Установка для виробництва паливного етанолу – високооктанової кисневмісної добавки до бензинів

1 Установка для виробництва наливного етанолу - високооктановоі кисневмісної добавки до бензинів, що включає з'єднані системою трубопроводів брагорегенераційну холону, яка оснащена лідігрівачем бражки і конденсатором, та обезводнюючу колону, яка оснащена кип'ятильником, дефлегматором, конденсатором, декантатором, збірником розділяючого агенту і холодильником паливного етанолу, яка відрізняється тим, що обезводнююча колона оснащена згущувачем І хо тттттттгпт I I •If I 1 I I II ' I ' t I I I I I I I I 1 I I t I t I t I 1 гво «Патент» • Г-MVinilJEi 1П1 В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення установки для виробництва паливного етанолу • високооктанової кисневмісної добавки СО ю со 01 плтпоши июру nw fici СПТїугіЦГК/ І, ИІДГНЛЗЩНи, ВИ!" рат теплое нергоресурсів. залучення до процесу побічних продуктів ректифікації спирту Споживчі властивості пов'язані з технічним результатом • збільшення виробітку цільового продукту та виключення забруднення токсичним розділяючим агентом барди - цінного корму для худоби. Технічний результат досягається тим, що в установці для виробництва паливного етанолу високооктанової кисневмісної добавки до бензинів, що включає з'єднані системою трубопроводів брагорегенераційну колону, яка оснащена підігрівачем бражки і конденсатором, та обезводнюючу колону, яка оснащена кип'ятильником, дефлегматором, конденсатором, декантатором, збірником розділяючого агенту І холодильником паливного етанолу, обезводнююча колона оснащена згущувачем І холодильником нижнього шару, а брагорегенераційна колона розділена на виварну і концентраційну частини. При цьому концентраційна частина має свій куб, який з'єднаний по пару і рідині з верхньою зоною виварної частини. Крім того, згущувач нижнього шару з'єднаний своєю нижньою І верхньою частинами з середньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони і верхньою зоною обезводнюючої колони, відповідно, а нижня частина декантатора з'єднана з середньою частиною згущувача через холодильник нижнього шару Переважним с те, що установка додатково оснащена збірником головної фракції етилового спирту та інших водно-спиртових сумішей, який з'єднаний з нижньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони, і збірником сивушного масла, який з'єднаний з верхньою зоною обезводнюючої колони. Розділення брагорегенераційної колони на виварну і концентраційну частини, остання з яких має свій куб, дозволяє на деякий час зменшити, чи навіть припинити, потік рідини між частинами колон при безперервному потоку пари. Враховуючи те, що бражка подається в виварну частину, звідки відводиться барда, а розділяючий агент на регенерацію поступає з нижнім шаром із декантатора в концентраційну частину і відбирається в верхній зоні цієї частини колони разом зі спиртом на обезводнення, то при перебоях в роботі брагорегенераційної колони чи перегрузи* установки розділяючим агентом є можливість припинити подачу флегми на виварну частину колони, використовуючи куб як буферну ємкість. При цьому потік пари з виварної частини колони продовжує поступати в куб концентраційної частини І, відповідно, відбирається розділяючий агент зі спиртом, який подають в обезводнюючу колону Після підвищення температури в кубі концентраційної частини колони до рівня безпечного щодо забруднення барди розділяючим агентом, збільшують потік оідини з KV6V для її установки, при монтажі частини колони на одній чи різних висотах. Тривалість розшарування гетерогенної флегми обезводнюючої колони знаходиться в експотенціальиій залежності від її температури. Охолодження всієї флегми, перед подачею в декантатор, потребує великого збільшення об'єму останнього і, відповідно, матеріалоємності обладнання установки В той же час, взаєморозчикність компонентів суміші етанол-розділяючий агеит-вода залежить від температури суміші І при її зниженні зменшується (Киэюн Г.О. Розробка та впровадження технології обезводнення спирту етилового : Автореферат дис. канд. техн наук (УДУХТ, - Київ. 1999.