Проект брагоректифікаційного відділення спиртового заводу потужністю 6000 дал спирту ректифікованого на добу

Вище були розглянуті принципові схеми брагоректифікаційних установок, які складаються тільки з основних колон. Включення додаткових колон (остаточної очистки й сивушної) не залежить від принципу дії установки. З метою збільшення виходу ректифікованого спирту було запропоновано і

 реалізовано на більшості спиртових заводів додаткове встановлення колони для розгонки головної фракції (розгінна колона), що дало можливість заводам зменшити відбір побічного продукту (головної фракції) з 3 ... 5 % до

 

 

 

 

0,1...0,2 %, при цьому відповідно збільшився вихід ректифікованого спирту.

На вітчизняних спиртових  заводах за типові прийняті брагоректифікаційні  установки непрямої та напівпрямої  дії (названі авторами побічно-прямотечій-ними). Установки непрямої дії стабільні в роботі, легкі в керуванні та регулюванні, на них одержують спирт високої якості. Побічно-протитечійні установки більш складні в експлуатації, але приблизно на 10...15 % менше споживають гріючої пари та холодної води.

Найбільшого розповсюдження одержали триколонні установки. Машинобудівні заводи поставляють також чотириколонні установки (з додатковою колоною остаточної очистки) продуктивністю 1000, 1500 і 2000 дал спирту на добу та п'ятиколонні (з двома додатковими колонами - остаточної очистки й сивушної) продуктивністю 3000 і 6000 дал/добу. На заводах середньої та великої потужності як додаткову (4-ту, або 5-ту) застосовують колону для виділення спирту з головної фракції (розгінну колону).

Одним і зефективних  шляхів зниження енерговитрат являються  браго ректифікаційні установки,що працюють під вакуумом. В установка такого типу одна чи декілька колон працюють під тиском нижче атмосферного. В таких умовах найбільш ефективним являється багаторазове використання тепла.

Вакуумні браго ректифікаційні установки ,як правило,створювалися на базі установок непрямої дії в  двох варіантах.

По першому варіанту під розрідженням працює бражна колона (іноді і епюраційна) і обігрів  її здійснюється за рахунок тепла конденсації спиртової пари ректифікаційною колоною.

По другому варіанті під розрідженням працює ректифікаційна колона (іноді і епюраційна) і обігрівається зарахунок тепла бражної колони.

Вакуумні установки  дозволяють зменшити розхід пари і  води на 35-45%. Звичайний розхід пари і води в кількості відповідно 30-35 кг і 0,3-0,4 м³  на 1 дал спирту. Додатковий розхід електроенергії на створення вакууму невеликий – близько 0.1 – 0,2 кВтч/дал.

Існують дві противоположні думки про переваги того чи іншого варіанту.

Деякі рахують, що робота бражної колони під розрідженням краще, оскільки в цих умовах в  значній мірі виключається створення  в ній нових летких домі шків, що позитивно впливає на якість спирту. Вміст ефірів, альдегідів і кислот в бражному дистиляті і єпюраті різко зменшується, покращується аналітичні і дегустаційні показники спирту.

Інші рахують таку гіпотезу необміркованою,оскільки низька концентрація спирту в бражній колоні не дозволяє інтенсивному утворенню нових домішків. Іхня думка така,що хімічні процеси протікають більш інтенсивно в епюраційній і ректифікаційній колоні, де є зони високх концентрацій спирту, альдегідів та інших домішків. Тому краще експлуатувати при пониженому тиску ректифікаційну і епюраційну колони. 

 

 

 

 

 

Таблиця 2.1- Порівняльна характеристика брагоректифікаційних установок

 

