Спосіб очищення ефіро-альдегідної фракції

Винахід відноситься до спиртової промисловості, зокрема до способів очищення ефіро-альдегідної фракції. Ефіро-альдегідна фракція представляє собою суміш етилового спирту (94-98 %) і 2-6 % головних домішок (ефірів, альдегідів, діацетилу, метанолу, нітратів та суль фатів). Відомий спосіб очищення ефіро-альдегідної фракції екстрактивною ректифікацією [Цыганков П.С. Ректификационные установки спиртовой промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность. 1984-с. 215220], який передбачає оснащення ректифікаційної установки додатковою колоною, на якій проводиться розгонка ефіро-альдегідної фракції, в який переходять всі головні домішки спирту і водно-спиртову суміш, звільнено від головних домішок, яка направляється в бражну колону. Недоліками цього способу є великі витрати енергії на проведення процесу, необхідність застосування додаткового обладнання у вигляді розгінної колони, теплообмінника декантатора, системи трубопроводів, додаткові заходи щодо безпеки виробництва. Найближчим технічним рішенням до заявленого способу є спосіб очищення ефіро-альдегідної фракції, що включае адсорбцію домішок сорбентом, де як сорбент використовують активоване вугілля, попередньо обробленого перекисом водню або азотною кислотою [кн.. Н.В. Кельцев. Основы адсорбционной техники. М. Изд. Химик, 1984 гю, С. 439-478]. Недоліком цього способу є велики витрати на адсорбційний процес за рахунок дорого коштую чого активованого вугілля; а також недоліком цього способу е екологічно не чисте виробництво адсорбційного процесу за рахунок попередньої обробки активованого вугілля перекисом водню або азотною кислотою, що е отруйною та небезпечною для життєдіяльності, та тако., що потребує наявності спеціального обладнання для роботи в кислотному середовищі, що також призводить до збільшення витрат на адсорбційний процес за цим способом. В основу винаходу покладено завдання очищення ефіро-альдегідної фракції від домішок сорбентом, який би забезпечував високу інтенсивність адсорбційного процесу при зниженні вартості адсорбційного процесу та був би екологічно чистим. Поставлена задача досягається тим, що спосіб очищення ефіро-альдегідної фракції передбачає адсорбцію домішок сорбенту при кімнатній температурі згідно винаходу використовують палигорськіт концентрації 10-20 %. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими знаками і технічним результатом полягає у наступному: палигорськіт - мінерал, що складається зі здвоєних в стрічки одномірних піроксенових ланцюжків. Сусідні стрічки об'єднуються вздовж основ тетраедрів так, що вершини їх в кожній стрічці спрямовані в протилежні сторони. Дякуючи цьому через кожну наступну стрічку повторюється простір або канал, що йде строго паралельно стрічці. Для палигорськіта активна поверхня буде пов'язана з розірваними зв'язками на ребрах і торцях кристалів. Ненасичений заряд розірваного зв'язку компенсується протоном, переводячи О в ОН. Ребра кристалів палигорськіту насичені однорідними ОН - групами будуть схильні активно утворювати водневі зв'язки з малою частинкою, що несе негативний заряд. Значна частина поверхні пов'язана з кисневими основами тетраедрів одномірних стрічок в цеоліто подібних каналах. Ця поверхня має активні центри з найбільш вираженим негативним зарядом. Слід врахува ти тільки розмір часточок, які будуть адсорбуватися поверхнею палигоськіта. Для крупних молекул активною поверхнею будуть тільки „розірвані зв'язки, для невеликих - цеолітні канали". Враховуючи дисперсність палигорськіта його природу активних центрів можна без перебільшення сказати, що цей сорбент можна застосовувати для очищення ефіро-альдегідної фракції від домішок. Гідрослюда являє собою гідратизовану форму шаруватих мінералів з лускуватою будовою. Ці мінерали здебільшого утворюються при екзогенних процесах у корі вивітрювання, а також в останній стадії гідротермальних процесів, коли розчини близькі до холодноводних. Гідрослюди найчастіше утворюються при розкладанні та гідратації парагоніту, мусковіту та інших мінералів групи слюд і відповідають певним стадіям їх зміни. Поклади цих мінералів розташовуються у верхні х шара х земної поверхні. Формула гідрослюди така: (Al ) [(Si 2+ 3+ 0, 71Fe 0,65 Fe 0,12Mg 0, 53 2, 0 ) 3,50 Al 0,50 4,0 O 10 ](OH) 2,09 × 15H2 O , По кристалохімічній формулі гідрослюда є диоктаедричне утворення з жорсткою граткою. Октаедричні її положення заповнені, в основному, катіонами алюмінію і заліза. Частина катіонів кремнію в тетраедричних положеннях заміщена алюмінієм, а в октаедрахкатіони алюмінію та трьохвалентного заліза заміщені двухвалентними залізом і магнієм. Катіонний дефіцит цих замін компенсується гідроксонієм і калієм. Гідрослюди характеризуються наявністю тільки зовнішньої адсорбуючої поверхні, а