-c.6-7). Тому дооснащення обезводнюючої колони згущувачем і холодильником нижнього шару із декантатора дозволить провести додаткове розшарування нижнього шару із декантатора після його охолодження З'єднання згущувача нижнього шару декантатора своєю нижньою і верхньою частинами з середньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони і верхньою зоною обезводнюючої колони, відповідно, дозволить вернути виді пений в ньому циклогексан в обезводнюючу колону, а новий нижній шар, збагачений водою, в кількості, зменшеній на потік, відведений на обезводнюючу колону, відвести на регенерацію, тим самим зменшити витрати теплоенергоносїїв на брагорегенераційну колону Дооснащення установки збірником головної фракції етипового спирту чи інших водно-спиртових сумішей, який з'єднаний з нижньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони, і збірником сивушного масла, який з'єднаний з верхньою зоною обезводнюючої колони, дозволить переробляти на паливний етанол побічні продукти спирту ректифікованого, які не мають збуту, і інші спиртовмісні продукти (конфіскати, відходи лікеро-горілчаного виробництва і т і.). При цьому буде вироблятися паливний етанол - високооктанова кисневмісна добавка до бензинів з максимально можливим вмістом супутніх домішок етилового спирту спиртів сивушного масла 10-12 г/дм3, альдегідів до 1.5 г/дм3, ефірів до 0,6 rfaM3 (там же, с.78). На фігурі представлена схема установки для виробництва паливного етанолу - високооктанової кисневмісної добавки до бензинів. Установка включає з'єднані системою трубопроводів брагорегенераційну колону, яка розділена на виварну 1 і концентраційну 2 частини, куб З концентраційної частини колони, насос 4, збірник 5 головної фракції, підігріаач в бражки, конденсатори 7 і 12, кип'ятильник 8, обезводнюючу колону 9, згущувач 10 і холодильник 14 нижнього шару, дефлегматор 11, декантатор 13, холодильник 15 паливного етанолу, збірник 1в розділяючого агенту і збірник 17 сивушного масла. Установка поаиюг. таким чином \л гтплипк. тарілках з иражкикі і ниілупае в г концентраційної 2 частини брагорегенераційнс пони В середню зону концентраційної 2 час брагорегенераційної колони подають нижній ш згущувача 10, що містить в своєму складі ета воду І розділяючий агент. Водно спиртова г яка піднімається по концентраційній частин лони збагачується легколеткими компонента поступає на конденсацію в підігрівач 6 і кондє тор 7 Конденсат пари із підігрівача 6 і конде тора 7 частково в вигляді флегми вертаюг верхню тарілку концентраційної 2 частини ког а решту, в вигляді регенерованого спирту, наг ляють на тарілку живлення обезводнюючої ї лони. Воду з флегмою із куба 3 насосом 4 нал ляють на верхню тарілку виварної 1 частині лони, звідки воду відводять з бардою, а легкої сполуки з водно-спиртовим паром вертають Е З концентраційної частини колони. На верхню тарілку обезводнюючої 9 кої подають розділяючий агент із збірника 16. наг лад, циклогексан, бензол і т і Колону 9 обігріві конденсацією водяної пари в кип'ятильнику 8 від паливного етанолу-високооктанової киснеї ної добавки до бензинів здійснюють із куба KOJ 9 через холодильник 15 Із верхньої зони копо N6 Показники п/п 1. Витрата пари на виробництво, тонн/на 1 тонну паливного етанолу 2. Вміст супутніх домішок етилового сп в паливному етанолі. альдегідів, г/дм3 ефірів, г/дм3 спиртів сивушного масла, Використання винаходу, який пропонує для виробництва паливного етанолу - високос нової кисневмісної добавки до бензинів, floaeoj не допустити забруднення барди, цінного кс для худоби, токсичним розділяючим аген зменшити витрату теплоенергоресурсів на pen рацію розділяючого агенту, збільшити вироЄ паливного етанолу з побічних продуктів ви| УКРАЇНА UA (ID 35301 (із) А (51) 6B01D3/00, C10L1/18 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ , ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД видається під відповідальність власника патенту (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ПАЛИВНОГО ЕТАНОЛУ - ВИСОКООКТАНОВОЇ КИСНЕВМІСНОЇ ДОБАВКИ ДО БЕНЗИНІВ (21)99095179 (22)20.09.1999 (24) 15.03.2001 (46) 15.03 2001, Бюл № 2, 2001 р (72) Худик Богдан. Іванович, Шуляковський Геннадій Францович (73) ЗАКРИТЕ АКЦЮНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ЕПСІЛОН" (57) 1 Установка для виробництва наливного етанолу - високооктанової кисневмісної добавки до бензинів, що включає з'єднані системою трубопроводів брагорегенераційну колону, яка оснащена підігрівачем бражки і конденсатором, та обезводнюючу колону, яка оснащена кип'ятильником, дефлегматором, конденсатором, декантатором, збірником розділяючого агенту і холодильником паливного етанолу, яка відрізняється тим, що обезводнююча колона оснащена згущувачем і хо лодильником нижнього шару, а