Промислова система виробництва зневодненого харчового етилового спирту

Реферат: Промислова система виробництва зневодненого харчового етилового спирту зі спиртової браги, що містить сполучені системою трубопроводів брагоперегінну колону, оснащену підігрівачем браги, епюраційну колону та колону остаточного очищення з дефлегматором, конденсатором та холодильником охолодження цільового продукту, причому система містить блок зневоднення, вхід якого зв'язаний з виходом брагоперегінної колони, а вихід - зі входом епюраційної колони. UA 97457 U (54) ПРОМИСЛОВА СИСТЕМА ВИРОБНИЦТВА ЗНЕВОДНЕНОГО ХАРЧОВОГО ЕТИЛОВОГО СПИРТУ UA 97457 U UA 97457 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до спиртової промисловості, а саме до систем промислового виробництва харчового етилового спирту високої якості. Відома промислова система для отримання спирту етилового абсолютизованого (1), яка включає ректифікаційну колону, зневоднюючу та епюраційну колони, їх дефлегматори і конденсатори. На верхню тарілку зневоднюючої колони подають розділяючий агентциклогексан. Пари потрійного азеотропу "Спирт - вода - циклогексан" з верхньої частини колони відводять для конденсації і створюють систему рециклів проміжних спиртовмісних потоків. Зневоднююча колона містить гравітаційний роздільник для розділення подвійного азеотропу (спирт - циклогексан). Зневоднююча колона включає додатковий конденсатор, сполучений по міжтрубному простору у верхній частині з паровим простором 8-18 тарілками зневоднюючої колони, а нижньою частиною - з цією ж колоною на 5-12 тарілок вище відбору парової фази, що потрібно для стабілізації якості абсолютизованого спирту, зважаючи на утворення подвійного азеотропну (спирт-циклогексан). Абсолютизований спирт відбирають з кубової частини зневоднюючої колони. Водно-спиртову суміш відбирають з куба епюраційної колони (яка виконує також функцію регенераційної колони) та направляють на додаткову ректифікацію. Відомий патент базується на застосуванні розділяючого агента - циклогексану - отруйної речовини, що має наркотичні і виражені подразливі властивості, та в утворенні потрійного 3 азеотропу. Його токсичність - ГДК в повітрі не більше 80 мг/м , при порівняно низькій температурі кипіння 80,8 °C. Абсолютизований спирт, одержаний за даним способом, може знайти застосування в промисловості органічного синтезу, в лабораторній практиці, а також як компонент моторного палива. Але даний спосіб не може бути застосований при виробництві харчового спирту (тим більше підвищеної якості). Відома також промислова система для виробництва харчового (етилового) спирту зі спиртової браги, що містить сполучені системою трубопроводів брагоперегінну колону, оснащену підігрівачем браги, епюраційну, ректифікаційну та остаточного очищення спирту колони з дефлегматорами, конденсаторами та холодильником охолодження цільового продукту (2). Для зниження теплоенерговитрат та підвищення якості готового продукту система забезпечена пароструминними компресорами, додатковим підігрівачем браги і випарниками барди та лютерної води, причому один з пароструминних компресорів, додатковий підігрівач браги і випарник браги сполучені між собою і з бражною колоною з утворенням циркуляційного контуру її обігріву, а додатковий підігрівач браги сполучений з підігрівачем браги через другий пароструминний компресор, при цьому конденсатор бражної колони розташований між бражною і епюраційними колонами на одному рівні з ними та сполучений в нижній частині відповідно з живильною тарілкою епюраційної колони і з нижньою частиною сепараторадекарбонізатора, а через випарник лютерної води з насосом лютерної води та з нижніми частинами епюраційної і ректифікаційної колон для їх обігріву, причому нижня частина ректифікаційної колони сполучена через насос лютерної води з верхньою частиною епюраційної колони для гідроселекції домішок спирту та з верхньою частиною конденсатора бражної колони. До недоліків відомої системи промислового виробництва харчового етилового спирту слід віднести велику кількість