книги из ГПНТБ / Стабников В.Н. Перегонка и ректификация спирта

280 Теоретические основы ректификации спирта

7 кг/дкл спирта. Конечно, увеличение расхода пара может быть

кости, стекающей по тарелкам. По подсчетам Б. И. Соколо­ ва, емкость выварной части соответствует всего лишь получасо­ вой производительности колонны. Исходя из этого, Б. И. Соко­ лов предложил повысить уровень эпюрата в выварной камере на 200—300 мм и повысить уровень жидкости на тарелках пу­ тем поднятия переливных стаканов. Однако это мероприятие поведет к увеличению давления в колонне, что не всегда допус­ тимо.

3. Прекращение возврата непастеризованного спирта в ,рек­ тификационную колонну.

Непастеризованный спирт, как известно, содержит главным образом примеси головного характера. Возвращение части не­ пастеризованного спирта из конденсатора ректификационной колонны в ректификационную колонну приводит к циркуляции этих примесей. Поэтому вполне логично предложение о возврате всего непастеризованного спирта на верхние тарелки эпюрационной колонны или же на тарелку питания эпюрационной колонны.

4. Из других методов, предложенных для улучшения эпюрации, следует отметить термическую обработку спирта, практи­ куемую на некоторых заводах Франции, а также обработку спирта путем гидрирования водородом. Этот последний метод с успехом применяется при очистке синтетического спирта.

Термическая обработка проводится при температуре 135° и ведет, по-видимому, к разложению некоторых 'соединений, при­ дающих ректификату неприятный вкус и запах.

Гидрирование спирта преследует цель—освободить его от не­ предельных соединений.

В некоторых случаях этот прием дает улучшение качества спирта (ом. гл. X).

§ 8. ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КОЛОННАХ И ВОЗВРАТ ЭФИРО-АЛЬДЕГИДНОЙ ФРАКЦИИ

Разнообразный химический состав примесей спирта, посту­ пающих с бражкой или спиртом-сырцом, заставляет предпола­ гать возможность возникновения в колоннах химических реак­ ций. Однако до последнего времени этот вопрос не привлекал внимания исследователей.

К. А. Калунянц ('28, 29] исследовал процесс образования эфиров в бражной колонне. Возможность такого процесса оче­ видна, так как бражка содержит свободные органические кис­ лоты, которые, взаимодействуя со спиртами, дают сложные эфиры. Та же реакция идет ц в ректификационной и эпюрационной колоннах, но в значительно меньших размерах.

Экспериментально [29] найдено, что скорость реакции эте­ рификации уменьшается с увеличением крепости спирта, с уве­ личением концентрации эфиров и со снижением температуры, при которой идет реакция.

В соответствии с этим Калунянц установил, что основная часть эфиров образуется при перегонке бражки, так как в этой колонне имеется большая, чем в других колоннах, концентра­ ция кислот и относительно меньшая концентрация спирта.

282 Теоретические основы ректификации спирта

Краме того, температура кипения в этой колонне /максималь­ ная,. что также 'Способствует реакции этерификации.

Реакция этерификации замедляется при увеличении кон­ центрации продуктов реакции, т. е. эфиров. Поэтому ввод эфи­

ния. Это ведет, по-видимому, к следующим результатам: этило­ вый спирт вываривается на нижележащих тарелках и уходит с бражными парами. Кислоты, являющиеся в этой зоне хвосто­ выми продуктами, уходят в барду. Альдегиды, частично превра­ щаясь в эфиры, поднимаются в колонне. То же происходит и с эфирами эаф. Метиловый спирт как хвостовая примесь при низ­ ких концентрациях спирта направляется ча’стично в барду.

Метод возврата эаф в бражную колонну был испытан на ряде предприятий и дал положительные результаты {/29, 30, 31]. На рис. 137 приведена схема возврата эаф на 'Спиртовом заводе «Хуторок» [30]. На этом заводе установлен следующий поря­ док работы. 70% эаф из конденсатора зпюрационной колонны

возвращается в эпюриционнуто колонну как флегма. 30% эаф направляется на 9-ю тарелку бражной колонны.

Периодически часть эаф выводится из цикла, составляя 0,05—0,1% от объема ректификата. Отводимый продукт яв­ ляется (высококонцентрирозаняой эаф.

В заключение необходимо' оказать о возврате эаф в бро­ дильные чаны. Этот метод впервые предложен в гидролизной промышленности проф. Малковьгм.

опыты по возврату эаф в бродильные чаны. В настоящее время этот метод использования эаф получил применение в спирто­ вом производстве.

Как на преимущество этого метода указывают {29, 31, 32, 33] на антисептические свойства эаф, что позволяет снизить рас­ ход антисептиков в производстве [33]. Указывают также, что при введении эаф в бродящую среду в начале брожения значи­ тельно сокращается образование побочных продуктов и увели­ чивается выход спирта. Однако есть указание, свидетельствую­ щее об ухудшении качества спирта при возврате эаф и о потерях эфиров с газами брожения; это заставляет считать, что метод возврата эаф нуждается в дополнительной проверке [34]. Следу­ ет также отметить, что возврат эаф, как показала практика, нель­ зя применять при переработке остродефектного сырья и сахар­ ной свеклы.

§ 9. ОБ ОБРАЗОВАНИИ АЗЕОТРОПОВ НА ТАРЕЛКАХ КОЛОНН

Как этиловый спирт, так и вода образуют двойные и трой­ ные азеотропы с некоторыми из многочисленных примесей, встречающихся в бражке.

В табл. 61 приведены двойные азеотропы, образуемые спир­ том, а в табл. 62—азеотропы, образуемые водой.

