта-сырца. Известна установка для получения спирта ректификованного из спирта-сырца периодического действия, состоящая из куба (емкости) с поверхностью нагрева, ректификационной колонны, дефлегматора, холодильника и сортиро 4083 1 вочного крана Цыганов П. С. Ректификационные установки спиртовой промышленности. - М. Легкая и пищевая промышленность, 1984. - С. 29-34. Такая установка отличается высоким расходом теплоэнергоресурсов, низким качеством и выходом спирта ректификованного. Известна также установка, содержащая соединенные системой трубопроводов сборники умягченной воды и спирта-сырца, теплообменники для подогрева спирта-сырца и умягченной воды, эпюрационную и ректификационную колонны, каждая из которых оснащена дефлегматором, конденсатором и кипятильником,экстракционную колонну, оснащенную инжектором, дефлегматором и разделителем дистиллята Цыганов П. С. Ректификационные установки спиртовой промышленности. - М. Легкая и пищевая промышленность,1984. - С. 29-34. На установке очистку этилового спирта осуществляют эпюрацией спирта-сырца, разбавляемого при поступлении в среднюю часть эпюрационной колонны, промежуточные примеси (сивушный спирт) со средней части ректификационной колонны не отбирают или выводят без их концентрирования с головной фракцией, что уменьшает выход спирта ректификованного. Воду, подаваемую в верхнюю часть экстракционной колонны нагревают котельным паром,что увеличивает расход теплоэнергоресурсов. Причиной, препятствующей повышению качества спирта ректификованного и снижению расхода теплоэнергоресурсов, является очистка спирта от концевых примесей только пастеризацией спирта в ректификационной колонне, ограниченный отбор промежуточных примесей без их концентрирования с сивушным спиртом, что не позволяет полностью вывести названные примеси и приводит к загрязнению ими ректификованного спирта. Кроме того, подогрев воды, подаваемой в верхнюю часть экстракционной колонны, практически до температуры кипения котельным паром приводит к увеличению расхода теплоэнергоресурсов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования установки для очистки и ректификации этилового спирта, путем оснащения ее дополнительным устройством и введения новой взаимосвязи конструктивных элементов установки. Технический результат, обеспечиваемый реализацией предлагаемого изобретения, заключается в том, что очистку спирта от концевых примесей осуществляют в верхней части эпюрационной колонны при высоких концентрациях этилового спирта, а от промежуточных примесей - путем отбора их с сивушным спиртом через инжектор - из средней части ректификационной колонны с последующим их концентрированием в верхней части эпюрационной колонны. Предложенные условия выделения и отбора концевых и промежуточных примесей способствуют более высокой степени очистки от них целевого продукта - этилового спирта ректификованного. Соединение же нижней части ректификационной колонны с верхней частью эпюрационной колонны позволяет исключить расход котельного пара на подогрев воды, подаваемой на экстракцию этилового спирта в верхнюю часть экстракционной колонны. В результате возникает связанное с техническим результатом потребительское свойство объекта изобретения - повышение качества спирта этилового ректификованного и снижение расхода теплоэнергоресурсов на его производство. Достигается технический результат тем, что в установке для очистки и ректификации этилового спирта, включающей соединенные системой трубопроводов сборники умягченной воды и спирта-сырца, теплообменники для подогрева спирта-сырца и умягченной воды, эпюрационную и ректификационную колонны, каждая из которых оснащена дефлегматором, конденсатором и кипятильником, экстракционную колонну, оснащенную инжектором,дефлегматором и разделителем дистиллята, ректификационная колонна оснащена инжектором. Нижняя часть сборника спирта-сырца соединена с верхней частью эпюрационной колонны. Средняя часть ректификационной колонны через инжектор соединена с верхней частью эпюрационной колонны, а нижняя часть ректификационной колонны соединена с верхней частью экстракционной колонны. Соединение нижней части сборника спирта-сырца с верхней частью эпюрационной колонны позволяет производить очистку (эпюрацию) этилового спирта от концевых примесей, например метанола, при высокой концентрации этилового спирта на верхних тарелках колонны, их концентрирование в концентрационной части колонны и вывести концевые примеси в концентрированном виде с головной фракцией этилового спирта, что увеличивает качество спирта ректификованного за счет снижения содержания в нем концевых примесей. Оснащение ректификационной колонны инжектором позволяет отбирать промежуточные примеси из жидкой фазы массообменных тарелок колонны в зоне максимального накопления таких примесей и, после преобразования в инжекторе в парожидкостную эмульсию, подать погон на более высокий уровень - в верхнюю часть эпюрационной колонны. Соединение средней части ректификационной колонны через инжектор с верхней частью эпюрационной колонны, позволяет отобрать промежуточные примеси этилового спирта, например пропиловый спирт, из жидкой фазы в зоне их накопления, сконцентрировать в верхней части эпюрационной колонны, при высоких концентрациях этилового спирта, и отобрать с головной фракцией этилового спирта, что повышает качество спирта ректификованного, за счет снижения содержания в нем промежуточных примесей. 