додаткового обладнання, високі енергетичні витрати та неможливість отримання зневодненого харчового спирту високої якості. В основу даного технічного рішення поставлена задача створення установки для отримання високоякісного харчового спирту шляхом введення нових конструктивних елементів та нових взаємозв'язків між ними з метою видалення зі спирту-сирцю нешкідливим способом води, як компонента, який ускладнює процес ректифікації, що дозволяє очистити зневоднений продукт традиційними методами ректифікації до якості, яка перевищує діючі стандарти. Дана задача вирішується тим, що промислова система виробництва зневодненого харчового етилового спирту зі спиртової браги, яка містить сполучені системою трубопроводів брагоперегінну колону, оснащену підігрівачем браги, епюраційну колону та колону остаточного очищення з дефлегматором, конденсатором та холодильником охолодження цільового продукту, відповідно до даного технічного рішення вона містить блок зневоднення, вхід якого зв'язаний з виходом брагоперегінної колони, а вихід - зі входом епюраційної колони. У конкретних варіантах виконання блок зневоднення містить випарний апарат, пароперегрівач та щонайменше один модуль мембранного розділення, вхід якого з'єднаний з виходом брагоперегінної колони через випарний апарат та пароперегрівач, або два адсорбери на молекулярних ситах з розміром пор 2,7-3,3 А°. Технічний результат, який забезпечується реалізацією корисної моделі, полягає в урахуванні того факту, що етанол та вода утворюють водневі зв'язки, а тому систему водаспирт-домішка потрібно розглядати як трьохкомпонентну. Звільнення системи від води 1 UA 97457 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дозволяє легше відділити домішку, оскільки система стає бінарною: етанол-домішка. Введення в промислову систему блока зневоднення вхід якого зв'язаний з виходом брагоперегінної колони, а вихід зі входом епюраційної колони забезпечує більш ефективне та якісне очищення харчового спирту від шкідливих домішок. На кресленні схематично зображена промислова система для отримання зневодненого харчового спирту, яка включає брагоперегінну колону 1 з підігрівачем 2 браги і підігрівачем 3 барда/зневоднений спирт, теплообмінник 4 барда/водяна пара, блок 5 зневоднення з конденсатором 6 рециклу (перміату), епюраційну колону 7 з кип'ятильником 8, колону 9 остаточного очищення з кип'ятильником 10, а також випарний апарат 11 з теплообмінником 12 спирт-сирець/конденсат, пароперегрівач 13, конденсатор 14, дефлегматор 15 та холодильник 16. Конструктивно блок 5 зневоднення може бути виконаний у формі одного або декількох послідовно сполучених мембранних модулів, наприклад за патентом України № 42487 на корисну модель, публ. 10.07.2009 p., або у формі адсорберів на молекулярних ситах, наприклад за патентом України № 77814 на корисну модель або деклараційним патентом України № 50390А. Система працює таким чином: Зріла брага підігрівається бардою до температури 80-96 °C у підігрівачі 3 барди і надходить на тарілку живлення брагоперегінної колони 1 (далі - БПК). Пари, що виходять з БПК 1, конденсуються в кип'ятильнику 8 епюраційної колони 7, а конденсат з нього у вигляді флегми повертається на зрошення БПК 1. Обігрів БПК 1 здійснюється теплом конденсації зневодненого спирту в підігрівачі 3 барда-зневоднений спирт та теплом конденсації водяної пари в теплообміннику 4 барда/водяна пара. Барда з кубової частини БПК 1 циркулює через теплообмінник 4 барда/водяна пара, підігрівач 3 барда/зневоднений спирт та повертається в куб колони БПК 1 нагрітою до температури, близької до температури кипіння. Частина барди виводиться з контуру циркуляції через підігрівач 2 браги, нагріваючи її. У відгінній частині БПК 1 відбувається перегонка браги з отриманням спирту-сирцю, який відбирається в рідкій фазі і надходить в теплообмінник 12, де нагрівається до 130 °C конденсатом водяної пари із теплообмінника 4 барда/водяна пара та із випарного апарата 11. Далі спирт-сирець подається у випарний апарат 11. Випарний апарат 11 обігрівається