її пористість зумовлена щілинами між контактуючими частинками. Величина питомої поверхні і розмір перехідних пор визначається дисперсністю частинок, яка в свою чергу залежить від досконалості кристалічної структури мінералу. Саме цими обставинами можна пояснити підвищене значення питомої поверхні, яка майже в рівній мірі доступна молекулам води й вуглеводням. Для гідрослюд характерні високі значення ємності обміну і теплоти змочування, які є наслідком присутності негативного заряду на кисневій поверхні, що зумовлює наявність утворення місткого між шарового простору. Для підвищення адсорбційної здатності гідрослюди необхідно звільнити адсорбуючу поверхню від води. Цього можна досягти шляхом нагріву природного мінералу до певної температури. Спосіб полягає в наступному: Якості об'єктів досліджень були взяті представники глинистих мінералів таких як палигорськіт, гідрослюда, сапоніт, клиноптилоліт, глауконіт. Очищені розчини ефіро- альдегідної фракції піддавалися хроматографічному аналізу. Результати представлені в таблиці 1. Компонент діетиловий эф. метил ацетат етил ацетат ісх. 0,016 0,013 0,610 Па 0,0083 0,0057 0,44 Сапоніт 0,016 0,010 0,60 Гідросл. 0,016 0,010 0,60 Клин 0,016 0,011 0,60 Таблиця 1 Глауконіт 0,007 0,006 0,47 пропил ацетат етил пропионат і. бутил ацетат н. бутил ацетат і. амил ацетат Альдегіди - кетони ацеталь альдегід пропиновий альд. ацетон метил етил кетон оцтова кислота Спирти метиловий н.пропиловий і.бутиловий і. аміловий 0,016 0,101 0,0063 0,0021 0,0023 0,015 0,101 0,0063 0,0021 0,0023 0,0155 0,104 0,0060 0,0020 0,0023 0,016 0,099 0,0060 0,0021 0,0023 0,016 0,099 0,0063 0,0021 0,0023 0,014 0,098 0,0060 0,0020 0,0020 0,036 0,0187 0,0194 0,0130 0,00180 0,0140 0,022 0,0017 0,0150 0,0150 0,0012 0,0082 0,0156 0,0014 0,0019 0,0195 0,0016 0,0150 0,0190 0,0015 0,0137 0,0070 0,00093 0,0138 0,0147 0,0063 0,0061 0,0035 0,0145 0,0060 0,0060 0,0020 0,0119 0,0060 0,0060 0,0018 0,0133 0,0060 0,0060 0,0020 0,0135 0,0060 0,0059 0,0019 0,0124 0,0060 0,0060 0,0020 Дані в таблиці 1 свідчать, що палигорськіт, гідрослюда та глауконіт адсорбують домішки, покращуючи якість ефіро-альдегідної фракції. Враховуючи, що добування палигорськіту та слюди налагоджено краще на території України, то за адсорбційного очищення ЕАФ слід рекомендувати палигорськіт, гідрослюду, або комбінований сорбент, що складається з алигорськіту і гідрослюди. Спосіб полягає в наступному. Адсорб ємністю 1,5 л засипали 100 г палигорськіту і пропускали і пропускали ЕАФ. Очи щені розчини піддавали хімічному аналізу, результати яких представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Назва адсорбенту, величина фракції Вихідна Па, фракц. 0,5 мм Па, фракц. 0,5 мм ГС, фракц. 3-2 мм ГС+Па Кислотиг/л б. с. Естери (ефіри) г/л б. с. Альдегідиг/л Вищі спирти% об. 0,70 0,57 0,51 1,28 0,51 5,62 4,68 5,24 4,12 5,24 2,81 2,34 2,81 1,4 2,81 0,65 0,76 0,674 1.1 0,83 Із табл. 2 видно, що кислоти краще адсорбуються палигорськітом, естери та альдегіди - палигорськітом та гідрослюдою. На основі експериментальних даних встановлена степінь насичення сорбенту домішками. Ця величина варіюється 400-420 кг адсорбенту на 1000 дал ЕАФ. Технологічна схема адсорбційного очищення ЕАФ природними мінералами представлена на кресленні, де 1 збірник ЕАФ; 2 - насадка; 3 - насос; 4 - абсорбери; 5 - тканинний фільтр; 6 - збірник промивних вод; 7 - збірник очищеної ефіро-альдегідної фракції. Спосіб очищення ефіро-альдегідної фракції здійснюється наступним способом: із ємності 1 ЕАФ надходить через насос 3 у перший адсорбер 4 знизу вгор у. Очи щений розчин через тканинний фільтр 5 збирається у ємності 7, вода, що промиває відпрацьований сорбент надходить у ємність 6, забирає частину домішок і спирту, які знаходилися у каналах сорбенту і може використовуватися за призначенням, оскільки на попередньо порахованому кількість ЕАФ, яка осіла в адсорбенті, подіється така кількість води, до 40-42 % об. Очищаючий розчин подається знизу через розподільні елементи, що забезпечує рівномірний його розподіл по висоті шару адсорбенту. Подача ЕАФ знизу сприяє розрихленню адсорбенту, що позитивно впливає на процес адсорбції. Піддавати адсорбційному очищенню ЕАФ економічно вигідно. Витрати електроенергії базуються тільки на подачі продукту в адсорбер та подачу води на промивку відпрацьованого сорбенту. Втрати ЕАФ мізерні. Для виробництва лаків спирт, фарб, миючих засобів використовуються не тільки спирт, а й домішки, що робить виробництво безвідходним. Низька собівартість сорбенту, розроблені родовища на території України підтверджують економічну доцільність використання природних дисперсних мінералів для адсорбційного очищення. Винахід може знайти широке використання в харчовій промисловості, а саме, в спиртовій для очищення ефіро-альдегідної фракції.