цессах перегонки бражки и ректификации спирта, автореферат кандидатской диссертации, КТИГШ, 1959.

Г Л А В А Х

ВСП О М О ГАТЕЛЬН Ы Е С РЕДС ТВА ОЧИСТКИ СПИРТА

В процессе перегонки и ректификации стремятся получить спирт, удовлетворяющий требованиям стандарта. Решение этой

задачи может быть облегчено применением вспомогательных ■средств очистки.

К таким средствам относятся: химическая, адсорбционная и ионитная обработка спирта.

Рассмотрим эти методы очистки спирта.

§ 1. ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СПИРТА-СЫРЦА

Химическая очистка спирта является вспомогательной опе­ рацией, содействующей очистке спирта от примесей, трудно выделяемых методом ректификации. Химическая очистка рас­ считана на устранение из сырца кислот, эфиров, альдегидов и непредельных соединений. Говоря о непредельных соединениях, содержащихся в сырце, подразумевают ряд соединений, окис­ ляемых марганцовокислым калием. Они содержатся в спирте в таком незначительном количестве, что не поддаются аналити­ ческому определению. Химический характер их не определен.

Для воздействия на эфиры и кислоты применяют едкую ще­ лочь (NaOH), дли воздействия на альдегиды и непредельные соединения—слабый раствор марганцовокислого калия. Иног­ да химическая очистка проводится только одной щелочью [1, 2].

Под действием щелочи эфиры омыляются. Одновременно выделяется спирт, а кислота образует соответствующую натрие­ вую соль. При омылении укоусноэтилового эфира, например, образуются уксуснокислый натрий и этиловый спирт по уравне­ нию:

СН3СООС2Н6 + NaOH = CH.COONa-f- С2Н6ОН.

CHjCOOH + NaOH = CH3COONa + НаО.

вая летучие кислоты и кислотные остатки эфиров. Применение

КМп04 выделяется 3 атома кислорода, которые и производят окисление органических примесей. Так, при окислении ацеталь­ дегида перманганатом в присутствии щелочи реакция проте­ кает по' уравнению:

4КМпО<+ 6СН8СНО + 2NaOH = 4СН3СООК + + 2CHsCOONa + 4Мп02 + 4Н20 .

Марганцовокислый калий при реакции окисления образует перекись марганца. Следует отметить, что при исправлении' сырца химическим способом избыток как едкой щелочи, так и хамелеона вреден. Избыток щелочи приводит к тому, что ще­ лочь, воздействуя на спирт, переводит его в альдегид. Избыток хамелеона после окисления альдегидов и непредельных соеди­ нений также окисляет спирт. Поэтому из многочисленных мето­ дов, предложенных для иоправления спирта, нельзя рекомендо­ вать те из них, которые дают общие рецепты, не учитывая осо­ бенностей исправляемого сырца. В каждом отдельном случае следует проводить расчет количества необходимых реактивов на основании анализа сырца. Из методов исправления, осно­ ванных на предварительном анализе состава сьгрца, остановим­ ся на методе А. Н. Грацианова.

тят с 10 мл децинормальной щелочи в колбе с обратным холо­

оттитровывают децинормальным раствором NaOH при индика­ торе фенолфталеине. Количество пошедшей на титрование ще­ лочи необходимо добавить на касждые 100 мл сьгрца. Раствор щелочи вводят в два приема. Вначале берут только половину расчетного количества в виде 10%-ного раствора NaOH, после

окислить лишь соединения непредельного характера. Необходи­ мое количество хамелеона устанавливают предварительным опытом. Для этого в коническую колбу емкостью около 10 мл

наливают 1 мл раствора КМп04 (0,2 г на 1 л воды) и из бю­ ретки. при постоянном взбалтывании колбы, приливают иссле­ дуемый сырец при скорости истечения около 20—-30 мл/мин до тех пор, пока спирт не приобретет розовато-желтой окраски. Количество спирта, идущего на раскисление взятых 0,0002 г КМпС>4, является исходной величиной для определения коли­ чества хамелеона, необходимого для исправлении спирта. После введения раствора хамелеона еще раз перемешивают сырец и реагенты, а затем оставляют в покое на 6 часов. По истечении этого срока возобновляют перемешивание и добавляют остав­ шуюся половину щелочи. Через 5—10 минут перемешивание прекращают, и сырец может быть направлен на ректификацию.

В табл. 63 приводятся данные, позволяющие судить о ре­ зультатах химического исправления спирта-сырца (по Грацианову).

Органолептические свойства. . . Нормальные Нормальные

При проведении ректификации спирта по так называемому единому методу спирт-сырец не подвергается предварительной очистке щелочью н хамелеонам. Химическая очистка проводит­ ся внутри колонны щелочью, которую непрерывно подают в ко­ лонну.

Представляет большой интерес вопрос о применении хими­ ческой очистки для обработки спирта, полученного из дефект­ ного сырья. В. П. Грязнов и Г. В. Ржечицкая [3] исследовали действие марганцовокислого калия, едкого натра и кислого сернистокислого натрия на альдегиды, содержащиеся в спирте, полученном при переработке дефектного сырья. Обработке под­ вергались растворы масляного, альдегида, акролеина и уксусно­ го альдегида в чистом этиловом спирте. Авторы выяснили, что примененные ими реактивы не оказывают влияния на акролеин. Что касается уксусного альдегида и масляного альдегида, то обработка спирта щелочью и кислым сернистокислым натрием дала положительные результаты.

Имеются сведения, что для очистки спирта от примесей применяется также обработка спирта аммиаком и щелочью