водяною парою з котельні, конденсат водяної пари з випарного апарата використовується для нагріву спирту-сирцю в теплообміннику 12 спирт-сирець/конденсат та відводиться в збірник конденсату. Пари спирту-сирцю з випарного апарата 11 з температурою 135 °C спрямовуються в пароперегрівач 13, де перегріваються до температури 140 °C (термічна сепарація), за рахунок тепла водяної пари з котельні. Конденсат водяної пари з пароперегрівача 13 відводиться в збірник конденсату. Пари спирту-сирцю після пароперегрівача 13 подаються на блок зневоднення 5 - мембранні модулі, де відбувається розділення компонентів газової суміші (відділення води), за рахунок селективності мембран і різниці тисків на них. Пари спирту-сирцю проходять послідовно через кожен модуль. Зневоднений спирт-сирець направляється на підігрівач 3 барда-зневоднений спирт, де конденсується і далі подається на тарілку живлення епюраційної колони 7. Вакуум в мембранних модулях створюється за допомогою вакуумного насоса через конденсатор 6 рециклу. Сконденсований перміат (рецикл) направляється в БПК 1 на повторну переробку. В епюраційній колоні 7 із зневодненого спирту-сирцю виділяють головні домішки у вигляді головної фракції етилового спирту (легколеткі домішки). Обігрів епюраційної колони 7 здійснюється за рахунок конденсації парів із БПК 1 в кип'ятильнику 8. Пари з епюраційної колони 7 частково конденсуються в кип'ятильнику 10, конденсат з якого у вигляді флегми направляється на верхню тарілку епюраційної колони 7, а неконденсовані пари надходять у конденсатор 14, звідки у вигляді головної фракції етилового спирту (далі - ГФЕС) відводяться у збірник. Зневоднений спирт-сирець, звільнений від головних домішок, з куба епюраційної колони 7 подається на тарілку живлення колони 9 остаточного очищення в режимі повторної ректифікації. В колоні 9 остаточного очищення відбувається виділення хвостових і проміжних домішок. Обігрів колони 9 остаточного очищення здійснюється за рахунок тепла конденсації парів епюраційної колони 7 в кип'ятильнику 10. Спиртові пари з верхньої частини колони 9 остаточного очищення надходять на дефлегматор 15, звідки у вигляді флегми потрапляють на зрошення колони 9 остаточного очищення. З нижньої частини колони 9 остаточного очищення відбирається сивушна фракція та подається на подальшу промивку. Ректифікований спирт, звільнений від хвостових і проміжних домішок, відбирається з комунікації флегми, охолоджується в холодильнику 16 готового продукту та подається на склад як готовий продукт. 2 UA 97457 U 5 Дане технічне рішення створює умови для одержання харчового етилового спирту із якісними показниками, які перевищують існуючі стандарти. Крім того, промислова система, що заявляється, дозволяє знизити витрати технологічної пари до 2,0 кг на 1 л готової продукції та зменшити вміст води в готовому продукті до 0,2 %. Джерела інформації: 1. Патент RU № 2115456, кл. B01D 3/00, B01D 3/14, публ. 20.07.1998 p. 2. AC CPCP № 1112775, кл. B01D 3/00, публ. 27.11.1995 p. (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Промислова система виробництва зневодненого харчового етилового спирту зі спиртової браги, що містить сполучені системою трубопроводів брагоперегінну колону, оснащену підігрівачем браги, епюраційну колону та колону остаточного очищення з дефлегматором, конденсатором та холодильником охолодження цільового продукту, яка відрізняється тим, що система містить блок зневоднення, вхід якого зв'язаний з виходом брагоперегінної колони, а вихід - зі входом епюраційної колони. 2. Промислова система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок зневоднення містить випарний апарат, пароперегрівач та щонайменше один модуль мембранного розділення, вхід якого з'єднаний з виходом брагоперегінної колони через випарний апарат та пароперегрівач. 3. Промислова система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок зневоднення містить щонайменше два адсорбери на молекулярних ситах з розміром пор 2,7-3,3 А°. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3