Установка периодического действия для получения этилового ректификованного спирта

Полезная модель предназначена для выработки этилового ректификованного спирта из спиртосодержащего сырья периодическим способом и может быть использована в спиртовом производстве. Задачей полезной модели является разработка конструкции установки периодического действия для получения ректификованного этилового спирта, обеспечивающей совмещение во времени стадии отбора эфиро-альдегидной фракции и стадии получения ректификованного спирта. Технический результат достигается тем, что в установке периодического действия для получения ректификованного спирта, состоящей из куба-испарителя, дефлегматора, делителя флегмы и сборника дистиллята установлена ректификационная колонна, состоящая из двух секций, между которыми расположена емкость большого объема, связанная технологическими трубопроводами с обеими секциями колонны.

Полезная модель предназначена для выработки этилового ректификованного спирта из спиртосодержащего сырья периодическим способом и может быть использована в спиртовом производстве.

Известна установка периодического действия для получения ректификованного спирта (Пат. 2106176 РФ, опубл. 10.03.98. Константинов Е.Н., Мамин В.Н. «Способ ректификации спиртовой бражки»), состоящая из укрепляющей и исчерпывающей ректификационных колонн, снабженных кубами-испарителями, общим конденсатором-холодильником для конденсации паров, отводимых из верхней части колонн, и рефлюксной емкости, соединенной трубопроводами с конденсатором-холодильником и укрепляющей колонной. Работа установки осуществляется следующим образом. Загруженное в куб-испаритель укрепляющей колонны исходное сырье нагревается до температуры кипения. Образовавшиеся пары укрепляются в укрепляющей колонне, которая орошается на стадии эпюрации конденсатом из рефлюксной емкости, в которой накапливается эфиро-альдегидная фракция, а на стадии получения ректификованного спирта - конденсатом из конденсатора-холодильника, минуя рефлюксную емкость. На стадии получения спирта жидкость из верхней укрепляющей колонны направляется в верхнюю часть исчерпывающей колонны, где осуществляется отгонка из нее оставшихся примесей. Пары из верхней части исчерпывающей колонны подаются в конденсатор-холодильник, а из куба-испарителя этой колонны отбирается ректификованный этиловый спирт.

Недостатком этой установки является сложность управления процессом разделения сырья из-за необходимости изменения во времени параметров технологического режима, что требует высокой квалификации обслуживающего

персонала и может сказаться на качестве получаемого продукта.

Наиболее близкой к заявляемой из известных установок является кубовая установка, устройство, схема и описание которой приведены в источнике: Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973, - С.485. Установка состоит из снабженного нагревательным устройством куба-испарителя, расположенной над ним ректификационной колонны, дефлегматора, связанного технологическим трубопроводом с верхней частью колонны, делителя флегмы, холодильника и сборника дистиллята.

Получение ректификованного спирта на такой установке осуществляется следующим образом. Спиртосодержащее сырье загружают в куб-испаритель, где оно подогревается до кипения. Образовавшиеся пары поступают в нижнюю часть ректификационной колонны. Поднимаясь вверх по колонне пары обогащаются легколетучими компонентами за счет взаимодействия со стекающей вниз по колонне флегмой. Пары из верхней части колонны направляются в дефлегматор, где они конденсируются. Полученный конденсат с помощью делителя флегмы разделяют на флегму и дистиллят. Флегму возвращают в верхнюю часть колонны, а дистиллят охлаждают в холодильнике и направляют в сборники дистиллята. Процесс получения ректификованного спирта осуществляется в две стадии. В начале процесса (на первой стадии), когда содержание легколетучих примесей в дистилляте высокое, его отбирают в отдельный сборник в качестве эфиро-альдегидной фракции (ЭАФ). Когда содержание примесей в дистилляте снизится до требуемого предела, его начинают отбирать в другой сборник в качестве ректификованного этилового спирта. С течением времени, когда труднолетучие примеси начинают проникать в дистиллят, отбор спирта прекращают.

Недостатком этой установки является то, что для получения высококачественного этилового спирта колонна должна работать при больших

значениях флегмового числа, то есть при малых расходах дистиллята. Это значительно увеличивает длительность процесса разделения, что связано с большими эксплуатационными затратами.

Задачей полезной модели является разработка конструкции установки периодического действия для получения ректификованного этилового спирта, обеспечивающей уменьшение времени процесса разделения в пересчете на 1 м³ получаемого спирта (удельных затрат времени).

Техническим результатом полезной модели является то, что в установке периодического действия для получения ректификованного спирта, состоящей из куба-испарителя, ректификационной колонны, дефлегматора, делителя флегмы, холодильника и сборника дистиллята, установлена ректификационная колонна, состоящая из двух секций, между которыми расположена емкость большого объема, связанная технологическими трубопроводами с обеими секциями колонны.

Технический результат достигается совмещением во времени стадии отбора ЭАФ и стадии получения ректификованного спирта.