4083 1 Соединение нижней части ректификационной колонны с верхней частью экстракционной колонны,уменьшает расход теплоэнергоресурсов на процесс ректификации, за счет исключения расхода котельного пара на подогрев воды, подаваемой на экстракцию этилового спирта в верхнюю часть экстракционной колонны. На рисунке представлена схема установки для очистки и ректификации этилового спирта. Установка включает соединенные системой трубопроводов колонны эпюрационную 1, ректификационную 2 и экстракционную 3, дефлегматоры 4, конденсатор 5 эпюрационной колонны, конденсатор 6 ректификационной колонны, кипятильники 7, инжектор 8 сивушных фракций, разделитель дистиллята 9, инжектор 10 сивушного спирта, сборники умягченной воды и спирта-сырца соответственно 11 и 12, теплообменники 13 и 14 для подогрева спирта-сырца и умягченной воды соответственно. Установка работает следующим образом. Спирт-сырец из сборника 12 нагревают в теплообменнике 13 отходящей лютерной водой и подают на тарелку питания в верхнюю часть эпюрационной колонны. Эпюрационную колонну обогревают котельным паром через кипятильник 7. Спирт-сырец очищают от концевых примесей на верхних тарелках колонны при высокой концентрации этилового спирта в растворе, а от головных примесей - в нижней части колонны 1 после разбавления спирта-сырца умягченной водой, подаваемой в среднюю часть эпюрационной колонны из сборника 11 через теплообменник 14, где ее подогревают дефлегматорной водой. Концентрирование головных примесей происходит на тарелках эпюрационной колонны выше тарелки ввода умягченной воды, а концевых примесей - на тарелках, расположенных выше ввода спирта-сырца. Отбор концевых, части промежуточных и головных примесей производят с головной фракцией этилового спирта из конденсатора 5, которую отбирают в количестве 2-4 от алкоголя, поступившего на установку. Эпюрат из колонны 1 направляют на тарелку питания ректификационной 2 колонны. Подвод тепла в колонну 2 осуществляют через кипятильник 7. Из куба колонны отводят лютерную воду через теплообменник 13 и 14, подогревая в них соответственно, спирт-сырец и умягченную воду. Спиртовой пар из верхней части колонны 2 конденсируют последовательно в дефлегматоре 4 и конденсаторе 6. Конденсат в виде флегмы возвращают на верхнюю тарелку колонны 2, а непастеризованный спирт, обогащенный головными и концевыми примесями, в количестве 1-3 от алкоголя, поступившего в колонну, направляют на одну из верхних тарелок колонны 1. Спирт ректификованный отбирают в верхней части колонны 2 и, после охлаждения, направляют в спиртоприемное отделение. Пары сивушной фракции отбирают из зоны их накопления в колонне 2 и через инжектор 8 сивушной фракции направляют в нижнюю часть экстракционной колонны 3. Промежуточные примеси из средней части колонны 3 отбирают в жидкой фазе и через инжектор 10 сивушного спирта отводят в верхнюю часть колонны 1. Высокая концентрация этилового спирта в верхней части колонны 1 не позволяет промежуточным примесям опуститься по колонне и они выводятся из процесса с головной фракцией этилового спирта. На верхнюю тарелку экстракционной 3 колонны из нижней части ректификационной 2 колонны подводят лютерную воду, которой экстрагируют этиловый спирт из паров сивушной фракции, поднимающихся по колонне 3. Лютерную воду вместе с экстрагированным спиртом из нижней части колонны 3 возвращают в ректификационную 2 колонну, в зону накопления сивушных фракций. Паровую фазу, обогащенную сивушными спиртами, направляют из верхней части колонны 3 на конденсацию в дефлегматор 4. Гетерогенный дистиллят из дефлегматора 4 разделяют в разделителе 9 дистиллята, из верхней части которого отводят сивушное масло, а нижнюю фазу в виде флегмы возвращают на верхнюю тарелку колонны 3. Показатели, подтверждающие преимущества заявляемой установки в сравнении с прототипом, представлены в таблице. Наименование показателя качества спирта ректификованного 2 Проба на окисляемость, мин, при 20 С Массовая концентрация сивушного масла, мг/дм 3 Массовая концентрация эфиров, мг/дм 3 Массовая концентрация свободных кислот, мг/дм 3 Объемная доля метилового спирта,Величина показателя Прототип Заявляемая установка 3 4 20 23 3 2 25 15 12 8 0,03 0,02 Использование предлагаемой установки для очистки и ректификации этилового спирта позволит вырабатывать спирт этиловый ректификованный высокого качества и снизить расход теплоэнергоресурсов на процесс ректификации. 4083 1 Источники информации 1. Цыганов П. С. Ректификационные установки спиртовой промышленности. - М. Легкая и пищевая промышленность, 1984. - С. 29-34. 2.1655104 А 1, 1995. 3.1112775 А 1, 1995. 4. Яровенко В. Л. и др. Справочник по производству спирта. - М. Легкая и пищевая промышленность,1981. - С. 122-150, 206-207. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.