Технологічний комплекс промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів

Реферат: Технологічний комплекс промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів включає блок синтезу ЕТБЕ, блок зневоднення етанолу, лінію подачі етанолу, лінію подачі фракцій С4, дільницю комплексної обробки сільськогосподарської сировини, два послідовно сполучені мембранні реактори. UA 83908 U (12) UA 83908 U UA 83908 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до промислових комплексів отримання етил-трет-бутилового ефіру - високооктанового компонента автомобільних бензинів з ізобутилену - вуглеводневої сировини (фракція С4) - та сільськогосподарської сировини. Відомий технологічний комплекс отримання високооктанового компонента автомобільних бензинів - етил-трет-бутилового ефіру (ЕТБЕ), який включає блок синтезу ЕТБЕ, пов'язаний через блок зневоднення з лінією подачі етанолу, з одного боку, та лінією подачі фракцій С 4, з іншого боку. Синтез етил-трет-бутилового ефіру проводять у поєднанні з зневодненням вихідного етанолу гетероазеотропною ректифікацією з етил-трет-бутиловим ефіром, водним відмиванням відпрацьованих фракцій С4 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.). Недоліком даного комплексу, що вибраний як найближчий аналог, є ускладнена технологічна схема, великі енерговитрати, а також необхідність окремого постачання етилового спирту, що здорожує процес. Задачею, поставленою в основу даної корисної моделі, є підвищення економічності виробництва, використовуючи для цього сільськогосподарську сировину та енергозберігаючий процес зневоднення етанолу. Поставлена задача вирішується тим, що технологічний комплекс промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів, який включає блок синтезу ЕТБЕ, пов'язаний через блок зневоднення етанолу з лінією подачі етанолу, з одного боку, та лінією подачі фракцій С4, з іншого боку, відповідно до даного технічного рішення містить дільницю комплексної обробки сільськогосподарської сировини, пов'язану з лінією подачі етанолу, а блок зневоднення етанолу включає принаймні два послідовно сполучені мембранні реактори. Поставлена задача вирішується також тим, що дільниця комплексної обробки сільськогосподарської сировини включає лінію подачі цукровмісної сировини з'єднану через блок підготовки цукровмісної сировини з блоком ферментації, а також лінію подачі крохмалевмісної сировини, яка з'єднана через блок лущення і подрібнення сировини з послідовно сполученими блоком відділення та сушіння глютену, блоком гідролізу, блоком ферментації і блоком біологічного очищення, причому блок ферментації пов'язаний лінією подачі етанолу з блоком зневоднення етанолу, а блок підготовки цукровмісної сировими сполучений з блоком ферментації, а також і тим, що лінія подачі фракцій С 4 пов'язана із блоком синтезу ЕТБЕ через послідовно сполучені блок олігомеризації і блок дегідрування ізобутанів. Введення до складу технологічного комплексу дільниці комплексної обробки сільськогосподарської сировини, пов'язаної з лінією подачі етанолу, та блока зневоднення етанолу, що включає принаймні два послідовно сполучені мембранні реактори, вирішує задачу одержання в єдиному технологічному циклі зневодненого (абсолютизованого) етанолу з високим ступенем чистоти за допомогою мембранної технології та забезпечує високу ефективність промислового виробництва. Дане технічне рішення визначає конкретну реалізацію дільниці комплексної обробки сільськогосподарської сировини у складі лінії подачі цукровмісної сировини, блока підготовки цукровмісної сировини, блока ферментації, а також лінії подачі крохмалевмісної сировини, яка з'єднана через блок лущення і подрібнення сировини з послідовно сполученими блоком відділення та сушіння глютену, блоком гідролізу, блоком ферментації і блоком біологічного очищення, що додатково забезпечує безвідхідність та економічність виробництва, використання продуктів біологічного очищення, відходів