Техническая характеристика брагоректификационных установок косвенного действия

Производительность безводного

спирта в сутки, дал 1000 2000 3000 6000

Бражная колонна:

диаметр, мм 1000 1400 1500 2000

число тарелок 23 23 25 24

Площадь поверхности бражного

подогревателя, м² 48 81 114 160

В том числе:

бражной секции 33 66 99 120

водяной секции 15 15 15 40

Эпюрационная колонна:

диаметр, мм 700 1100 1200 2000

число тарелок 39 39 37 35

В том числе:

в отгонной части 20 20 25 19

в концентрационной части 19 19 12 16

Площадь поверхности дефлегматора, м² 15 35 50 70

Ректификационная колонна:

диаметр, мм 800 1200 1600 2000

число тарелок 70 70 70 70

В том числе:

в отгонной части 16 16 16 16

в укрепляющей части 54 54 54 54

Площадь поверхности дефлегматора, м² 50 85 100 145

Сивушная колонна:

диаметр, мм – – 700 900

число тарелок – – 57 57

В том числе:

в отгонной части – – 17 17

в концентрационной части – – 40 40

Площадь поверхности дефлегматора, м² – – 20 20

Брагоректификационная установка с эпюрацией бражки (рис. 21.15) предназначена для получения ректификационного спирта как высшей очистки, так и спирта «Экстра» без снижения паспортной производительности. Особенность технологической схемы состоит в эпюрации бражки, что позволяет использовать эпюрированные водно-спиртовые пары брагоэпюрационной колонны для обогревания эпюрационной колонны и получить экономию в расходе пара от 8...10 до 14...15 кг/дал, в относительно высоком удельном расходе пара на эпюрацию бражного дистиллята, получаемом за счет ввода в эпюрационную колонну эпюрированных водно-спиртовых паров и способствующем эффективной очистке спирта от головных и промежуточных примесей. Дополнительная очистка спирта от эфирометанольной фракции и промежуточных примесей осуществляется в ректификационной колонне за счет развитой зоны пастеризации и наличия в колонне рециркуляционных контуров для перемещения примесей из зон их накопления в зоны концентрирования.

Брагоректификационная установка состоит из трех колонн: брагоэпюрационной 1, эпюрационной 9 и ректификационной 12. Колонны установки снабжены соответствующей теплообменной аппаратурой и другим оборудованием. Выварные части брагоэпюрационной и эпюрационной колонн взаимосвязаны через пеноловушку 2 трубопроводом эпюрированных водно-спиртовых паров. Брагоэпюрационная колонна 1 предназначена для выделения основной части головных и промежуточных примесей этилового спирта при эпюрации бражки, отгонки спирта из бражки и разделения парового потока, движущегося вверх по колонне, на водно-спиртовой погон с выделенными примесями и поступающими в эпюрационную колонну в виде бражного дистиллята и на эпюрированные водно-спиртовые пары, направляемые в выварную камеру эпюрационной колонны для обогревания последней. Назначение эпюрационной колонны 9 состоит в очистке спирта от эфиров, альдегидов, части метанола и других головных и промежуточных примесей.

В ректификационной колонне 12 производится укрепление спирта, его очистка от головных и промежуточных примесей, концентрирование и вывод высших спиртов.

Рис. 21.15. Принципиальная схема брагоректификационной установки с эпюрацией бражки

Бражка, нагретая в подогревателе 5 теплом водно-спиртовых паров до 80...85 °С, направляется в сепаратор 4, освобождается в нем от диоксида углерода и поступает на 27 тарелку брагоэпюрационной колонны (БЭК) 1. На восьми верхних тарелках БЭК бражка подвергается эпюрации. Выделенные при эпюрации бражки водно-спиртовые пары с примесями последовательно проходят через бражные и водяную секции подогревателя 5 и конденсаторы 6 и 7, где они конденсируются и совместно с дистиллятом конденсатора 3 через сборный коллектор бражного дистиллята поступают на 25 тарелку эпюрационной колонны (ЭК) 9.

Освобожденная при эпюрации от основной части примесей спирта бражка переходит в выварную часть БЭК 26, где из нее полностью отгоняется спирт. Эпюрированные водно-спиртовые пары с верхней тарелки выварной части БЭК через пеноловушку 2 поступают в выварную камеру ЭК. Количество спирта, отбираемого при эпюрации бражки, составляет 40...50 % от общего количества спирта в исходной бражке и регулируется задвижкой перед подогревателем бражки 5. На трубопроводе эпюрированных водно-спиртовых паров задвижка при эксплуатации установки открывается полностью. Отвод барды из колонны 26 осуществляется через бардорегулятор 25.

Эпюрационная колонна 9 обогревается эпюрированными водно-спиртовыми парами колонны 26. Из колонны 9 водно-спиртовые пары, содержащие головные примеси, поступают в дефлегматор 8 и конденсатор 10. Конденсат из дефлегматора 8 и частично из конденсатора 10 в виде флегмы возвращается на верхнюю тарелку колонны 9.