Тип БРУ	Переваги	Недоліки	Особливості
Прямої дії	1. Теплота гріючої пари використовується  дворазово. 2. Свіжа гріюча пара вводиться  тільки у нижню частину бражної колони, а епюраційна і спиртова колони обігріваються водно-спиртовою парою, що виходить з верхньої частини бражної колони. 3. У бражну колону подають  бражку звільнену від головних домішок (епюровану) і флегму, яка надходить із спиртової колони. Таким чином, у бражній колоні відбувається спільне вилучення спирту з бражки і флегми. 4. Була розроблена видозмінена  схема установки, в якій передбачено роздільне виділення спирту з бражки і флегми (барда не розбавляється з лютерною водою).	1. Концентрація сухих речовин у барді при одноразовій подачі свіжої гріючої пари знижується за рахунок розбавлення її лютерною водою, що утворюється після вилучення спирту з флегми. 2. При використанні видозміненої  схеми установки прямої дії  потрібне введення гріючої пари  у нижню (відгінну) частину спиртової колони. 3. Колони зв’язані між собою  рідинними і паровими потоками, що ускладнює регулювання їх роботи.	Особливість установки такої дії полягає у живленні спиртової колони спиртово-водяною парою, що виходить безпосередньо з бражної колони.
Непрямої (побічної) дії	1. Колони зв’язані між собою  тільки рідинними потоками, що полегшує регулювання їх роботи. 2. Стабільні у роботі, надійні  у регулюванні їх роботи. 3. Одержання спирту високої якості.	1. Відбір головної фракції по  відношенню до виробленого спирту становить 2-3%. 2. Нижчий вихід спирту у порівнянні  з некласичною установкою непрямої дії.	Принципова особливість установок непрямої дії – попереднє вилучення з бражки спирту й супутніх йому домішок, в результаті чого одержують спирт-сирець (бражний дистилят), який в рідкому вигляді направляється в епюраційну колону, а потім у спиртову для очистки. Спиртово-водяна пара, що виходить із бражної колони, надходить в конденсатор. В епюраційну колону подається спиртово-водяний (бражний) дистилят, який надходить з конденсатора.
Напівпрямої (періодичної) дії	1. Приблизно на 10-15% споживають менше гріючої пари та холодної води.	1. Більш складні в експлуатації.	Живлення епюраційної колони відбувається не бражним дистилятом, а спиртово-водяною парою, яка виходить безпосередньо з бражної колони.
Установки, що працюють під р озрідженням	1. Зниження енерговитрат при брагоректифікації. 2. Багаторазове використання теплоти гріючої пари. 3. На вакуумних установках питомі  витрати пари та води на 30-40% нижчі в порівнянні з витратами типових установок непрямої дії.	1. Більш складні за апаратурним  оформлення та в експлуатації: потрібна більш жорстка і надійна система автоматизації для підтримання заданого технологічного режиму.	Такі установки, як правило, створюються на базі апаратів непрямої дії за двома варіантами: за першим варіантом під розрідженням працює бражна колона (іноді епюраційна), обігрівається вона за рахунок теплоти конденсації спиртової пари
			(іноді сивушної колони); за другим варіантом передбачається дія спиртової  колони (іноді епюраційної), а обігрівається  вона за рахунок теплоти спиртово-водяної  пари, що виходить з бражної  колони. За енергетичними показниками другий варіант має перевагу, тому що при експлуатації спиртової колони під розрідженням азеотропна точка спиртово-водяного розчину зсувається у сторону більш високих концентрацій спирту, внаслідок чого можна працювати при розчину зсувається у сторону більш  високих концентрацій спирту, внаслідок чого можна працювати при меншому флегмовому числі, а отже з меншими витратами пари.

 

Таблиця 2.2.- Орієнтовані  витрати пари (кг) і води (м) на БРУ (на 1 дал безводного спирту, отриманого з брагоректифікапійної установки)

 

Брагоректифіка-ційні  колони	Вищої очистки		”Люкс“
	пара, кг	вода, м3	пара, кг	вода, м³
Непрямої дії:
Бражна	18-22	0,05-0,1	18-20	0,05-0.1
Епюраційна	8-10	0,095-0,1	10-12	0,1-0,12
Спиртова	20-24	0,2-0,24	28-30	0,28-0,3
Сивушна	3-3	0,035-0,05	3-4	-
Розгінна	2,5-3	0,03-0,035	3-4	0,035-0,05
Кінцевої очистки	3-4	0,04-0,05	4-5	0,03-0,06
Сумарні втрати для типової БРУ	56	0,44	62	0,52
3 додатковими колонами	67	0,575	69	0,68
Прямої дії:
Бражна	32	-	35	-
Епюраційна	-	0,07-0,08	-	0,08-0,09
Спиртова	-	0,08-0,09	-	0,09-0,21
Сумарні витрати	32	0,17	35	0,19
Напівпрямої дії:
Бражна	24-25	-	27-28	-
Епюраційна	-	0,1-0,12	-	0,14-0,15
Спиртова	16-17	0,22-0,23	21-22	0,24-0,25
Сумарні витрати	42	0,35	50	0,4
Установка під малим вакуумом
Бражна	25	--	27	--
Епюраційна	1,5	0,1-0,15	1,5	0,12
Ректифікаційна	1,5	0,2-0,25	1,5	0,3-0,35
Сумарні витрати	28	0,4	30	0,53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для кращого ознайомлення з процесами  ректифікації,розглянемо кожну ректифікаційну колону детальніше.

 

2.2.1 Бражна  колона

Колона призначена для  видалення із бражки спирту з  леткими  домішками шляхом багаторазового їх випарювання з подальшою конденсацією парів. Діаметр колони залежить від потужності виробництва.

