Способ получения этилового спирта

 

Изобретение относится к спиртовому производству. Способ включает получение спирта на ректификационной установке, состоящей из эпюрационной, ректификационной, сивушной, разгонной колонн и колонны окончательной очистки. Согласно способу промежуточные примеси отбирают из эпюрационной и ректификационной колонн, головные примеси отбирают из конденсаторов эпюрационной, ректификационной и колонны окончательной очистки. Аккумулируют промежуточные и головные примеси по отдельности в буферных сборниках, посредством насосов подают в напорные емкости, из которых пропускают для подогрева через теплообменники, обогреваемые отводимой от ректификационной колонны лютерной водой. Промежуточные примеси направляют в сивушную колонну, головные примеси направляют в разгонную колонну, погоны этилового спирта и сложных эфиров отбирают из конденсатора сивушной колонны и питают ими насадочную колонну, размещенную нижним торцом в конденсатном баке. Погоны сложных эфиров, отбираемых из насадочной колонны, направляют в конденсатор разгонной колонны. Отводимым от насадочной колонны этиловым спиртом питают колонну окончательной очистки. Параметры пара, поступающего на ректификационную установку, стабилизируют посредством регулятора давления пара, установленного на общей магистрали, а параметрами пара, поступающего на каждую колонну, управляют посредством регуляторов расхода пара, размещенных на магистралях перед каждой колонной и связанных с регулятором давления пара посредством управляющей системы. Изобретение позволит повысить выход спирта и его качество. 1 ил.

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к способам получения пищевого этилового спирта-ректификата из спирта-сырца.

Известен способ получения ректификованного спирта, включающий эпюрацию спирта-сырца в эпюрационной колонне, пастеризацию спирта в ректификационной колонне и выделение из спирта-ректификата метанола в колонне окончательной очистки [1].

Данный способ, вследствие отсутствия в составе ректификационной установки разгонной и сивушной колонн, не позволяет увеличить выход основной продукции и промежуточных фракций.

Известен способ производства спирта, включающий очистку спирта-сырца от головных и промежуточных примесей в эпюрационной колонне, выделение из эпюрата ректификованного спирта, фракций сивушного масла и сивушного спирта в ректификационной колонне, концентрирование фракций сивушного масла и сивушного спирта в сивушной колонне, разгон головной фракции в разгонной колонне, окончательную очистку ректификованного спирта от метанола в колонне окончательной очистки [2].

Однако, несмотря на наличие дополнительных колонн разделения, способ имеет ряд недостатков.

В указанном способе головные и промежуточные примеси, отбираемые из эпюрационной, ректификационной и колонны окончательной очистки подают сразу после отбора на тарелку питания разгонной колонны. Это может привести к неравномерной нагрузке по жидкости разгонной колонны, повлиять на устойчивость ее работы и эффективность разделения.

Из сивушной колонны в известном способе отбирается только фракция сивушного масла без отбора погонов этилового спирта, что снижает выход основной продукции.

В указанном способе питающая жидкость для разгонной и сивушной колонн не подогревается до оптимальной температуры, в результате чего повышается удельный расход пара на обогрев колонн.

Пар на ректификационную установку подается без стабилизации его параметров. Как известно, при подаче пара от внешних источников энергии (в основном, паровых котлов котелен) наблюдаются флуктуации давления парового потока. Это приводит к неравномерной нагрузке колонн по пару, неустойчивости в их работе, перерасходу энергии и снижению эффективности разделения.

В данном способе отсутствует согласование между общим расходом пара, поступающим на всю ректификационную установку в целом, и количеством пара, распределенным по отдельным колоннам, что также приводит к неустойчивой работе колонн и перерасходу энергии.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение выхода этилового спирта и качество его очистки.

Это достигается за счет того, что в способе получения этилового спирта, включающем очистку спирта-сырца от головных и промежуточных примесей в эпюрационной колонне, выделение из эпюрата ректификованного спирта в ректификационной колонне, концентрацию фракций сивушного масла в сивушной колонне, разгон головной фракции в разгонной колонне и окончательную очистку ректификованного спирта от метанола в колонне окончательной очистки, промежуточные примеси отбирают из эпюрационнной и ректификационной колонн, головные примеси отбирают из конденсаторов эпюрационной, ректификационной и колонны окончательной очистки, аккумулируют промежуточные и головные примеси по отдельности в буферных сборниках, посредством насосов подают в напорные емкости, из которых пропускают для подогрева через теплообменники, обогреваемые отводимой от ректификационной колонны лютерной водой, промежуточные примеси направляют в сивушную колонну, головные примеси направляют в разгонную колонну, погоны этилового спирта и сложных эфиров отбирают из конденсатора сивушной колонны и питают ими насадочную колонну, размещенную нижним торцом в конденсатном баке, погоны сложных эфиров, отбираемых из насадочной колонны, направляют в конденсатор разгонной колонны, а отводимым от насадочной колонны этиловым спиртом, питают колонну окончательной очистки, параметры пара, поступающего на ректификационную установку, стабилизируют посредством регулятора давления пара, установленного на общей магистрали, а параметрами пара, поступающего на каждую колонну, управляют посредством регуляторов расхода пара, размещенных на магистралях перед каждой колонной и связанных с регулятором давления пара посредством управляющей системы.