комплексної переробки сільськогосподарської продукції як палива. Введення до складу технологічного комплексу блока олігомеризації і блока дегідрування ізобутанів забезпечує одержання додаткових цільових продуктів - олігомеризату та глютену. Блок-схема роботи технологічного комплексу показана на кресленні. Технологічний комплекс складається з дільниці 1 комплексної обробки сільськогосподарської сировини, технологічно зв'язаної через лінію 2 подачі етанолу та блок 3 зневоднення етанолу з блоком 4 синтезу ЕТБЕ. Дільниця 1 комплексної обробки сільськогосподарської сировини включає блок 5 підготовки цукровмісної сировини, послідовно сполучені блок 6 лущення і подрібнення сировини, блок 7 відділення і сушіння глютену, блок 8 гідролізу, блок 9 ферментації та блок 10 біологічного очищення, причому блок 9 ферментації пов'язаний лінією 2 подачі етанолу з блоком 3 зневоднення етанолу, а блок 5 підготовки цукровмісної сировини сполучений з блоком 9 ферментації. Дільниця 1 комплексної обробки містить також склад глютену 11, зв'язаний з блоком 7 відділення та сушіння глютену, склад 12 біодобрива, зв'язаний з блоком 10 біологічного очищення. Крім того, технологічний комплекс містить паливо-енергетичну мережу 13 підприємства, до якої з блока 6 лущення і подрібнення 1 UA 83908 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сировини надходить на спалювання лушпиння, а також з блока 10 біологічного очищення надходить біогаз. Блок 4 синтезу ЕТБЕ зв'язаний з лінією 14 подачі фракцій С 4 через послідовно сполучені блок 15 олігомеризації та блок 16 дегідрування ізобутанів. Комплекс містить також склад 17 олігомеризату, зв'язаний з блоком 15 олігомеризації, з якого надходить додатковий цільовий продукт - олігомеризат та склад ЕТБЕ 18, зв’язаний з блоком 4 синтезу ЕТБЕ. Промисловий комплекс працює таким чином: У разі переробки крохмалевмісної сировини (далі - сировина 1), остання очищається від домішок і подається в блок 6 лущення і подрібнення сировини. 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 надходить у блок 7 відділення і сушіння глютену, де вона змішується з технологічною водою до заданого значення сухих речовин, і у вигляді замісу надходить на подальшу переробку. У випадку, якщо отриманий заміс містить білок (далі глютен), що виділяється, він подається на гомогенізатор та трифазний декантер блока 7 відділення і сушіння глютену, де відбувається розділення крохмалю, глютену і інших сухих речовин замісу. Глютен проходить стадії промивання, зневоднення, сушіння і пакування. Упакований глютен надходить на склад у вигляді готової продукції. Далі заміс подається на блок 8 гідролізу, де крохмаль замісу переводиться в розчинний стан під дією амілолітичних ферментів. Гідроліз відбувається послідовно в апаратах гідродинамічної обробки, потім продукт подається на оцукрення глюкоамілазним препаратом бактерійного походження. Оцукрений затор (далі - сусло) надходить у блок 9 ферментації. У разі переробки цукровмісної сировини (далі - сировина 2), остання надходить в блок 5 підготовки цукровмісної сировини, де вона змішується з технологічною водою до заданого значення сухих речовин та додатковими речовинами і у вигляді розпуску поступає в блок 9 ферментації. В блоці 9 ферментації 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 в блок 3 зневоднення етанолу, а вуглекислий газ - у виробничу мережу інертного газу (не показано). В блоці 3 зневоднення етанолу бражка звільняється від завислих часток, ефірів, альдегідів, вищих спиртів і зміцнюється. Далі, за допомогою відомих поєднаних між собою мембранних реакторів (наприклад, згідно з патентом України № 42487, кл. B04D 63/00, публ. 10.07.2009 p.), зневоднюється і надходить на блок 4 синтезу етил-трет-бутилового ефіру, куди також подають фракцію С4 із вмістом ізобутилену на рівні 40 %. Відходи зброджування з блока 3 зневоднення етанолу надходять в блок 10 біологічного очищення, де за допомогою метанового бродіння