Отбор этилового спирта (головная фракция) производится из конденсатора 10. Спирт в количестве 2...3 % через ротаметр 13 поступает в холодильник этилового спирта (головная фракция) 20, в спиртовой фонарь 18, контрольный снаряд и в спиртоприемное отделение.

Эпюрат из выварной камеры колонны 9 поступает на 16 тарелку (тарелку питания) ректификационной колонны (РК) 12, снабженной дефлегматором 11, конденсатором 15 и вакуум-прерывателем 23.

Пары сивушного масла из колонны 12 отбираются с 5, 7, 9 и 10-й тарелок из паровой фазы и направляются в конденсатор 14, откуда конденсат сивушного масла через смеситель поступает в сивухопромыватель 16.

Отбор непастеризованного спирта производится из конденсатора 15, откуда конденсат в количестве 2...3 % через ротаметр 13 направляется на одну из верхних тарелок ЭК 9. Лютерная вода из колонны отводится с помощью затвора 22.

Отбор крепкого сивушного спирта производится с 17, 19, 20, 25 или 27-й тарелок РК 12 в количестве 1...1,5 % с направлением флегмы в сборник промывных вод 24 и последующей ее переработкой на установке.

Ректификационный спирт отбирается одним продуктом с 15-й, считая сверху, тарелки РК 12, откуда затем направляется в холодильник спирта 19, в спиртовый фонарь 17, контрольные снаряды и в спиртоприемное отделение.

Для повышения качества спирта в РК 12 предусмотрена внутриколонная рециркуляция флегмы с перемещением ее из зон накопления примесей в зоны их концентрирования. С этой целью флегма, относительно обогащенная головными примесями и метанолом, с 6-й, считая сверху, тарелки в количестве 20...30 % через ротаметр 13 поступает в испаритель 21, где за счет тепла лютерной воды испаряется и в виде парового потока направляется в дефлегматор 11. Конденсат, относительно обогащенный промежуточными примесями, отбирается с 22-й, считая сверху, тарелки, откуда в количестве 5...7 % через ротаметр 13 направляется в среднюю часть ректификационной колонны 12.

В брагоректификационной установке с двукратным использованием теплоты (рис. 21.16) бражная колонна 14 работает под вакуумом, а эпюрационная 13 и ректификационная 12 колонны как и в обычных условиях.

Рис. 21.16. Принципиальная схема брагоректификационной установки

с двукратным использованием тепла

В технологическом отношении выбор бражной колонны для работы под вакуумом объясняется необходимостью понизить температуру перегонки бражек до 65...67 °С, при которой (по сравнению с перегонкой в обычных установках) значительно (в 2...4 раза) снижается новообразование таких нежелательных примесей, как уксусно-этиловый эфир, уксусный альдегид и др. Образование этих примесей в значительных количествах в обычных установках объясняется тем, что именно в бражной и частично в эпюрационной колоннах наряду с основными процессами разделения смеси ректификацией происходят сопутствующие им химические и биохимические процессы. Например, образованию уксусно-этилового эфира по реакции этерификации способствуют повышенная температура перегонки, наличие в бражке свободных кислот, спирта и присутствие оксидов меди (из которой изготовлена колонна) как катализатора. В этих же условиях происходит и частичный распад аминокислот бражек.

Все это в обычных установках не только усложняет процесс очистки бражного дистиллята в последующих колоннах, но и снижает выход спирта. В связи с этим проведение перегонки под вакуумом (в более мягком режиме) позволяет получить бражный дистиллят с меньшим содержанием примесей и тем самым облегчить последующую его очистку при меньшем расходе пара и, наконец, получить спирт более высокого качества и с большим, на 0,5...0,7 %, выходом за счет меньшего отбора эфироальдегидной фракции. Наряду с этим пониженная температура перегонки бражек позволяет почти полностью сохранить в барде аминокислоты и витамины, что значительно повышает ее кормовую ценность.

В теплотехническом отношении из-за работы колонн под различным давлением и двукратного использования теплоты греющего пара значительно снижается удельный расход пара на 1 дал получаемого спирта.

В описываемой установке бражная колонна 14 обогревается вторичным паром, поступающим из дефлегматора-испарителя 9, которым ректификационная колонна 12 оборудуется вместо обычного дефлегматора. Эпюрационная 13 и ректификационная 12 колонны обогреваются паром через кипятильники 15 и 18, что, в отличие от обогревания колонн открытым паром предотвращает отрицательное влияние примесей пара на качество получаемых продуктов, а также позволяет использовать конденсат, отходящий из кипятильников, для получения из него чистого вторичного пара в дефлегматоре-испарителе. Кроме того, в схеме рационально используется тепло барды и лютерной воды. Все это в сочетании с двукратным использованием тепла греющего пара позволяет сократить общий расход пара на установку на 40...45 %.

Бражная колонна 14, работающая под вакуумом, в конструктивном отношении отличается от обычных: она изготовлена из нержавеющей стали марки Х18Н10Т (что по сравнению с медью в 1,5...2 раза уменьшает новообразование примесей) толщиной 6 мм, имеет ребра жесткости, тарелки ситчатые с отверстиями диаметром 10 мм, живое сечение тарелки 14 %, расстояние между тарелками 500 мм.