брагорегенераційна колона розділена на виварну і концентраційну частини, при цьому концентраційна частина має свій куб. який з'єднаний по пару і рідині з верхньою зоною виварної частини, згущувач нижнього шару з'єднаний своєю нижньою і верхньою частинами з середньою зоною концентраційної частини брагорегенераційноі колони і верхньою зоною обезводнюючої" колони, відповідно, а нижня частина декантатора з'єднана з середньою частиною згущувача через холодильник нижнього шару. 2. Установка по п 1, яка відрізняється тим, що вона додатково оснащена збірником головної фракції етилового спирту та інших водно-спиртових сумішей, який з'єднаний з нижньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони, і збірником сивушного масла, який з'єднаний з верхньою зоною обезводнюючої колони. Винахід відноситься до спиртової галузі і може бути використаний в установках перегонки бражки та обезводнення етилового спирту азеотропною ректифікацією Відома установка для виробництва спирту етилового ректифікованого і паливного етанолу азеотропною ректифікацією, яка включає не менше п'яти колон і відповідно матеріало- і енергоємка (патент 233445 А, С 12 F 1/08, Опубл 31 08 98 Бюл. №4) Відома також установка для виробництва паливного етанолу, що включає з'єднані системою трубопроводів брагорегенераційну колону, яка оснащена підігрівачем бражки і конденсатором, обезводнюючу колону, яка оснащена кип'ятильником, дефлегматором, конденсатором, декантатором, збірником розділяючого агенту і холодильником паливного етанолу ( Г.А. Кизюн, Е А Михненко, Г.Н. Хиль, Н М. Янковая. Получение обезвоженого этилового спирта / Спиртовая, дрожжевая и ликеро-водочная промышленность. М., 1995с 28-29. АгроНИИТЭИПП, сер 24., Вып. 11). На установці перегонку бражки, концентра* цію спирту і регенерацію розділяючого агенту здійснюють в одній брагорегенераційній колоні і нижній шар із декантаторе флегми обезводнюючої колони направляють безпосередньо в брагорегенераційну колону, що збільшує витрати теплоенергоресурсів на регенерацію розділяючого агенту і не виключає можливість забруднення барди розділяючим агентом. Причиною, яка перешкоджає подальшому удосконаленню установки є те. що перегонку бражки, концентрацію спирту і регенерацію розділяючого агенту здійснюють в одній колоні. При перебоях в її робот» чи передозуванні розділяючого агента на установку останній розповсюджується до кубової частини по висоті колони, і барда забруднюється розділяючим агентом, наприклад, бензолом, толуолом, циклогексаном і т.і. Крім того, нижній шар безпосередньо з декантатора флегми обезводнюючої колони містить в своєму складі порівняно значну кількість розділяючого агенту і малу кількість води, що збільшує витрати теплоенергоресурсів на регенерацію. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення установки для виробництва паливного етанолу • високооктанової кисневмісної добавки до бензинів, шляхом введення нових конструктив* о со ю со зг 35301 них елементів установки та взаємозв'язку між ними Технічний результат від реалізації винаходу полягає в підвищенні ефективності роботи установки за рахунок зменшення матеріального потоку нижнього шару на регенерацію і, відповідно, витрат теплоенергоресурсів. залучення до процесу побічних продуктів ректифікації спирту Споживчі властивості пов'язані з технічним результатом - збільшення виробітку цільового продукту та виключення забруднення токсичним розділяючим агентом барди - цінного корму для худоби. Технічний результат досягається тим. що в установці для виробництва паливного етанолу високооктанової кисневмісної добавки до бензинів, що включає з'єднані системою трубопроводів брагорегенераційну колону, яка оснащена підігрівачем бражки і конденсатором, та обезводнюючу колону, яка оснащена кип'ятильником, дефлегматором, конденсатором, декантатором, збірником розділяючого агенту і холодильником паливного етанолу, обезводнююча колона оснащена згущувачем і холодильником нижнього шару, а брагорегенераційна колона розділена на виварну і концентраційну частини. При цьому концентраційна частина має свій куб, який з'єднаний по пару і рідині з верхньою зоною виварної частини. Крім того, згущувач нижнього шару з'єднаний своєю нижньою і верхньою частинами з середньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони і верхньою зоною обезводнюючої колони, відповідно, а нижня частина декантатора з'єднана з середньою частиною згущувача через