Установка периодического действия для получения этилового ректификованного спирта из эфиро-альдегидной фракции
Полезная модель предназначена для выработки этилового ректификованного спирта из эфиро-альдегидной фракции 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-альдегидного конценрата 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, при этом нижняя секция снабжена штуцером для отвода фракции труднолетучих примесей в отдельный сборник через дополнительно установленный холодильник, а между секциями колонны установлена емкость для загрузки сырья, соединенная для отвода спирта через дополнительно установленный холодильник со сборником ректификованного спирта.
Полезная модель предназначена для получения этилового ректификованного спирта из эфиро-альдегидной фракции и может быть использована в спиртовом производстве.
Известна установка непрерывного действия для получения ректификованного спирта из эфиро-альдегидной фракции (А.С. №309042, Б.И. №22, опубл. 09.07.71 Цыганков П.С. «Установка для выделения этилового спирта из эфиро-альдегидной фракции»), содержащая эпюрационную колонну для эпюрации из эфиро-альдегидной фракции и освобождения спирта от основной массы головных примесей, декантатор, сообщенный с этой колонной для отделения концентрированной эфиро-альдегидной фракции от флегмы, снабженный патрубком для подачи воды на гидроселекцию, ректификационную колонну, дефлегматоры и конденсаторы к этим колоннам, и теплообменник на входе эфиро-альдегидной фракции на эпюрацию, дополнительную эпюрационную колонну с дефлегматором и конденсатором для окончательного освобождения спирта от эфиров, альдегидов и прочих примесей, расположенную между эпюрационной и ректификационной колоннами, при этом теплообменник установлен на входе эфиро-альдегидной фракции на эпюрацию и связан трубопроводом с дефлегматором и конденсатором дополнительной эпюрационной колонны.
Недостатком этой установки является то, что при переработке сырья различного качества, когда существенно изменяется состав эфиро-альдегидной фракции, она требует постоянной переналадки и сложного регулирования технологического процесса.
Наиболее близкой к заявляемой из известных установок является кубовая установка периодического действия, 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. Эфиро-альдегидную фракцию (ЭАФ) загружают в куб-испаритель, где она 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-альдегидного концентрата (ЭАК). 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 из ЭАФ, обеспечивающей совмещение во времени стадий отбора ЭАК и стадии получения ректификованного спирта.
Технический результат достигается тем, что в установке периодического действия для получения ректификованного спирта из ЭАФ, состоящей из куба-испарителя, ректификационной колонны, дефлегматора, делителя флегмы, холодильника и сборника дистиллята, установлена ректификационная колонна, состоящая из двух секций, при этом нижняя секция снабжена штуцером для отвода фракции труднолетучих примесей в отдельный сборник через дополнительно уставленный холодильник, а между секциями колонны установлена емкость для загрузки сырья, соединенная для отвода спирта через дополнительно установленный холодильник со сборником ректификованного спирта.
Сокращение длительности процесса получения ректификованного спирта обеспечивается тем, что исходная ЭАФ, в отличие от установки-прототипа, загружается не в куб-испаритель, а в емкость, расположенную между секциями ректификационной колонны. Одновременно с отбором ЭАК в качестве дистиллята из нижней секции колонны в качестве бокового погона осуществляется отвод фракции труднолетучих примесей (ФТП). По мере отбора ЭАК и ФТП жидкость, находящаяся в емкости, освобождается и от легколетучих и от труднолетучих примесей. 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 исходной ЭАФ осуществляется в две стадии, то в заявляемой установке - в одну стадию. В установке-прототипе на первой стадии в качестве дистиллята отбирается ЭАК, а на второй стадии отбирается ректификованный спирт, но также в качестве дистиллята. В заявляемой установке стадия
отбора в качестве дистиллята ЭАК и в качестве бокового погона нижней секции колонны ФТП обеспечивает одновременное получение ректификованного спирта в емкости, расположенной между секциями ректификационной колонны. Это приводит к значительному сокращению времени процесса разделения исходной ЭАФ.
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 эфиро-альдегидной фракции, 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, 11, сборников ЭАК, ректификованного спирта и ФТП 8, 10, 12, технологических трубопроводов.
Заявляемая установка работает следующим образом.
Исходную эфиро-альдегидную фракцию загружают в емкость 3, где за счет теплоты от внешнего источника она 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-альдегидный концентрат. Эфиро-альдегидный концентрат 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. При этом из средней части нижней секции колонны 2 через холодильник 11 в сборник 12 отводится фракция труднолетучих примесей.
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 примесные компоненты выводятся из верхней части верхней секции колонны 3 в виде эфиро-альдегидного концентрата, а труднолетучие компоненты выводятся из нижней секции в виде фракции труднолетучих примесей.
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 м 3 ЭАФ с концентрацией этанола 90% об. и содержащего 13 примесей в колонне с 80 тарелками при флегмовом числе 30 получают 2,54 м3 ректификованного спирта. При этом длительность процесса разделения равна 221,5 часа. В пересчете на 1 м3 получаемого спирта время разделения составляет 87,2 часа.
На предлагаемой установке при переработке такого же объема ЭАФ в колонне, нижняя секция которой имеет 35 тарелок, а верхняя 45 тарелок при работе с тем же флегмовым числом в емкости получают 1,92 м3 ректификованного спирта. При этом длительность процесса разделения равна
112,5 часа. В пересчете на 1 м3 получаемого спирта время разделения составляет 58,6 часа, то есть на 33% меньше, чем на установке-прототипе.
Установка периодического действия для получения спирта из эфиро-альдегидной фракции, включающая куб-испаритель, ректификационную колонну, дефлегматор, делитель флегмы, холодильник и сборник эфиро-альдегидного концентрата, отличающаяся тем, что ректификационная колонна содержит две секции, при этом нижняя секция снабжена штуцером для отвода фракции труднолетучих примесей в отдельный сборник через дополнительно установленный холодильник, а между секциями колонны установлена емкость для загрузки сырья, соединенная для отвода спирта через дополнительно установленный холодильник со сборником ректификованного спирта.
