Установка для виробництва зневодненого етанолу

Реферат: Винахід належить до харчової промисловості, а саме до спиртової галузі, точніше, до установок для виробництва паливного етанолу. Установка включає з'єднані системою трубопроводів бражну колону, кип'ятильник, пароперегрівач, два адсорбери, конденсатори, спиртовловлювач, вакуум-насос. Додатково встановлюються адсорбери для попереднього зневоднення водноспиртової пари бражного дистиляту на першій стадії адсорбції, конденсатор, вакуум-насос, спиртовловлювачі, підігрівач бражки, сепаратор бражки та холодильник зневодненого етанолу. Верхня частина бражної колони з'єднана системою трубопроводів з верхньою частиною адсорберів першої стадії адсорбції, через сепаратор бражки з підігрівачем бражки і через конденсатор з адсорберами першої стадії адсорбції та з адсорберами кінцевого зневоднення водно-спиртової пари на другій стадії адсорбції, нижня частина адсорберів першої стадії адсорбції з'єднана системою трубопроводів з нижньою та через пароперегрівач з верхньою частиною адсорберів другої стадії адсорбції, які через конденсатор з'єднані з холодильником зневодненого етанолу. Технічний результат дає змогу зменшити витрати грійної пари на 2530 %. UA 108370 C2 (12) UA 108370 C2 UA 108370 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до харчової промисловості, а саме до спиртової галузі, точніше, до установок для виробництва паливного етанолу. Найближчим аналогом до установки, що заявляється, є установка для виробництва зневодненого етанолу на молекулярних ситах, що включає з'єднані системою трубопроводів бражну, спиртову, регенераційну колони, два адсорбери, кип'ятильники, підігрівач бражки, дефлегматор, конденсатори, пароперегрівач та вакуум-насос. В даній установці верхня частина бражної колони з'єднана по парі з нижньою частиною спиртової колони, верхня частина якої по парі і рідині з'єднана з підігрівачем бражки, а також по рідині з верхньою частиною регенераційної колони, верхня частина якої по парі через пароперегрівач з'єднана з двома адсорберами, нижня частина яких по парі з'єднана з конденсатором пари зневодненого етанолу (Циганков П.С. Біоетанол. К., 2010.-68-69, 73-76с.). Недоліком даної установки є велика металоємкість конструкції, так як, для отримання водноспиртової пари концентрацією спирту 93…95 %об., яку направляють на ділянку зневоднення, використовують декілька колон, а також великі витрати пари на їх обігрів. Задачею, на вирішення якої спрямований винахід, є створення установки для виробництва зневодненого етанолу шляхом встановлення нових конструктивних елементів і введення нових взаємозв'язків між конструктивними елементами для зменшення енергозатрат та вартості виробництва зневодненого етанолу. Поставлена задача вирішується тим, що установка для виробництва зневодненого етанолу включає з'єднані системою трубопроводів бражну колону, кип'ятильник, пароперегрівач, два адсорбери, конденсатори, спиртовловлювач, вакуум-насос. Згідно з винаходом, додатково встановлюються адсорбери для попереднього зневоднення водно-спиртової пари бражного дистиляту на першій стадії адсорбції, конденсатор, вакуум-насос, спиртовловлювачі, підігрівач бражки, сепаратор бражки та холодильник зневодненого етанолу, при цьому верхня частина бражної колони з'єднана системою трубопроводів з верхньою частиною адсорберів першої стадії адсорбції, через сепаратор бражки з підігрівачем бражки і через конденсатор з адсорберами першої стадії адсорбції та з адсорберами кінцевого зневоднення водно-спиртової пари на другій стадії адсорбції, нижня частина адсорберів першої стадії адсорбції з'єднана системою трубопроводів з нижньою та через пароперегрівач з верхньою частиною адсорберів другої стадії адсорбції, які через конденсатор з'єднані з холодильником зневодненого етанолу. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованим технічним рішенням та очікуваним технічним результатом полягає в наступному. Як відомо, водно-спиртову пару після перегонки на ділянку зневоднення подають з початковою її концентрацією 93-95 %об. Встановлення адсорберів першої стадії адсорбції дає можливість подавати водно-спиртову пару бражного дистиляту концентрацією 55-60 %об. на ділянку зневоднення, що зменшує витрати пари на виробництво зневодненого етанолу. З'єднання нижньої частини адсорберів другої стадії адсорбції по парі з підігрівачем бражки дає можливість використати частину теплоти пари зневодненого етанолу для нагрівання бражки до температури 60-70 °C, подальше нагрівання бражки до температури 80-85 °C здійснюють теплотою барди, що зменшує витрати енергоресурсів на виробництво зневодненого етанолу. З'єднання нижньої частини адсорберів другої стадії адсорбції по парі з нижньою частиною адсорберів першої стадії дає можливість використати частину пари зневодненого етанолу для регенерації адсорбенту в адсорберах першої стадії адсорбції, що зменшує витрати пари на виробництво