Спосіб промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів

Реферат: Спосіб промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів включає синтез етил-трет-бутилового ефіру з виділенням його як основного цільового продукту шляхом взаємодії на іонообмінному каталізаторі ізобутилену, що міститься у фракції С 4, та зневодненого етанолу. Зневоднений етанол виробляють в єдиному технологічному комплексі шляхом ферментативної обробки крохмалевмісної або цукровмісної сировини з наступним зневодненням за допомогою мембранних реакторів. UA 80161 U (12) UA 80161 U UA 80161 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до промислових способів отримання етил-трет-бутилового ефіру - високооктанового компонента автомобільних бензинів з ізобутилену вуглеводневої сировини (фракція С4) та зневодненого етанолу. Відомий спосіб отримання високооктанового компонента автомобільних бензинів - етилтрет-бутилового ефіру (ЕТБЕ) шляхом взаємодії на іонообмінному каталізаторі ізобутилену, що міститься у фракції С4 та етанолу, заздалегідь зневодненого в колоні гетероазеотропного ректифікаційного осушення. Синтез етил-трет-бутилового ефіру проводять у поєднанні з обезводненням вихідного етанолу гетероазеотропною ректифікацією з етил-трет-бутиловим ефіром, водним відмиванням відпрацьованої С4 фракції синтезу етил-трет-бутилового ефіру від етанолу з подальшим його відгоном з промивної води та поверненням його в колону гетероазеотропної ректифікації. (Див. патент Російської Федерації на винахід № 2327682, кл. С07С 43/04, публ. 27.06.2008 p.) Спосіб дозволяє підвищити селективність процесу. Недоліком цього способу, вибраного як прототип, є ускладнена технологічна схема, великі енерговитрати, а також необхідність окремого постачання етилового спирту, що здорожує процес. Задачею корисної моделі є розробка комплексної технології промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів, підвищення економічності виробництва, використовуючи для цього сільськогосподарську сировину та енергозберігаючий процес зневоднення етанолу з можливістю одночасного одержання додаткових цільових продуктів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів, який включає синтез ЕТБЕ з виділенням його як основного цільового продукту, шляхом взаємодії на іонообмінному каталізаторі ізобутилену, що міститься у фракції С4, та зневодненого етанолу, згідно з даним технічним рішенням зневоднений етанол виробляють в єдиному технологічному комплексі шляхом ферментативної обробки крохмалевмісної або цукровмісної сировини з наступним обезводненням за допомогою мембранних реакторів. Поставлена задача вирішується також і тим, що перед поданням фракції С4 на синтез ЕТБЕ здійснюють каталітичні перетворення низькомолекулярних ненасичених вуглеводнів (у випадку їх наявності в вихідній фракції С4) з виділенням олігомеризату, як додаткового цільового продукту, а також і тим, що перед поданням фракції С4 на синтез ЕТБЕ здійснюють перетворення ізобутану фракції С4 в ізобутилен шляхом дегідрування, який потім направляють на синтез ЕТБЕ. Крім того, дана задача вирішується також і тим, що в процесі ферментативної обробки відходи бродіння надсилають на станцію біологічного очищення, де за допомогою метанового бродіння генерують біогаз з подальшим його використанням як паливо. При цьому з крохмалевмісної сировини перед ферментативною обробкою можуть вилучати глютен, як другий додатковий цільовий продукт, а якщо вона містить оболонку, що відокремлюється (наприклад, зерна пшениці), перед помелом її піддають лущенню, а відокремлену, від зерна оболонку (лушпиння) використовують надалі як паливо. Використання крохмалевмісної або цукровмісної сировини для одержання високооктанового компонента автомобільних бензинів в єдиному технологічному циклі, одержання зневодненого (абсолютизованого) етанолу з високим ступенем чистоти за допомогою мембранної технології забезпечує високу