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

 

 

 

До допоміжного обладнання епюраційної колони відносять: виносний кип’ятильник, дефлегматор, конденсатор, фонарь, вакуум-переривач,термометром  у кубовій частині, краном для  відбору епюрату. Виносний кип’ятильник дозволяє покращити якість спирту при використанні неякісної води для виготовлення пари. Виносний кип’ятильник являє собою одноходовий кожухотрубний теплообмінник,а дефлегматор – багато західний кожухотрубний теплообмінник. В якості конденсатора краще всього використовувати нерозбірний пластинчастий теплообмінник.

Для епюраційної колони основні критерії хорошої роботи – достатньо повне видалення  головних і, по можливості, верхніх  проміжних і кінцевих домішок; високий  ступінь концентрування виділенних домішок при мінімальних витратах пари і води.

Водно-спиртова суміш  від бражної колони самопливом поступає на тарілку живлення ЕК (20- чи 28-му тарілки). В нижню частину колони подають пару, створений за рахунок виносного кип’ятильника, яка рухається вверх по колоні, забезпечуючи виніс головної фракції в дефлегматор. Передбачено також пряме введення гострої пари через регулюючий клапан в

колону через барботер або закритий обігрів через виносний кип’ятильник з

колектора. Частина парів  головної фракції конденсується і зливається на верхню тарілку епюраційної колони. Несконденсовані пари з дефлегматора виводять через конденсатор в концентраційну колону (чи на склад)

спиртовловлювач, або назад в  епюраційну колону. В нижній частині  колони збирається водно-спиртова ріднина, звільненна від голофної фракції, самопливом через ротаметр поступає на тарілку живлення ректифікаційної колони.

Повноту видалення головних домішків визначають за вмістом альдегідів в епюраті.Головні домішки представленні  переважно оцтовим альдегідом, муриштноетиловим, оцтовоетиловимі оцтовометиловими ефірами. Проте вихідний продукт може містити в собі й інші головні домішки,будуть важко виділятися масляний альдегід, триетиламін і дуже важко – диацетил та кротоновий альдегід.

По висоті колони головні домішки швидко концентруються,в той час як проміжні домішки мають в концентраційній частині колони максимуми накопичування. Концентраційна частина може істотно впливати на відгінну частину колони,коли вона буде перенасиченна головними домішками. З головних домішків оцтовоетиловий ефір має найменший ступінь концентрування,отже ним буде насичена колона і він визначить відбір головної фракції.

Проміжні домішки типу ізовалеріаноетиловий і ізомасляноетиловий відносяться до верхніх, бо зона концентрування їх збігається із зоною концентрованого спирту. Верхні проміжні домішки бажано повністю вділити в епюраційній колоні, зробити це в ректифікаційній колоні маже неможливо через збіг зони їх концентрування із зоною відбору ректифікованого пастеризованого спирту. 

З метою покращення якості епюрації брагоректифікаційних установках

 

 

 

 передбачають подачу  води на верхню тарілку епюраційної  колони. Такий прийои одержав  назву гідроселекція. Розглянемо  вплив гідроселекції на характер розподілу домішок у процесі епюрації. Найбільша концентрація спирту у верхній частині колони спостерігається за відсутності подачі води. При подачі води на верхню тарілку колони концентрація спирту на верхніх тарілках зменшиться.

Якщо подавати воду в  такій кількості, при якій концентрація спирту на верхній тарілці буде рівною концентрації спирту на тарілці живлення, то в цьому випадку концентрація спирту на тарілках концентраційної частини колони буде однаковою по висоті. При подальшому збільшенні подачі води концентрація спирту на тарілках верхньої частини колони стає меншою концентрації його на тарілці живлення через абсорбцію парів спирту стікаючою флегмою. Таким чином, змінюючи кількість води, можна регулювати концентрацію спирту на тарілках концентраційної колони,а це дає можливість підбирати оптимальні умови для виведення домішок спирту.  

 

2.2.3 Спиртова  колона

В колоні відбувається виділення  спирту з епюрату, концентрування та очищення його від хвостових, проміжних  та залишку головних домі шків. Колона складається з 74 і більше багатоковпачкових тарілок,встановлених в 9 царгах. Відстань між тарілками 170 мм. Діаметр колони і число ковпачків на тарілках залежить від потужності.

