Спиртовая промышленность

Установки для получения абсолютного спирта

Абсолютный спирт вырабатывают в небольших количествах для промышленности органического синтеза и для лабораторных работ. Абсолютный спирт образует устойчивые смеси с бензином и в ряде стран его используют как добавку к моторному топливу.

Спирт можно абсолютировать связыванием воды твердыми или жидкими материалами (например, негашеной известью, глицерином) и ректификацией под вакуумом или в присутствии солей, при этом азеотропная точка смещается в сторону большего содержания спирта. Эти способы получили некоторое распространение в лабораторной практике.

В промышленности для абсолютирования обычно пользуются методом тройных нераздельно кипящих (азеотропных) смесей. Суть его заключается в следующем. К ректификованному спирту прибавляют бензол. Тройная смесь этанол — вода— бензол образует азеотропную смесь, состоящую из 19,5 % (масс.) этанола, 7,4 % (масс.) воды и 74,1 % (масс.) бензола и кипящую при 64,85 °С. Азеотропная смесь ведет себя в колонне как легколетучий компонент (ЛЛК), при охлаждении она разделяется на два слоя: верхний, состоящий в основном из бензола, и нижний — из смеси этанола и воды. При температуре 15 °С в верхнем слое содержится (% масс.): бензола 85, этилового спирта 13,3 и воды 1,7; в нижнем — спирта 49,7, воды 41,3 и бензола 9.

Абсолютный спирт может быть получен как из ректификованного спирта, так и непосредственно из бражки. В обоих случаях ректификованный спирт и бензол вводят в дегидратационную колонну 1 (рисунок 1), в которой отгоняется тройная азеотропная смесь, содержащая большее количество воды, чем исходная жидкость.

Рисунок 1 - Принципиальная схема установки для получения абсолютного спирта
Рисунок 1 — Принципиальная схема установки для получения абсолютного спирта

Обезвоженный спирт отводят снизу колонны. Дегидратационная колонна имеет 60…65 многоколпачковых тарелок, в том числе десять в концентрационной части, и закрытый обогрев.

Азеотропная смесь после охлаждения поступает в декантатор 3, где расслаивается: верхний слой возвращается в дегидратационную колонну, а нижний поступает в спиртовую колонну 2. Здесь спирт концентрируется и вместе с бензолом возвращается в дегидратационную колонну, а вода отводится из нижней части. Спиртовая колонна также имеет 60…65 многоколпачковых тарелок, в том числе 40…43 в концентрационной части. В установке постоянно циркулирует определенное количество бензола, который выполняет функцию переносчика воды из дегидратационной колонны в декантатор.

При получении абсолютного спирта непосредственно из бражки установку для абсолютирования связывают в единую систему с брагоректификационной установкой, в которой получают ректификованный спирт и без охлаждения сразу же вводят в дегидратационную колонну.

Инженерные расчеты

На выработку 1 дал абсолютного спирта расходуется 15. ..20 кг пара, около 0,25 м3 воды и 0,01 кг бензола. Потери последнего компенсируются периодическим добавлением его в дегидратационную колонну. Предельно допустимые потери спирта при абсолютировании составляют 1% исходного ректификованного спирта. Производительность П (дал/сут) брагоректификационных установок в соответствии с инструкцией по определению мощностей рассчитывают, исходя из диаметра D (м) спиртовой колонны при выработке спирта высшей очистки: П = 55D2 (26,6 — D2).

При выработке спирта I сорта производительность установок увеличивается на 15 %, а при выработке спирта «Экстра» снижается на 15 %. Для расчета мощности по условному спирту-сырцу результат, полученный по вышеприведенной формуле, умножают на коэффициент 1,05, учитывающий спирт в побочных продуктах и потерях при ректификации. Площадь поверхности теплопередачи должна быть S (м2): при горизонтальных дефлегматорах S ≥ 0,04 П, при вертикальных S ≥ 0,028 П.

Для ориентировочных расчетов сечения отдельных колонн можно пользоваться приведенными ниже зависимостями. Для бражных колонн с 22 и более тарелками двойного кипячения:

при межтарелочном расстоянии 340мм П = 1370D2;

при межтарелочном расстоянии 280мм П = 1111D2.

Если в бражной колонне 24 и более ситчатых тарелок, установленных на расстоянии 500 мм, П = 2065D2, провальных — П = 2500D2 и чешуйчатых — П = 3000D2. При переработке мелассной бражки с содержанием спирта более 8 об. % производительность бражной колонны увеличивается на 5… 10 %.

Производительность колонн с многоколпачковыми тарелками ориентировочно может быть определена следующим образом:

эпюрационных П = 2222D2;

спиртовых при расстоянии 1400 мм П = 1500D2,

при 1400… 1800 мм П = 140D2,

при 1800…2000 мм П = 1250D2;

окончательной очистки:

для мелассных заводов П = 6940D2,

для зернокартофельных П = 3470D2;

сивушных колонн для разгонки головной фракции П = 6940D2.

В спиртовых колоннах целесообразно устанавливать следующее число тарелок:

при D ≤ 1200 мм 66 (50/16),

при D = 1400… 1800 мм 72 (54/18),

при D = 2000 мм 80 (60/18).

В настоящее время производят малогабаритные (высотой 1 м и диаметром 0,12 м) насадочные брагоректификационные установки производительностью 100…500 л/сут (20 теоретических тарелок). На этих установках получают спирт высшей очистки.