ефективність промислового виробництва, а одержання додаткових цільових продуктів - олігомеризату та глютену, використання відходів переробки сільськогосподарської продукції як палива додатково забезпечує безвідходність та економічність виробництва. Даний спосіб реалізується таким чином (див. блок-схему на кресленні). У разі переробки крохмалевмісної сировини (далі - сировина 1), остання очищається від домішок і подається на ділянку подрібнення. У випадку, якщо сировина 1 містить відокремлювану оболонку (наприклад, лушпиння пшениці), то вона відділяється, за допомогою лущильних машин і подається в паливно-енергетичну мережу підприємства для подальшого спалювання в твердопаливних парогенераторах. Далі сировина 1 піддається дрібнодисперсному подрібненню, після чого змішується з технологічною водою до заданого значення сухих речовин, і у вигляді замісу надходить на подальшу переробку. У випадку, якщо отриманий заміс містить білок (глютен), що виділяється, він подається на гомогенізатор та трифазний декантер блока виділення, сушіння і упаковки глютену. У декантері відбувається розділення крохмалю, глютену і інших сухих речовин замісу. Далі глютен проходить стадії промивання, обезводнення, сушіння і упаковки. Упакований глютен надходить на склад у вигляді готової продукції. У подальшому заміс подається на станцію гідролізу, де крохмаль замісу переводиться в розчинний стан під дією амілолітичних ферментів. Гідроліз відбувається послідовно в двох апаратах гідродинамічної обробки, потім продукт подається на оцукрення глюкоамілазним 1 UA 80161 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 препаратом бактерійного походження. Оцукрений затор (далі - сусло) надходить на станцію ферментації. У разі переробки цукровмісної сировини (далі - сировина 2), остання у змішувачі перемішується з технологічною водою до заданого значення сухих речовин і у вигляді розпуску надходить на станцію ферментації, де частина сусла/розпуску надходить в дріжджанки (для виробництва зрілих дріжджів), а решта у бродильний апарат. В процесі ферментації отримують зрілу бражку і вуглекислий газ. Бражку подають на станцію зневоднення, а вуглекислий газ - у виробничу мережу інертного газу (не показано). На станції зневоднення бражка звільняється від зважених часток, ефірів, альдегідів, вищих спиртів і зміцнюється. Далі, за допомогою відомих мембранних реакторів (наприклад, згідно з патентом України № 42487, кл. B04D 63/00, публ. 10.07.2009 p.), зневоднюється і надходить на станцію синтезу етил-трет-бутилового ефіру, куди також подають фракцію С4 зі змістом ізобутилену на рівні 40 %. Відходи зброджування надходять на станцію біологічного очищення, де за допомогою метанового бродіння генерується біогаз (з подальшим його використанням в паливноенергетичній мережі підприємства) і біоактивний мул, який складується на складі біодобрива у вигляді готової продукції (добриво для сільськогосподарських полів). Для отримання ізобутилену, що бере участь в синтезі ЕТБЕ як вуглеводневої сировини, використовують фракцію С4. У разі переробки фракції С4, з початковим вмістом ізобутану (не ізобутилену), вона надходить на станцію дегідрування, де організований процес каталітичного перетворення ізобутану в ізобутилен. Процес здійснюється в киплячому шарі дрібнозернистого алюмохромового каталізатора при тиску, близькому до атмосферного. Дегідрування і регенерація каталізатора здійснюється в різних апаратах з циркуляцією каталізатора між ними. Процес дегідрування йде з поглинанням тепла, і каталізатор одночасно є теплоносієм. У регенераторі відбувається випалювання коксу з поверхні каталізатора і нагрів каталізатора за рахунок спалювання паливного газу в киплячому шарі каталізатора. У разі переробки фракції С4, з початковим вмістом ізобутану (не ізобутилену), а також у випадки наявності в ній ненасичених вуглеводнів (бутилену), перед подачею па станцію дегідрування