21.6. Установки для получения абсолютного спирта

Рис. 21.17. Принципиальная схема 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 (рис. 21.17), в которой отгоняется тройная азеотропная смесь, содержащая большее количество воды, чем исходная жидкость. 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:

.

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 340 мм П = 1370D²;

– при межтарелочном расстоянии 280 мм 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.

Старики потому так любят давать хорошие советы, что уже не способны подавать дурные примеры. Ларошфуко Франсуа де (1613–1680), французский писатель