Установка для виробництва спирту етилового ректифікованого і/або високооктанової кисневмісної добавки до бензинів

Винахід відноситься до спиртової промисловості, точніше до установок для виробництва спирту етилового ректифікованого і високооктанової кисневмісної добавки до бензинів (ВКД). Відома установка для одержання спирту етилового ректифікованого і паливного етанолу (аналога ВКД) (патент України №23345 МПК7 С12F1/08. Установка для одержання спирту етилового ректифікованого і паливного етанолу / Кизюн Г.О., Мі хненко Є.О., Міщенко О.С. та інші. - Опубл. 31.08.98. Бюл. №4). Така установка має високий термін пуску установки та високі питомі витрати гріючої пари. Відома також установка для виробництва спирту етилового ректифікованого і високооктанової кисневмісної добавки до бензинів (ВКД ) (патент №51186А МПК С12F1/08. Установка для виробництва спирту етилового ректифікованого і високооктанової кисневмісної добавки до бензинів / Мі хненко Є.О., Олійнічук С.Т., Кизюн Г.О. та інші. Опубл. 15.11.2002. Бюл. №11) (Прототип). Установка включає з'єднані системою трубопроводів бражну колону, оснащену підігрівником бражки і конденсатором, епюраційну колону, оснащену де флегматором і конденсатором, ректифікаційну колону, оснащену дефлегматором, конденсатором, холодильником ректифікованого спирту і конденсатором сивушних фракцій, концентраційну колону, оснащену дефлегматором і конденсатором, регенераційну колону, перегрівник пари, два адсорбери, конденсатор і холодильник ВКД, підігрівник живлення регенераційної колони, конденсатор пари рециклу, збірник і насос живлення регенераційної колони, збірник і насос рециклу, підігрівник рециклу, вакуумнасос. В цій установці міжтрубний простір підігрівника бражки і конденсатора бражної колони з'єднано з тарілками живлення епюраційної і концентраційної колон, середню частину ректифікаційної колони з'єднано з середньою частиною концентраційної колони, нижню частину ректифікаційної колони з'єднано через міжтрубний простір конденсатора сивушних фракцій з нижньою частиною концентраційної колони, міжтрубний простір конденсатора епюраційної та ректифікаційної колони і міжтрубний простір дефлегматора і конденсатора концентраційної колони з'єднано через збірник, насос і підігрівник живлення регенераційної колони з верхньою частиною цієї колони, верхню частину регенераційної колони через підігрівник пари і адсорбери з'єднано з міжтрубним простором конденсатора ВКД і з міжтрубним простором конденсатора пари рециклу, який з'єднано з вакуумнасосом, і через збірник рециклу, насос і підігрівник рециклу - з середньою частиною регенераційної колони, при цьому конденсатор ВКД з'єднано з підігрівником живлення регенераційної колони і холодильником ВКД, а нижню частину регенераційної колони з'єднано з підігрівником рециклу. Причиною, що перешкоджає одержанню необхідного технічного результату, є те, що в описаній установці не передбачено можливості комбінування ректифікаційних і адсорбційних процесів з абсорбційними та не передбачено, відповідно, варіантів одержання одного з двох цільових продуктів - спирту етилового ректифікованого або ВКД. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення установки для одержання спирту етилового ректифікованого і високооктанової кисневмісної добавки до бензинів шляхом введення нових конструктивних елементів і нових взаємозв'язків між конструктивними елементами установки. Технічний результат, що досягається при реалізації запропонованого винаходу, полягає в створенні умов для комбінування ректифікаційних і адсорбційних процесів з абсорбційними та створення варіантів одержання одного з двох цільових продуктів - спирту етилового ректифікованого або ВКД. Споживчі властивості, які пов'язані з технічним результатом, зменшення енерговитрат (гріючої пари), втрат спирту та металоємності обладнання установки. Досягається технічний результат тим, що в установці для виробництва спирту етилового ректифікованого і/або високооктанової кисневмісної добавки до бензинів, яка включає з'єднані системою трубопроводів бражну колону, оснащену підігрівником бражки і конденсатором, епюраційну колону, оснащену дефлегматором і конденсатором, ректифікаційну колону, оснащену де флегматором, конденсатором, холодильником ректифікованого спирту і конденсатором сивушни х фракцій, концентраційну колону, оснащену дефлегматором і конденсатором, і регенераційну колону, збірник і насос