фракцію С4 подають на станцію олігомеризації, де відбувається каталітичне перетворення низькомолекулярних ненасичених вуглеводнів (шляхом проведення процесів: димеризація, ізомеризація, дегідрування, циклізація, крекінг та незначний відсоток ароматизації) фракції С 4 в олігомеризат. Процес олігомеризації, який протікає як безперервний гетерогенний процес в газовій фазі, проводять на стаціонарному шарі каталізатора цеоліту при температурі 280°2 -1 450 °C, тиску 11,0-20,0 кгс/см і об'ємній швидкості подання сировини 1,4-2,2 час . Отриманий олігомеризат надходить далі в склад готової продукції та надалі використовується як компонент автомобільних бензинів. Вагомою його перевагою є низьке число ароматичних сполук, що важливо для підвищення гігієнічної характеристики палива. Далі фракція С4, що пройшла, при необхідності, на станції дегідрування процес каталітичного перетворення ізобутану в ізобутилен, надходить на станцію синтезу ЕТБЕ. Туди ж подається зневоднений етанол. У разі переробки фракції С4, з початковим вмістом ізобутилену (не ізобутану), вона надходить на станцію синтезу ЕТБЕ (минаючи описані вище стадії олігомеризації і дегідрування). Синтез ЕТБЕ здійснюють в реакційно-ректифікаційній колоні, що складається з двох ректифікаційних і однієї реакційної зон за відомим способом, з використанням іонітних формованих каталізаторів, наприклад, КУ-2ФПП і КИФ (виробник фірма "РТН", м. СанктПетербург). Особливістю технології процесу є використання крупногранульованого формованого каталізатора. Реакційно-ректифікаційна колона включає три зони: - верхню, ректифікацію зону для відділення ЕТБЕ вуглеводнів фракції С 4 від етанолу і ефірів; - середню реакційно-ректифікаційну зону, заповнену каталізатором, для синтезу ефірів і їх виведення із зони реакції; - нижню ректифікаційну зону для відділення ЕТБЕ від вуглеводнів фракції С 4 та етанолу. Реакційну масу направляють в колону під шар каталізатора. Поверх каталізатора подають зневоднений етанол. Наведений приклад не вичерпує усіх варіантів здійснення способу і можливі будь-які інші технологічні рішення при дотриманні суті технічного рішення, викладеного у формулі корисної моделі. 60 2 UA 80161 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 1. Спосіб промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів, який включає синтез етил-трет-бутилового ефіру (ЕТБЕ) з виділенням його як основного цільового продукту шляхом взаємодії на іонообмінному каталізаторі ізобутилену, що міститься у фракції С4, та зневодненого етанолу, який відрізняється тим, що зневоднений етанол виробляють в єдиному технологічному комплексі шляхом ферментативної обробки крохмалевмісної або цукровмісної сировини з наступним зневодненням за допомогою мембранних реакторів. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перед поданням фракції С4 на синтез ЕТБЕ здійснюють каталітичні перетворення низькомолекулярних ненасичених вуглеводнів з виділенням олігомеризату як додаткового цільового продукту. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що перед поданням фракції С4 на синтез ЕТБЕ здійснюють перетворення ізобутану фракції С4 в ізобутилен шляхом дегідрування, який потім направляють на синтез ЕТБЕ. 4. Спосіб за пп. 1-3, який відрізняється тим, що в процесі ферментативної обробки відходи бродіння надсилають на станцію біологічного очищення, де за допомогою метанового бродіння генерують біогаз з подальшим його використанням як паливо. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що з крохмалевмісної сировини перед ферментативною обробкою вилучають глютен, як другий додатковий цільовий продукт. 6. Спосіб за пп. 1-5, який відрізняється тим, що як крохмалевмісну сировину використовують зерна пшениці, які перед їх помелом піддають лущенню, а відокремлену від зерна оболонку (лушпиння) використовують надалі як паливо. 3 UA 80161 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 4