Таблиця 2.5 –  Діаметр ректифікаційної колони і кількість ковпачків на тарілках в залежності від потужності

 

Потужність,дал/доб.	2000	3000	6000
Діаметр колони,мм	1200	1600	2000
Кількість ковпачків на тарілках,шт..	62	128	216

 

До допоміжного обладнання ректифікаційної колони відносять: виносний кип’ятильник, дефлегматор, конденсатор, холодильник, гідрозатвір, фонарі, вакуум-переривачі.

Водно-спиртова суміш (епюрат) із епюраційної колони самопливом поступає на тарілку живлення (16-та тарілка) ректифікаційної колони. В нижню частину колони подають пару, яка рухаючись знизу вверх, виность спирт з домішками. Пари,що виходять із ректифікаційної колони конденсуються в дефлегматорі і конденсаторі. Ректифікований (пастеризований) спирт може відбиратися з 4-14 тарілок, рахуючи зверху колони, проходить холодильник і направляється в спиртоприймальне відділення, перед тим пройшовши фонарь і спиртообліковий апарат для обліку спирту. Через ротаметр із конденсатора відбирається не пастеризований спирт.

Проміжні домішки виводяться з колони у вигляді двох

 

 

 

продуктів:сивушної фракції, що відбирається у вигляді пари з 5,7,9 і 11 тарілок,рахуючись знизу колони,і сивушного спирту.

Сивушна фракція після  конденсації і охолодження в  холодильнику направляється в промивну батарею, а потім в екстрактор,де за рахунок водяної екстракції звільняється від етанола. Звільнена від етанола сивушна фракція - сивушне масло відводиться як побічний продукт. Підсивушна вода із екстрактора переводиться на 12-14 тарілки спиртової колони.

Сивушний спирт відводиться  з 17,20 і 25 тарілок в рідкому або  пароподібному стані. При виводі в рідкому стані він охолоджується,і вивільняється як товарний продукт або направляється в бражку чи бражну колону. Доцільніше сивушний спирт відбирати в пароподібному вигляді, конденсувати в одному з конденсаторів бражної чи епюраційної колони, звідки він поступатиме в верхню частину епюраційної колони.

Лютерна вода із спиртової  колони відводиться через гідрозатвір  в збірник, звідки насосом викачується в збірник. Із збірника частина лютерної води подається на промивку сивушного масла, а решта йде в каналізацію.

При наявності в лютерній воді спирту вона направляється в бражну колону. Вміст спирту в лютерній воді контролюють за допомогою пробного холодильника. Непрямим показником, що характеризує відсутність втрат спирту з лютерною водоюю – температура в кубі колони (краще на 3 тарілці знизу). Вона має відповідати тиску і коливатися в межах 104…106С.

  При роботі спиртової  колони в першу чергу треба  забезпечити й 

безперервно підтримувати нормальне її заванаження спиртом. Це досягається збалансованою подачею  в колону спирту з епюратом і відбором ректифікованого спирту. Нормальне завантаження колони визначається за температурою на тарілці живлення. З підвищення температури відбір спирту зменшують, зі зниженням – збільшують. Якщо стабілізувати завантаження колони таким чином не вдається через зниження концентрації ректифікованого спирту нижче заданого або через втрати з лютерною водою, то завантаження регулюють зміною подачі пари у спиртову колону. Температура на тарілці живлення залежить від концентрації спирту в епюраті і тиску в колоні.

Розглянемо  виділення  головних і кінцевих домішок в  умовах спиртової колони. Через вміст  головних домішок не можна відбирати  ректифікований спирт з дефлегматора або конденсатора колони, де досягається  максимальна його концентрація. Для  відділення головних і кінцевих домішок, застосовують так звану пастеризацію,- відбір спирту з рідкої фази з 3…12 тарілок, рахуючи зверху,або монтують колону остаточної очистки.

 

2.2.4 Колона  остаточної очистки

Для цієї колони головний критерій – достатньо повне видалення головних і кінцевих домішок при мінімальних витратах пари і води. Вона включає в себе 36 багатоковпачкових тарілок, встановлених в п’яти царгах.Відстань між тарілками становить 170 мм. Діаметр колони і кількість ковпачків наведенні в таблиці.

 

 

Таблиця 2.6 –  Діаметр колони і кількість ковпачків  на тарілці в залежності від потужності заводу

 

Потужність,дал/добу	2000	3000	6000
Діаметр колони,мм	800	1000	1200
Кількість ковпачків на тарілках,шт.	28	48	62

 

Спирт від ректифікаційної  колони подають на одну із тарілок живлення колони, в нижню частину якої подають пару,створений в виносному кип’ятильнику,який рухається вверх і виносить спирт з домішками. Пара, що виходить з колони конденсується в дефлегматорі і конденсаторі. Частину конденсата самопливом повертають в колону, а частину перегружають в концентраційну колону. В нижній часитні колони збирається очищений спирт,який виводять в холодильник.