холодильник нижнього шару Переважним є те, що установка додатково оснащена збірником головної фракції етилового спирту та інших водно-спиртових сумішей, який з'єднаний з нижньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони, і збірником сивушного масла, який з'єднаний з верхньою зоною обезводнюючої колони. Розділення брагорегенераційної колони на виварну і концентраційну частини, остання з яких має свій куб, дозволяє на деякий час зменшити, чи навіть припинити, потік рідини між частинами колон при безперервному потоку пари. Враховуючи те. що бражка подається в виварну частину, звідки відводиться барда, а розділяючий агент на регенерацію поступає з нижнім шаром із декантатора в концентраційну частину і відбирається в верхній зоні цієї частини колони разом зі спиртом на обезводнення, то при перебоях в роботі брагорегенераційної колони чи перегрузці установки розділяючим агентом є можливість припинити подачу флегми на виварну частину колони, використовуючи куб як буферну ємкість. При цьому потік пари з виварної частини колони продовжує поступати в куб концентраційної частини і, відповідно, відбирається розділяючий агент зі спиртом, який подають в обезводнюючу колону. Після підвищення температури в кубі концентраційної частини колони до рівня безпечного щодо забруднення барди розділяючим агентом, збільшують потік рідини з кубу концентраційної частини колони в верхню зону виварної частини до нормативної. Така конструкція брагорегенераційної колони і взаємозв'язок між її частинами гарантує безпечність барди від забруднення токсичним розділяючим агентом. Крім того, розділення брагорегенераційної колони на вивар* ну і концентраційну частини дозволить зменшити загальну висоту колони і, відповідно, приміщення для її установки, при монтажі частини колони на одній чи різних висотах. Тривалість розшарування гетерогенної флегми обезводнюючої колони знаходиться в експотенціальній залежності від її температури. Охолодження всієї флегми, перед подачею в декантатор, потребує великого збільшення об'єму останнього і, відповідно, матеріалоємкості обладнання установки В той же час, взаєморозчинність компонентів суміші етанол-розділяючий агент-вода залежить від температури суміші і при її зниженні зменшується (Кизюн Г.О. Розробка та впровадження технологи обезводнення спирту етилового : Автореферат дис. канд. техн. наук (УДУХТ, - Київ. 1999.-c.6-7). Тому дооснащення обезводнюючої колони згущувачем і холодильником нижнього шару із декантатора дозволить провести додаткове розшарування нижнього шару із декантатора після його охолодження. З'єднання згущувача нижнього шару декантатора своєю нижньою і верхньою частинами з середньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони і верхньою зоною обезводнюючої колони, відповідно, дозволить вернути виділений в ньому циклогексан в обезводнюючу колону, а новий нижній шар, збагачений водою, в кількості, зменшеній на потік, відведений на обезводнюючу колону, відвести на регенерацію, тим самим зменшити витрати теплоенергоносіїв на брагорегенераційну колону. Дооснащення установки збірником головної фракції етилового спирту чи інших водно-спиртових сумішей, який з'єднаний з нижньою зоною концентраційної частини брагорегенераційної колони, і збірником сивушного масла, який з'єднаний з верхньою зоною обезводнюючої колони, дозволить переробляти на паливний етанол побічні продукти спирту ректифікованого, які не мають збуту, і інші спиртовмісні продукти (конфіскати, відходи лікеро-горілчаного виробництва і т і ) . При цьому буде вироблятися паливний етанол - високооктанова кисневмісна добавка до бензинів з максимально можливим вмістом супутніх домішок етилового спирту : спиртів сивушного масла 10-12 г/дм3, альдегідів до 1.5 г/дм3, ефірів до 0,6 г/дм3 (там же, с.78). На фігурі представлена схема установки для виробництва паливного етанолу - високооктанової кисневмісної добавки до бензинів. Установка включає з'єднані системою трубопроводів брагорегенераційну колону, яка розділена на виварну 1 і концентраційну 2 частини, куб З концентраційної частини колони, насос 4, збірник 5 головної фракції, пщігрівач 6 бражки, конденсатори 7 і 12, кип'ятильник 8, обезводнюючу колону 9, згущувач 10 і холодильник 14 нижнього шару, дефлегматор 11, декантатор 13, холодильник 15 паливного етанолу, збірник 16 розділяючого агенту і збірник 17 сивушного масла. Установка працює таким чином. Із бродильного