живлення, підігрівник живлення, пароперегрівач, адсорбер, конденсатор і холодильник ВКД, збірник і насос рециклу, вакуум-насос, суміщено концентраційну і регенераційну колони, додатково оснащено випарником живлення, паросепаратором, абсорбером і збірником ВКД, при цьому нижню частину ректифікаційної колони додатково з'єднано безпосередньо з нижньою частиною регенераційно-концентраційної колони, міжтрубний простір дефлегматора ректифікаційної колони з'єднано зі збірником живлення, насос живлення через підігрівник, випарник і паросепаратор з'єднано з трубним простором пароперегрівача, а міжтрубний простір пароперегрівача з'єднано з міжтрубними просторами випарника та підігрівника живлення, пароперегрівач з'єднано з нижньою частиною адсорбера, міжтрубний простір конденсатора ВКД з'єднано через абсорбер з вакуум-насосом та через збірник ВКД з холодильником ВКД і насосом живлення, нижню частину абсорбера з'єднано зі збірником рециклу, а його через насос рециклу з тарілкою живлення бражної колони. При виробництві ВКД як регенераційно-концентраційну колону в установці використовують ректифікаційну колону. Суміщення в установці регенераційної і концентраційної колон дозволяє регенерувати і концентрувати вихідні водно-спиртові рідини в одній колоні, що сприяє зменшенню металоємності установки. Оснащення установки випарником живлення і паросепаратором дозволяє випаровувати водно-спиртові рідини і сепарувати їх пару. Оснащення установки абсорбером дозволяє абсорбувати несконденсовану водно-спиртову пару і тим зменшити втрати спирту. Оснащення установки збірником ВКД дозволяє збирати ВКД і в потрібній кількості подавати на стадію десорбції. З'єднання нижньої частини ректифікаційної колони безпосередньо з нижньою частиною регенераційноконцентраційної колони дозволяє подавати сивушні фракції в паровій фазі, що сприяє зменшенню витрати гріючої пари на випаровування цих фракцій. З'єднання міжтрубного простору дефлегматора ректифікаційної колони зі збірником живлення дозволяє зібрати флегму для одержання ВКД. З'єднання насосу живлення через підігрівник, випарник і паросепаратор з трубним простором пароперегрівача забезпечує можливість проводити підігрівання, випаровування водно-спиртових рідин і сепарування їх пари з подальшою подачею на перегрів. З'єднання міжтрубного простору пароперегрівача з міжтрубними просторами випарника та підігрівника живлення дає можливість проводити підігрів, випаровування та пароперегрівання живлення одним потоком пари в противотоці з рідиною, що надходить. З'єднання пароперегрівача з нижньою частиною адсорбера дозволяє подавати перегріту пару ВКД на адсорбер для десорбції. З'єднання міжтрубного простору конденсатора ВКД через абсорбер з вакуум-насосом дозволяє проводити процес абсорбування несконденсованих водно-спиртових парів після конденсатора ВКД під вакуумом. З'єднання міжтрубного простору конденсатора ВКД через збірник ВКД: з холодильником ВКД при адсорбції дозволяє направити цільовий продукт на охолодження; з насосом живлення дозволяє сконденсовану кількість ВКД зібрати і в потрібній кількості подати на десорбцію. З'єднання нижньої частини абсорбера зі збірником рециклу, насосом і з тарілкою живлення бражної колони дозволяє зібрати і подати слабоконцентровану водно-спиртову суміш на початкову стадію перегонки. У разі виробництва тільки ВКД використання ректифікаційної колони як регенераційно-концентраційної дозволяє на стадії десорбції регенерувати та концентрувати рецикл. На рисунку (Фіг.) представлено схему установки для виробництва спирту етилового ректифікованого і/або високооктанової кисневмісної добавки до бензинів (ВКД ). Установка включає з'єднані між собою системою трубопроводів колони: бражну 1, епюраційну 2, ректифікаційну 3, регенераційно-концентраційну 4, холодильник 5 спирту ректифікованого, підігрівник 6 бражки, конденсатор 7 (колони 1), дефлегматор 8 і конденсатор 9 (колони 2), дефлегматор 10 і конденсатор 11 (колони 3), конденсатор 12 сивушних фракцій, дефлегматор 13 і конденсатор 14 (колони 4), паросепаратор 15, випарник 16 і підігрівник 17 живлення, перегрівник 18 пари, адсорбер 19, конденсатор 20 ВКД, абсорбер 21, збірник 22 ВКД, збірник 23 і насос 24 рециклу, холодильник 25 ВКД, збірник 26 і насос 27 живлення, вакуум-насос 28. Установка працює таким чином. У разі виробництва спирту етилового ректифікованого і ВКД. Бражку нагрівають до 80-95°С в підігрівнику 6 бражки теплом