генерується біогаз (з подальшим його використанням в паливно-енергетичній мережі підприємства) і біоактивний мул, який складується на муловому полі складу біодобрива 12 у вигляді готової продукції (добриво для сільськогосподарських полів). Для отримання ізобутилену, що бере участь в синтезі ЕТБЕ як вуглеводнева сировина, використовують фракцію С4. У разі переробки фракцій С4, з початковим вмістом ізобутану (не ізобутилену), вона надходить в блок 16 дегідрування ізобутанів, 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 фракцій С4, з початковим змістом ізобутану (не ізобутилену), а також у випадку наявності в ній ненасичених вуглеводнів (бутилену), перед надходженням в блок 16 дегідрування ізобутанів фракцію С4 подають до блока 15 олігомеризації, де відбувається каталітичне перетворення низькомолекулярних ненасичених вуглеводнів (бутилену) (димеризація, ізомеризація, дегідрування, циклізація, крекінг та незначний відсоток ароматизації) фракцій С 4 в олігомеризат. Процес олігомеризації, який протікає як безперервний гетерогенний процес в газовій фазі, проводять на стаціонарному шарі каталізатора цеоліту при температурі 280-450 °C, тиску 11,02 -1 20,0 кгс/см і об'ємній швидкості подання сировини 1,4-2,2 час . Отриманий олігомеризат надходить далі на склад олігомеризату 17 та надалі використовується як компонент автомобільних бензинів. Вагомою його перевагою є низьке число ароматичних сполук, що важливо для підвищення гігієнічної характеристики палива. 2 UA 83908 U 5 10 15 20 Далі фракція С4, що пройшла, при необхідності, в блоці 16 дегідрування - процес каталітичного перетворення ізобутану в ізобутилен, надходить в блок 4 синтезу ЕТБЕ. Туди ж з блока 3 зневоднення подається зневоднений етанол. У разі переробки фракцій С4, з початковим вмістом ізобутилену (не ізобутану), вона надходить в блок 4 синтезу ЕТБЕ (минаючі описані вище блоки 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, ректифікаційну зону для відділення вуглеводнів фракцій 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 фракцій С4 та етанолу. Реакційну масу направляють в колону під шар каталізатора. Поверх каталізатора подають зневоднений етанол. Кубовий продукт - товарний ЕТБЕ виводиться з нижньої частини колони та надходить на склад ЕТБЕ 18. Наведений приклад не вичерпує усіх варіантів реалізації даного технічного рішення, можливі будь-які інші технологічні рішення при дотриманні суті технічного рішення, викладеного у формулі корисної моделі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 1. Технологічний комплекс промислового виробництва високооктанового компонента автомобільних бензинів, що включає блок синтезу ЕТБЕ, пов'язаний через блок зневоднення етанолу з лінією подачі етанолу, з одного боку, та лінією подачі фракцій С 4, з іншого боку, який відрізняється тим, що містить дільницю комплексної обробки сільськогосподарської сировини, пов'язану з лінією подачі етанолу, а блок зневоднення етанолу включає принаймні два послідовно сполучені мембранні реактори. 2. Технологічний комплекс за п. 1, який відрізняється тим, що дільниця комплексної обробки сільськогосподарської сировини включає лінію подачі цукровмісної сировини, з'єднану через блок підготовки цукровмісної сировини з блоком ферментації, лінію подачі крохмалевмісної сировини, з'єднану через блок лущення і подрібнення сировини з послідовно сполученими блоком відділення та сушіння глютену, блоком гідролізу, блоком ферментації і блоком біологічного очищення, причому блок ферментації пов'язаний лінією подачі етанолу з блоком зневоднення етанолу, а блок підготовки цукровмісної сировини сполучений з блоком ферментації. 3. Технологічний комплекс за п. 1, який відрізняється тим, що лінія подачі фракцій С4 пов'язана із блоком синтезу ЕТБЕ через послідовно сполучені блок олігомеризації і блок дегідрування ізобутанів. 3 UA 83908 U Комп’ютерна верстка С. Чулій 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