відділення бражку подають в підігрівач бражки 6, де її нагрівають до температури 65-70Х теплом конденсації спиртової пари із концентраційної 35301 2 частини брагорегенераційної колони Нагріту бражку направляють на перегонку на тарілку живлення виварноТ 1 частини брагорегенераційної колони, із кубу якої відводять барду. Водно-спиртова пара піднімається по колоні, де контактує на масообмінних тарілках з бражкою і поступає в куб З концентраційної 2 частини брагорегенераційної колони. В середню зону концентраційної 2 частини брагорегенераційної колони подають нижній шар із згущувача 10, що містить в своєму складі етанол, воду і розділяючий агент. Водно спиртова пара, яка піднімається по концентраційній частині колони збагачується легколеткими компонентами і поступає на конденсацію в підігрівач 6 і конденсатор 7. Конденсат пари із підігрівача 6 і конденсатора 7 частково в вигляді флегми вертають на верхню тарілку концентраційно! 2 частини колони, а решту, в вигляді регенерованого спирту, направляють на тарілку живлення обезводнюючої 9 колони. Воду з флегмою із куба 3 насосом 4 направляють на верхню тарілку виварної 1 частини колони, звідки воду відводять з бардою, а легколеткі сполуки з водно-спиртовим паром вертають в куб 3 концентраційної частини колони. Ма верхню тарілку обезводнюючої 9 колони подають розділяючий агент із збірника 16. наприклад, циклогексан, бензол і т і . Колону 9 обігрівають конденсацією водяної пари в кип'ятильнику 8 Відвід паливного етанолу-високооктанової кисневмісної добавки до бензинів здійснюють із куба колони 9 через холодильник 15. Із верхньої зони колони 9 N8 Величина показника Прототип Установка, яка заявляється 5,6-5,8 5,3-5,5 0,3 1,5 Витрата пари на виробництво, тонн/на 1 тонну паливного етанолу 2. Показники, які підтверджують досягнення технічного результату в порівнянні з прототипом, представлені в таблиці. Показники п/п 1. пару трьохкомпонентного азеотропу послідовно конденсують в дефлегматорі 11 І конденсаторі 12. Конденсат пари направляють в декантатор 13. Верхній (органічний) шар із декантатора 13 в вигляді флегми вертають на верхню тарілку колони 9, а нижній (водний) шар охолоджують в холодильнику 14 і направляють в згущувач 10. Виділений верхній шар в згущувачі 10 внаслідок зменшення розчинності компонентів при низькій температурі вертають в верхню зону колони 9, а збагачений водою нижній шар направляють на регенерацію в середню зону концентраційної 2 частини брагорегенераційної колони. Для переробки головної фракції із збірника 5 головну фракції етилового спирту подають в нижню зону концентраційної 2 частини колони. Спирти і головні супутні домішки етилового спирту із регенерованим спиртом подають в обезводнюючу 9 колону, а воду разом з флегмою із куба 3 направляють насосом 4 в виварну 1 частину колони і виводять з бардою Для переробки сивушного масла сивушне масло, яке в своєму складі має незначну кількість води, із збірника 17 подають в верхню зону колони 9. Спирти сивушного масла відводять з паливним етанолом, а воду з нижнім шаром із згущувача 10 на брагорегенераційну колону. Вміст супутніх домішок етилового спирту в паливному етанолі: альдегідів, г/дм3 3 ефірів, г/дм 0,2 0,6 спиртів сивушног" масла, г/дм3 3.0 12,0 Використання винаходу, який пропонується для виробництва паливного етанолу • високооктанової кисневмісної добавки до бензинів, дозволить не допустити забруднення барди, цінного корму для худоби, токсичним розділяючим агентом, зменшити витрату теплоенергоресурсів на регенерацію розділяючого агенту, збільшити виробіток паливного етанолу з побічних продуктів вироб ництва спирту етилового ректифікованого (головної фракції спирту етилового і сивушного масла). Додатковим позитивним ефектом є те, що розділення брагорегенераційної колони на дві частини дозволить зменшити габарити установки і, відповідно, капітальні витрати на будівництво виробничого приміщення. 35301 a ? ї м і ,"\i l i ' i r i n c ю р ,,. Ц П «I I H I I l l l || |l I I » 1 ' • • ' • • 1 I , I И М , t.. . ..,| « i n i » l | M | i i i i | « i и ( і і i l l • i | і и і : 1111, ц і 1-и м і , і [tiJUUIlMlUMlllllll' l i l ' l . Illl .ИПІІЧЧ..І AI TIT» І Ш Т І Ц ІГ'И'іиіі iH} «If tH|HI|i|||t|ttl|li( ЦІ T7 -»—o Т 7 П II | » ' •• І І І І І І І •І І І І • І 1 І І | І І • І І • І ' І » І І І І І І І І • І І І І » І І І І » i І і І ЫХ І І ї ї 1 1 І І І к I I 7 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03