Именно совокупность указанных существенных признаков предложенного изобретения позволяет достичь вышеуказанный технический результат.

Так, аккумулирование после отбора головных и промежуточных примесей по отдельности в буферных емкостях, подача их в напорные емкости и последующее питание самотеком разгонной и сивушной колонн обеспечивает равномерную и стабильную нагрузку по жидкости этих колонн. Подогрев жидкости, питающей вышеуказанные колонны в теплообменниках, обогреваемых лютерной водой, отводимой с ректификационной колонны, повышает эффективность разделения и снижает расход пара.

Отбор погонов этилового спирта и сложных эфиров с конденсатора сивушной колонны и их разделение в ректификационной колонне повышает выход основного продукта ректификации.

Регулировка поступающего на ректификационную установку парового потока посредством быстроходного регулятора давления позволяет стабилизировать входные газодинамические параметры, парировать броски давления во входной магистрали и обеспечивать тем самым постоянную нагрузку колонн по пару.

Размещение регуляторов расхода пара, время срабатывания которых превышает время срабатывания регулятора давления, на паропроводах каждой колонны позволяет осуществлять плавную регулировку параметров входного парового потока на каждую колонну при изменении режимов ректификации. Наличие управляющей системы, согласующей совместную работу регулятора давления и регуляторов расхода пара, обеспечивает изменение на необходимую величину общего входного потока пара в зависимости от суммарных изменений параметров паровых потоков, поступающих на каждую колонну в отдельности.

На чертеже представлена технологическая схема ректификационной установки, поясняющая предложенный способ.

Получение спирта-ректификата согласно заявленному способу осуществляется следующим образом.

Спирт-сырец и вода на гидроселекцию подаются в эпюрационную колонну 1, снабженную дефлегматором 2 и конденсатором 3.

Выделенные в колонне 1 в процессе эпюрации и гидроселекции головные примеси концентрируются в верхней части колонны 1, дефлегматоре 2, выводятся из конденсатора 3 в качестве головной фракции этилового спирта и направляются в сборник 19.

Погоны промежуточных примесей отбирают в верхней части колонны 1 из зоны их концентрирования и направляют в сборник 17. Из куба эпюрационной колонны 1 выводят очищенный от головных и промежуточных примесей эпюрат, которым питают ректификационную колонну 4, снабженную дефлегматором 5 и конденсатором 6.

В ректификационной колонне 4 производят отгонку и укрепление спирта, концентрирование компонентов сивушного масла, не выделившихся в эпюрационной колонне 1, и пастеризацию спирта - дополнительную его очистку от головных примесей и метанола за счет наличия тарелок над зоной отбора спирта.

С тарелок, расположенных ниже тарелки питания ректификационной колонны, производят отбор паров сивушного масла, которые направляют на конденсатор паров сивушного масла - и далее в сборник 17. С тарелок, расположенных выше тарелки питания, отбирают крепкий сивушный спирт и также направляют в сборник 17. Ректификованный спирт отбирается с одной из тарелок гребенки отбора верхней части ректификационной колонны 4 и направляются в колонну окончательной очистки 7.

Из конденсатора 6 производят отбор непастеризованного спирта, содержащего головные примеси, и направляются в сборник 19.

Колонна окончательной очистки 7 снабжена дефлегматором 8 и конденсатором 9. Колонна окончательной очистки 7 работает в режиме эпюрации, в ней осуществляется дополнительная очистка спирта от головных примесей и метанола. Спирт из ректификационной колонны 4 поступает на тарелку питания колонны окончательной очистки 7. Из конденсатора 9 производят отбор эфироальдегидометанольной фракции и направляют в сборник 19, а освобожденный от примесей этиловый ректификованный спирт выводят из выварной части колонны окончательной очистки 7 в сборник готовой продукции.

Сивушная колонна 10 снабжена дефлегматором 11 и конденсатором 12. Питание сивушной колонны 10 осуществляется из напорной емкости 18 через теплообменник 13, обогреваемый лютерной водой. Сивушное масло из сивушной колонны 10 отбирается по мере его накопления в аккумуляторной царге, направляется в маслопромыватель и из него - в сборник сивушного масла. Этиловый спирт и сложные эфиры, поступившие с сивушными погонами, концентрируются в верхней части сивушной колонны 10, отбираются из конденсатора 12 и направляются на повторную очистку в насадочную колонну 30.

