Установка для очистки та ректифікації етилового спирту

Установка для очистки и ректификации этилового спирта, включающая соединенные системой трубопроводов сборники умягченной воды и спирта-сырца, теплообменники для подогрева спиртасырца 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. В.Ш. (13) 39216 (11) UA Причиной, препятствующей повышению качества спирта ректифи кованного и снижению расхо да теплоэнергоресурсов, является очистка спирта от концевых примесей только пастеризацией спирта в ректи фикационной 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 уве личению расхо да теплоэнергоресур сов. В основу изобретения поставлена задача усо вершенствования установки для очистки и ректифи кации 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 эти лового спирта, а от промежуточных примесей – путем (19) Изобретение относится к спирто вой промышленности, точнее к уста новкам для получения спирта ректифи кованного из спирта-сырца. Известна также установка, содержащая соединенные системой трубопроводов сборники умягченной воды и спирта-сырца, теплообменники для подогрева спирта-сырца и умягченной воды, эпюрационную и ректифи кационную колонны, каждая из которых оснаще на дефлегматором, конденсатором и кипятильником, экстракционную колонну оснащенную инжектором, дефлегматором и разделите лем дистиллята (Цыганков П.С. Ректификационные установки спиртовой промышленности. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. – С. 29–34. На установке очистку эти лового спирта осуществляют эпюрацией спирта-сырца, разбавляемого при поступ лении в среднюю часть эпюрационной колонны, промежуточные примеси (сивушный спирт) со средней части ректифи кационной колонны не отбирают или выводят без их концентрирования с головной фракцией, что уменьшает выход спирта ректи фикованного. Воду, подаваемую в верхнюю часть экстракционной колонны, нагревают котельным паром, что уве личивает расход теплоэнерго ресур сов. C2 ____________________ 39216 отбора их с сивушным спиртом через инжектор – из средней части ректифи кационной колонны с последующим их концентрированием в верхней части эпюрационной колонны. Предложенные условия выделения и отбора концевых и промежуточных примесей способствуют бо лее высокой степени очистки от них целевого продукта – этилового спирта ректифи кованного. 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 – повыше ние качества спирта этилового ректифи кованного и снижение расхо да теплоэнерго ресур сов на его производство. Достигается технический результат тем, что в установке для очистки и ректифи кации этилового спирта, включающей соединенные системой трубопроводов сборники умягченной воды и спирта-сырца, теплообменники для подогрева спиртасырца и умягченной воды, эпюрационную и ректифи кационную колонны, каждая из которых оснаще на дефлегматором, конденсатором и кипятильником, экстракционную колонну, оснащенную инжектором, дефлегматором и разделителем дистиллята, ректи фикационная колонна оснащена инжектором. Нижняя часть сборника спирта-сырца соединена с верхней частью эпюрационной колонны. Средняя часть ректифи кационной колонны через инжектор соединена с верхней частью эпюрационной колонны, а нижняя часть ректифи кационной колонны соединена с верхней частью экстракционной колонны. Соединение нижней части сборника спиртасырца 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 го ловной фракцией этилового спирта, что уве личивает качество спирта ректифи кованного за счет снижения содержания в нем концевых примесей. Оснащение ректификационной колонны инжектором позво ляет отбирать промежуточные примеси из жидкой фазы массообменных та релок колонны в зоне максимального накопления таких примесей и, после образования в инжекторе в парожидкостную эмульсию, подать погон на более высокий уровень – в верхнюю часть эпюрационной колонны. Соединение средней части ректифи кационной 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 ректифи кованного, за счет снижения содержания в нем промежуточных примесей. Соединение нижней части ректифи кационной колонны с верхней частью экстракционной колонны, уменьшает расход теплоэнергоресурсов на процесс ректифи кации, за счет исключения расхо да котельного пара на подогрев воды, подаваемой на экстракцию этилового спирта в верхнюю часть экстракционной колонны. На чертеже представлена схема установки для очистки и ректифи кации 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 спиртасырца и умягченной воды – соответственно. Установка работает следующим образом. Спирт-сырец из сборника 12 нагревают в теплообменнике 13 отхо дящей лютерной водой и подают на та релку питания в верхнюю часть эпюрационной 1 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 1 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 пита ния ректифи кационной 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 во ду. Спиртовый 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, поступивше го в колонну, направляют на одну из верхних та релок колонны 1. Спирт ректификованный отбирают в вер хней 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 2 39216 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 ректи фикационной 2 колонны подводят лютерную воду, которой экстрагируют этиловый спирт из паров сивушной фракции, поднимающи хся по колонне 3. Лютерную воду вместе с экстрагированным спиртом из нижней части колонны 3 возвращают в ректифи кационную 2 колонну, в зону накопления сивушных фракций. Паровую фазу, обогащенную сивушными спирта ми, 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. Показате ли, подтверждающие преимущества заявляемой установки в сравнении с прототипом, представлены в таблице. Использование предлагаемой уста новки для очистки и ректификации этилового спирта позволит вырабатывать спирт этиловый ректифи кованный высокого качества и снизить расход теплоэнергоресурсов на процесс ректификации. Показатель качества спирта ректификованного Величина показателя Прототип Заявляемая установка Проба на окисляемость, мин, при 20 С 20 23 Массовая концентрация сивушного масла, мг/дм 3 3 2 25 15 12 8 0,03 0,02 о Массовая концентрация эфиров, мг/дм 3 Массовая концентрация свободных кислот, мг/дм 3 Объемная доля метилового спирта, % 3 39216 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4