конденсації пари з колони 1. Нагріту бражку подають на перегонку в колону 1, з нижньої частини якої відводять барду. Частину бражного дистиляту з підігрівника 6 і конденсатора 7 подають в колону 2, а решту - в колону 4. Бражний дистилят, який надійшов в колону 2, очи щують від головних домішок, а спиртову фракцію, збагачену головними домішками, з конденсатора 9 подають в збірник 26. Епюрат з колони 2 подають на тарілку живлення колони 3. Підвід тепла в колону 3 здійснюють через кип'ятильник або безпосередньо, здійснюючи введення пари в колону 3 на барботер. З нижньої частини колони 3 відводять лютерну воду, а спиртову пару з верхньої частини колони 3 конденсують послідовно в дефлегматорі 10 і конденсаторі 11. Конденсат у вигляді флегми повертають на верхню тарілку колони 3, а непастеризований спирт, збагачений домішками, направляють в збірник 26. Спирт ректифікований відбирають з верхньої частини колони 3 і через холодильник 5 направляють в спиртоприймальне відділення. З середньої частини колони 3 відбирають збагачену проміжними домішками спиртову фракцію і подають в середню частину колони 4. Пару сивушної фракції відбирають з нижньої частини колони 3 і направляють в нижню частину колони 4. Підвід тепла в колону 4 здійснюють через кип'ятильник або безпосередньо в колону на барботер. З нижньої частини колони 4 відводять лютерну воду, а спиртову пару з верхньої частини колони 4 конденсують в дефлегматорі 13 і конденсаторі 14. Частину конденсату у вигляді флегми повертають на верхню тарілку колони 4, а решту конденсату подають в збірник 26. Концентровану водно-спиртову рідину зі збірника 26 насосом 27 через підігрівник 17, випарник 16, паросепаратор 15 і перегрівник 18 подають в верхню частину заповненого цеолітом адсорбера 19 для адсорбції з водно-спиртової пари води. Пару ВКД конденсують в конденсаторі 20, накопичують в збірнику 22, через переливну комунікацію подають в холодильник 25 і як готовий продукт виводять з установки. Перегріту водно-спиртову пару подають в адсорбер 19 до насичення адсорбенту водою. Після цього закривають кран подачі ВКД в збірник 22, відкривають кран подачі нестандартного ВКД в збірник 23, закривають кран подачі живлення на адсорбцію і переводять процес у стадію десорбції. Для цього підключають адсорбер до системи забезпечення вакууму вакуум-насосом 28, а насосом 27 зі збірника 22 через підігрівник 17, випарник 16, паросепаратор 15 і перегрівник 11 подають ВКД в нижню частину адсорбера 19 для десорбції. Десорбовану воду у вигляді водно-спиртової пари з адсорбера 19 конденсують в конденсаторі 20, а несконденсовані водно-спиртові пари направляють в абсорбер 21. Погони з конденсатора 20 і абсорбера 21 через збірник 23 і насос 24 подають, в залежності від концентрації спиртових погонів: більш слабкі - на тарілку живлення колони 1, а більш концентровані - на тарілку живлення колони 4. Після видалення з цеолітів адсорбера 19 води, процес виробництва ВКД переводять на початкову стадію. У разі виробництва тільки ВКД. В процесі приймають участь колони 1 і 3. Бражний дистилят з підігрівника 6 і конденсатора 7 колони 1 транзитом проходить через колону 2 і подається на тарілку живлення колони 3. При роботі колони 3, яка виконує функції колони 4, пари сивушни х фракцій не подаються в колону 4, а конденсуються в конденсаторі 12 і відводяться з процесу. Флегма з дефлегматора 10 колони 3 частково відводиться в збірник 26. Процес роботи установки на стадіях адсорбції і десорбції такий, як і описано вище, за виключенням того, що ре цикл на стадії десорбції із збірника 23 насосом 24 подають на тарілку живлення колони 3. У разі виробництва тільки спирту етилового ректифікованого. З процесу виключається колона 4 і стадії адсорбції і десорбції. Показники, що підтверджують досягнення технічного результату і перевагу в порівнянні з прототипом, наведено в таблиці. Таблиця № пп 1. 2. 3. Показники Сумарний вихід кінцевих продуктів (спирт етиловий ректифікований і ВКД), % від спирту, що надійшов з бражної колони Питома витрата гріючої пари на виробництво ВКД, кг/дал Металоємність установки, кг Установка прототип Заявлена установка 98,5-98,8 98,6-98,9 25-27 40000 23-25 35000 Використання запропонованої установки дозволяє одержувати, в залежності від потреб, той чи інший цільовий продукт або обидва одночасно. При цьому досягається підвищення виходу цільових продуктів та зниження енерговитрат і металоємності установки.