зневодненого етанолу. З'єднання конденсаторів водно-спиртової пари після регенерації адсорбенту на першій і другій стадії адсорбції з верхньою частиною бражної колони створює умови для підтримання концентрації водно-спиртової пари бражного дистиляту 55-60 %об. спирту, що забезпечує умови проведення процесу зневоднення на першій стадії адсорбції. На кресленні представлена установка для виробництва зневодненого етанолу. Установка включає з'єднані системою трубопроводів колону бражну 1, підігрівники бражки 2 та 3, відповідно, бардою та парою зневодненого етанолу, сепаратор бражки 4, кип'ятильник 5, два адсорбери 6 та 7 першої стадії адсорбції, два адсорбери 8 і 9 другої стадії адсорбції, пароперегрівач 10, конденсатори 11 та 12 водно-спиртової пари після регенерації на першій та другій стадії адсорбції, відповідно, спиртоуловлювачі 13, 14, 15, вакуум-насоси 16 і 17 та холодильник зневодненого етанолу 18. Установка працює наступним чином. Дозрілу бражку з бродильного відділення спочатку подають у підігрівач бражки 2, де нагрівають до температури 60-70 °C парою зневодненого етанолу. Далі бражку догрівають до температури 80-85 °C в підігрівнику 3 теплотою барди, яку відводять з кубової частини бражної колони 1. Підігріту бражку направляють для дегазації в сепаратор 4 бражки і далі на перегонку в 1 UA 108370 C2 5 10 15 20 25 30 бражну колону 1. Нагрівання бражної колони здійснюють котельною парою через кип'ятильник 5. Водно-спиртову пару бражного дистиляту з вмістом спирту 55-60 %об. з верхньої частини бражної колони 1 направляють у верхню частину адсорбера 6 першої стадії адсорбції, який заповнений природним адсорбентом - морденітом. Проходячи через шар морденіту, водноспиртова пара зневоднюється до об'ємного вмісту спирту 85-90 %об. Далі водно-спиртова пара з нижньої частини адсорбера 6 першої стадії адсорбції через пароперегрівач 10 надходить у верхню частину адсорбера 8 другої стадії адсорбції. Даний адсорбер також заповнений морденітом. Зневоднений етанол після другої стадії адсорбції відбирається з нижньої частини адсорбера 8 і направляється у підігрівач 2 бражки, де віддає свою теплоту зрілій бражці з бражного відділення. Потім сконденсований зневоднений етанол охолоджують в холодильнику 18 і направляють на зберігання. Адсорбери 6, 7 та 8, 9 першої і другої стадії адсорбції, відповідно, працюють в режимі сорбції-десорбції. Наприклад, після насичення адсорбенту водою в адсорбері 6 першої стадії адсорбції, потік водно-спиртової пари бражного дистиляту направляють на адсорбер 7, де процес зневоднення проходить аналогічним чином. Перший адсорбер в цей час піддається регенерації. Цей процес проводять шляхом пропускання через адсорбер знизу вгору частини пари зневодненого етанолу, відібраної після другої стадії адсорбції (перед підігрівником бражки 2). Пара зневодненого етанолу витісняє воду із адсорбенту і разом з нею виходить з верхньої частини адсорбера 6, який знаходиться в режимі регенерації. Водно-спиртова пара, що виходить з цього адсорбера, направляється в конденсатор 11. Конденсат водно-спиртової пари після регенерації адсорбенту (регенерат), який має міцність нижче 70 %об. подається у верхню частину бражної колони 1. Якщо в режимі сорбції адсорбер знаходиться під підвищеним тиском, то в режимі регенерації - під вакуумом. Адсорбери 8 і 9 другої стадії адсорбції працюють по такому ж принципу. Для створення вакууму в адсорберах під час регенерації використовують вакуум-насоси 16 та 17. У спиртовловлювачах 13, 14, 15 остаточно конденсуються залишки спиртової пари. Технічний результат полягає в тому, що установка для виробництва зневодненого етанолу дає змогу зменшити витрати грійної пари на 25-30 %, знижуючи енергоємність та вартість виробництва зневодненого етанолу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 Установка для виробництва зневодненого етанолу, що включає з'єднані системою трубопроводів бражну колону, кип'ятильник, пароперегрівач, два адсорбери, конденсатори, спиртоуловлювач, вакуум-насос, яка відрізняється тим, що додатково встановлюються адсорбери для попереднього зневоднення водно-спиртової пари бражного дистиляту на першій стадії адсорбції, конденсатор, вакуум-насос, спиртоуловлювачі, підігрівач бражки, сепаратор бражки та холодильник зневодненого етанолу, при цьому верхня частина бражної колони з'єднана системою трубопроводів з верхньою частиною адсорберів першої стадії адсорбції, через сепаратор бражки з підігрівачем бражки і через конденсатори з адсорберами першої стадії адсорбції та з адсорберами кінцевого зневоднення водно-спиртової пари на другій стадії адсорбції, нижня частина адсорберів першої стадії адсорбції з'єднана системою трубопроводів з нижньою та через пароперегрівач з верхньою частиною адсорберів другої стадії адсорбції, які через конденсатор з'єднані з холодильником зневодненого етанолу. 2 UA 108370 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3