Оптимальний режим колони остаточної очистки може бути визначений тільки врезультаті досліджень аналітичних та органолептичних показників ректифікованого спирту. Однак практично вважається,що у випадку подачі до 6 кг пари на 1 дал спирту й відбору 0,5…1,5% головної фракції з верхньої частини колони (з конденсатора) забезпечується порівняно повне звільнення спирту від головних і кінцевих домішок.

Параметри,що регулюють  при роботі колони такі: подача пари в колону й води в дефлегматор; відбір головної фракції. Подачу пари регулюють за перепадом тиску по висоті в колоні (6-12 кПа). Подача води має бути такою, щою погон з ліхтаря конденсатора відповідав об’єму відбору головної фракції.

Концентрація спирту в головній фракції може досягти 97…97,2% об. На вході і виході з неї  концентрація спирту практично залишається  однаковою. За таких умов коефіцієнти  випаровування домішок по висоті всієї колони будуть однаковими.

Колони остаточної очстик можуть працювати в двох варіантах. При першому,їх призначення для  того,щоб виділити  із ректифікованого  спирту залишки головних і кінцевих домішків (типу метанол).Так,вони працюють в режимі епюрації. При другому варіанті вони працюють в режимі повторної ректифікації. В цьому випадку колона звільняє ректифікат в першу чергу від верхніх проміжних домішків (пропаном,ізомасляно-етиловий і ізовалеріаново-етиловий і інші ефіри), а також за рахунок пастеризації зменшує вміст головних і кінцевих домішків.

При роботі колони в режимі епюрації ректифікований спирт вводять  в колону на 10-,15-,чи 20-у (рахуючи знизу) тарілку. Виділенні в нижній частині колони і сконцентрованні в верхній головні домішки відводяться із конденсатора колони остаточної очистки у вигляді погона головної фракції, який відбирають в розмірі 0,5-1% від кількості ректифікованого спирту. Він направляється в верхню частину епюраційної колони або виводиться як побічний продукт.

 

 

 

 

 

При роботі в режимі повторної ректифікації ректифікований спирт вводиться на другу або четверту (рахуючи знизу) тарілку колони остаточної очистки,а додатково очищений ректифікований спирт відбирають в рідкій фазі з 8-ї чи 9-ї тарілок (рахуючи знизу).Із конденсатора колони остаточної очистки відбирається головна фракція (приблизно 0,5 %), а знизу колони – фракція, збагаченна проміжними і хвостовими домішками. Ця фракція йде в зону живлення ректифікаційної колони.

  На деяких заводах  важко одержати ректифікований спирт високої якості через низьку якісь води, що живить парові котли. Разом з парою при відкритому обігріванні спиртової колони заносяться домішки, які досягають зони відбору пастеризованого спирту і забруднюють його. Завдяки наявності колони остаточної очистки спирт можна звільнити від домішок граючої пари. Обовязкове зактрите обігрівання колони остаточної очистки дозволяє застосувати вторинну пару, а також пару низького потенціалу (85…90С).

2.2.5 Сивушна колона

В сивушній колоні проходить подальше концентрування сивушного масла та інших проміжних домішків, почате в спиртовій колоні. Типові сивушні колони,як правило, являють собою повні ректифікаційні колони. В їх відгінній частині встановлюють 15-17 тарілок,а в концентраційній – 40 багатоковпачкових тарілок, при міжтарілочній відстані 170 мм. Між відгінною і концентраційною частинами встановлюють акумулятор.

Акумулятор  можна представити як тарілку, на якій велика кількість рідини утримується за допомогою високої горлини ковпака і відповідної висоти зливного стакана над тарілкою. Висота стовна рідини в акумуляторі можу бути від 200 до 700 мм.

Живлення в  типову сивушну колону вводиться  на тарілку, розміщено безпосередньо  під акумулятором,а концентрованні проміжні продукти відбираються із акумулятора і з тарілок,розташованими над ним (в типових колонах з 18-,19- і 20-ї).

Більш раціонально  вводити сивушної фракції на 2-3 тарілки  вище акумулятора,що виключає рух етилового спирту через акумулятор, де накопичується сивушне масло; з тарілки живлення він піднімається вверх по колоні в зону його концентрування,а сивушне масло рухається вниз (в акумулятор), де і концентрується.