 

Таблиця- 2.3 Діаметр  бражних колон в залежності від  потужності виробництва.

 

Потужність,дал/доб.	2000	3000	6000
Діаметр колони,мм	1400	1600	2000

 

Бражна колона повинна  бути оснащена: піновловлювачем, підігрівачем бражки,сепаратором бражки, фонарем, конденсатором, бардорегулятором, пробним  холодильником, вакуум-переривачем. Бражна колона складається з 23 одноковпачкових  тарілок,допускається і більше.Відстань між тарілками складає 280 мм для колон потужністю до 3000 дал/доб і 500 мм для колон потужністю 3000 дал/доб і більше.

Робота бражної колони відбувається наступним чином. Бражка подається насосом в підігрівач, де нагрівається парами водно-спиртової рідини і виводиться в сепаратор. В сепараторі від бражки відділяються пари, призначенні для подальшої переробки в спиртовловлювачі і епюраційнійній колоні. Із сепаратора бражка самопливом поступає на тарілку живлення 23.В нижню частину БК подають пару,які рухаються по колоні вверх, врезультаті чого леткі компоненти бражки через піно вловлювач виводяться в підігрівач. Більша частина парів конденсується, нагріваючи бражку,а конденсат водно-спиртових парів самопливом переливається в епюраційну колону. Несконденсовану частину парів направляють в ЕК чи спиртовловлювач через конденсатор. Барда виходить з колони через бардорегулятор. Визначення вмісту спирту в барді здійснюється за спеціальною методикою, для чого відбирають пари барди за допомогою пробного холодильника. Вакуум-переривачі забезпечують зберігання цілісності колони при збільшенні тиску чи утворенні вакууму.                           

При постійному надходженні  бражки режим роботи колони регулюють  зміною подачі до неї пари й води в конденсатори. При цьому прагнуть,щоб була досягнена  максимально можлива концентрація спирту в бражному дистиляті,а втрати спирту з бардою не перевищували норми (0,015 об.%).За таких умов витрата пари буде мінімальною. Зі збільшенням кількості пари зменшується концентрація спирту в барді й бражному дистиляті, підвищується температура на тарілці живлення.

При правильному регулюванні  подачі води у конденсатори (послідовно в 

 

 

додатковий і основний), гарячою залишається лише нижня  третина додаткового конденсатора. Температура води,що відходть від нижнього

конденсатора повинна бути 60…65С. Зниження температури свідчить про  недостатню поверхню теплопередачі  конденсатора або його забруднення.

Подачу пари в колону звичайно регулюють за непрямими  показниками – тиском у кубі колони. Проте правильно здійснювати регулювання за перепадом тиску ,тобто тиском у нижній і верхній частинах колони. Перепад має бути 8…15 кПа.

За втратами спирту з  бардою слідкують по температурі  в нижній частині колони. Більш  показова температура над третьою тарілкою, рахуючи знизу. Для контролю встановлюють мало інерційний термометр з ціною поділки шкали не більше 1С. Нормальна температура у нижній частині колони не виключає необхідності систематично слідкувати за вмістом спирту за допомогою пробного холодильника.

Важливі показники роботи бражної колони – температура  над тарілкою живлення й температура  бражки, що надходить у колону. Перша  в значній мірі визначається ступенем завантаження колони бражкою: при недостатньому завантажені температура підвищується, отже надмірно витрачається пара, знижується концентрація спирту в бражному дистиляті. Температура на верхньою тарілкою в залежності від концентрації спирту в бражці змінюється в межах 92…94 С. При зниженні температури можуть бути наднормативні втрати спирту з бардою,при підвищенні – збільшуються витрата граючої пари. Як правило, по температурі над тарілкою живлення регулюють подачу бражки в колону.

Температура, що нажходить  в колону повинна бути 80…87С; більш  низька температура може вказувати на недостатню площу поверхні теплопередачі підігрівача бражки або її забруднення,а в деяких випадках на малу швидкість руху бражки в труба підігрівача ( вона має бути неменше 0,3 м/с).

 

2.2.2 Епюраційна  колона

 Забезпечує видалення із суміші спирту і летких домішок,отриманих при перегонці бражки, головних домішок і виведення їх в концентраційну колону. Її виготовляють з сталі або міді. Кількість тарілок може коливатися від 39 і більше багатоковпачкових тарілок, встановлених в семи царгах. Відстань між тарілками 170 мм. Діаметр колони і кількість ковпачків на тарілках залежить від її потужності.

 

Таблиця-2.4  Діаметр епюраційної колони і  кількість ковпачків на тарілках в залежності від потужності.

 

Потужність,дал/добу	2000	3000	6000
Діаметр колони,мм	1000	1200	1500
Кількість ковпачків  на тарілках,мм	48	62	108