Сокращение длительности процесса получения ректификованного спирта обеспечивается тем, что исходное сырье, в отличие от установки-прототипа, загружается не в куб-испаритель, а в емкость, расположенную между секциями ректификационной колонны. По мере отбора ЭАФ жидкость, находящаяся в емкости, освобождается от легколетучих примесей. При этом труднолетучие примеси сосредоточиваются в нижней секции колонны. Через некоторое время жидкость, находящаяся в емкости, расположенной между секциями колонны, начинает удовлетворять требованиям ГОСТ Р 51652-2000 «Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья».

Таким образом, если в установке-прототипе процесс разделения исходного сырья осуществляется в две стадии, то в заявляемой установке - в одну стадию. В установке-прототипе на первой стадии в качестве дистиллята отбирается ЭАФ, а на второй стадии отбирается ректификованный

спирт, но также в качестве дистиллята. В заявляемой установке стадия отбора в качестве дистиллята ЭАФ обеспечивает одновременное получение ректификованного спирта в емкости, расположенной между секциями ректификационной колонны. Это приводит к значительному сокращению времени процесса разделения исходного сырья.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели, позволяет достичь желаемого технического результата.

На чертеже (фиг.1) представлена схема установки периодического действия для получения ректификованного спирта из спиртосодержащего сырья, состоящая из куба-испарителя 1, нижней секции ректификационной колонны 2, емкости 3, верхней секции ректификационной колонны 4, дефлегматора 5, делителя флегмы 6, холодильников 7-9, сборника дистиллята 8, сборника ректификованного спирта 10, технологических трубопроводов.

Заявляемая установка работает следующим образом. Исходное жидкое спиртосодержащее сырье загружают в емкость 3, где за счет теплоты от внешнего источника оно подогревается до кипения. Образующиеся при кипении пары поступают под нижнюю тарелку верхней секции ректификационной колонны 4. Поднимаясь вверх по колонне пары обогащаются легколетучими примесными компонентами за счет взаимодействия со стекающей вниз флегмой, которая обедняется легколетучими примесными компонентами. Пары с верхней тарелки секции 4 направляются в дефлегматор 5, где они полностью конденсируются. Полученный конденсат с помощью делителя флегмы 6 разделяется на флегму, возвращаемую на верхнюю тарелку секции 4 и дистиллят, представляющий собой эфиро-альдегидную фракцию. Эфиро-альдегидная фракция охлаждается в холодильнике 7 и направляется в сборник дистиллята 8.

Одновременно с вышеизложенным часть кипящей жидкости из емкости 3 поступает на верхнюю тарелку нижней секции ректификационной

колонны. Стекая вниз по колонне жидкость обогащается труднолетучими примесными компонентами за счет взаимодействия с поднимающимся из куба-испарителя 1 паром. Жидкость с нижней тарелки секции 2 направляется в куб-испаритель 1, где за счет теплоты от внешнего источника поддерживается в состоянии кипения. Образующиеся при кипении пары поступают под нижнюю тарелку нижней секции. Поднимаясь вверх по колонне они обедняются труднолетучими примесными компонентами и с верхней тарелки секции 2 направляются в емкость 3.

Через некоторое время жидкость, находящаяся в емкости 3, начинает соответствовать требованиям ГОСТа Р 51652-2000 «Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья». Это обеспечивается тем, что легколетучие примеси выводятся из верхней части верхней секции колонны 3 в виде эфиро-альдегидной фракции, а труднолетучие примесные компоненты сосредоточиваются в нижней секции и в кубе-испарителе 1.

После того как достигнут требуемый состав жидкости в емкости 3, жидкость из емкости 3 через холодильник 9 направляется в сборник ректификованного спирта 10.

На установке-прототипе при переработке 8 м³ спиртосодержащего сырья крепостью 35% об. и содержащего 20 примесей в колонне с 80 тарелками при флегмовом числе 30 получают 0,4 м³ ректификованного спирта первого сорта и 1,7 м ³ спирта сорта «Высшая очистка». При этом длительность процесса разделения равна 86,7 часа. В пересчете на 1 м ³ получаемого спирта время разделения составляет 41,3 часа.

На предлагаемой установке при переработке такого же объема сырья в колонне, нижняя секция которой имеет 50 тарелок, а верхняя 30 тарелок при работе с тем же флегмовым числом в емкости получают 1,1 м³ спирта сорта «Высшая очистка». При этом длительность процесса разделения равна 32,7 часа. В пересчете на 1 м³ получаемого спирта время разделения составляет 29,7 часа, то есть на 40% меньше, чем на установке-прототипе.

Установка периодического действия для получения спирта из спиртосодержащего сырья, включающая куб-испаритель, ректификационную колонну, дефлегматор, делитель флегмы, холодильник и сборник дистиллята, отличающаяся тем, что ректификационная колонна содержит две секции с установленной между ними емкостью для загрузки исходного сырья и отвода спирта в сборник ректификованного спирта через дополнительно установленный холодильник по окончании процесса разделения.