Разгонная колонна 14 предназначена для увеличения выхода на ректификационной установке основной продукции путем разгонки головной фракции этилового спирта и снабжена дефлегматором 15 и конденсатором 16. Питание разгонной колонны 14 осуществляется из напорной емкости 20 через теплообменник 21, обогреваемый лютерной водой, поступаемой от ректификационной колонны 4. Метанол вместе с эфирами и альдегидами накапливается в верхней части разгонной колонны 14 и периодически отбирается из конденсатора 16. Выделенный из головной фракции этанол перемещается в выварную камеру разгонной колонны 14 и непрерывно отводится в емкость для спирта-сырца.

Обогрев всех колонн ректификационной установки осуществляется через выносные кипятильники 24, 25, 26, 27, 28. Конденсат пара, образующийся в процессе обогрева колонн, собирается в конденсатном баке 29. Температура конденсата в конденсатном баке 29 колеблется в пределах 95-97°С. Тепловую энергию конденсата можно использовать для обогрева дополнительной колонны, например насадочной колонны 30, разместив ее нижним торцом в конденсатном баке 29. Погоны сложных эфиров, отбираемые из насадочной колонны 30, направляют на конденсатор 16 разгонной колонны 14, а отводимым от насадочной колонны 30 этиловым спиртом питают колонну окончательной очистки 7. Тем самым увеличивается выход основного продукта за счет дополнительной разгонки погонов этилового спирта и сложных эфиров, при этом не требуются дополнительные источники энергии, необходимые для разделения.

На входной магистрали, подводящей пар из котельной к ректификационной установке, перед гребенкой 23 установлен быстроходный регулятор давления 22, например, типа ЭР 98.170.000-0-02ПС, парирующий броски давления и стабилизирующий параметры входного потока.

На трубопроводах, подводящих пар к каждой колонне, размещены регуляторы расхода 31, 32, 33, 34, 35, например, типа ЭН.3309-142.7010-0, связанные с регулятором давления 22 посредством управляющей системы, например, МС-УР-3000 (на схеме не показана). Регуляторы расхода 31, 32, 33, 34, 35 имеют меньшее время срабатывания, чем регулятор давления 22 и осуществляют плавную регулировку подачи пара на каждую колонну при изменении режима работы колонны. Управляющая система, функционально объединяющая регуляторы расхода и регулятор давления, обеспечивает согласование общего расхода пара на ректификационную установку в целом и индивидуального расхода пара в каждую колонну. При уменьшении или увеличении расхода пара на одну или несколько колонн, на такую же величину изменяется общее количество пара, поступающего на ректификационную установку.

Изобретение позволяет получить высокий выход качественного этилового спирта за счет стабилизации питания ректификационной установки по пару, стабилизации питания отдельных колонн по пару и жидкости, повышения устойчивости работы колонн и ректификационной установки в целом.

Использование вторичного тепла, в частности лютерной воды, отводимой от ректификационной колонны, для подогрева исходной питающей жидкости колонн повышает эффективность разделения и снижает его энергоемкость.

Установка дополнительной колонны насадочного типа, также работающей за счет энергии вторичного тепла, позволяет увеличить выход основного продукта ректификации в результате разгона погонов этилового спирта и сложных эфиров без дополнительных энергозатрат.

Реализация данного способа позволяет увеличить выход основного продукта до 98%, т.е. выше среднеотраслевого, расход пара при этом составляет 28 кг/дал, что значительно ниже среднеотраслевого значения.

Источники информации

1. Патент РФ №2126286, кл. В 01 D 3/14, 1999 г.

2. Патент РФ №2172201, кл. В 01 D 3/14, 2001 г.

Формула изобретения

Способ получения этилового спирта, включающий очистку спирта-сырца от головных и промежуточных примесей в эпюрационной колонне, выделение из эпюрата ректификованного спирта в ректификационной колонне, концентрацию фракций сивушного масла в сивушной колонне, разгон головной фракции в разгонной колонне и окончательную очистку ректификованного спирта от метанола в колонне окончательной очистки, отличающийся тем, что промежуточные примеси отбирают из эпюрационной и ректификационной колонн, головные примеси отбирают из конденсаторов эпюрационной, ректификационной и колонны окончательной очистки, аккумулируют промежуточные и головные примеси по отдельности в буферных сборниках, посредством насосов подают в напорные емкости, из которых пропускают для подогрева через теплообменники, обогреваемые отводимой от ректификационной колонны лютерной водой, промежуточные примеси направляют в сивушную колонну, головные примеси направляют в разгонную колонну, погоны этилового спирта и сложных эфиров отбирают из конденсатора сивушной колонны и питают ими насадочную колонну, размещенную нижним торцом в конденсатном баке, погоны сложных эфиров, отбираемых из насадочной колонны, направляют в конденсатор разгонной колонны, а отводимым от насадочной колонны этиловым спиртом питают колонну окончательной очистки, параметры пара, поступающего на ректификационную установку, стабилизируют посредством регулятора давления пара, установленного на общей магистрали, а параметрами пара, поступающего на каждую колонну, управляют посредством регуляторов расхода пара, размещенных на магистралях перед каждой колонной и связанных с регулятором давления пара посредством управляющей системы.

РИСУНКИРисунок 1