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

388 Брагоректификационные аппараты

колонны. Рассматривая схему pine. 167, нельзя не прийти к вы­ воду, что сивушная колонна повторяет работу ректификационной колонны. При этом уже выделенные ранее продукты в ней вна­ чале смешиваются, а затем вновь разделяются. Поэтому преиму­ щества, которые дает установка дополнительной колонны, не очевидны.

■Как известно, работая без этой колонны, получают стан­ дартный спирт и концентрированные отходы. В том, что никакой существенной концентрации промежуточных эфиров в этой ко­ лонне не происходит, убеждают анализы, проведенные Чагиным [21]. Чагин указывает, что концевой сорт, отобранный в количе­ стве 0,3—0,5% об., при крепости 97% об. имел следующий со­ став: сложных эфиров 52,8 мг/л, кислот 16 мг/л, альдегидов

0,001%, сивушного масла 0,001%.

Поэтому можно согласиться с мнением Д. Г. Юдицкого [17], что при нормально налаженной работе аппарата из ректифика­ ционной колонны можно получить сивушное масло с таким же успехом, как и из сивушной колонны.

Установка сивушной колонны, как указывает тот же автор, требует дополнительного и значительного расхода металла. Лишняя колонна в аппарате вызывает дополнительную трату па­ ра и воды. Расход пара на оивушную колонну составляет ог 4 до 7 кг/дкл безводного спирта.

Интересно отметить, что в некоторых случаях для получе­ ния установленных норм выхода сивушного масла оказывает­ ся целесообразным отключение сивушной колонны, как это ука­ зывает В. 'С. Кунеевский [22].

Все изложенное выше позволяет высказаться о желательно­ сти более глубокого изучения вопроса об установке сивушной ко­ лонны и схеме ее включения'.

§ 13. КОЛОННА ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ о ч и с т к и

В числе других мероприятий, предложенных для улучшения качества ректификата, необходимо отметить предложения об ус­ тановке колонны окончательной очистки. Колонны окончатель­ ной очистки— не новинка в технике ректификации. В аппаратах системы Гильома они являются необходимым элементом. /При этом в первоначальном варианте в эти колонны поступал спирт, отбираемый из дефлегматора ректификационной колонны. В дальнейшем в колонну окончательной очистки стали направлять

1 Работа С. В. Львова [24], опубликованная в 1960 г., дает новые мате­ риалы для рассмотрения этого интересного вопроса. См. также П. С. Цыган­ ков, «Новые технологические схемы брагоректификационных и ректифика­ ционных аппаратов», М., ЦИНТИ, 1962.

спирт, поступавший с верхних тарелок ректификационной ко­ лонны.

Назначение окончательной колонны заключается в том, что­ бы выделить оставшиеся в крепком спирте головные продукты, особенно альдегиды. Эти примеси, проникая о аппаратом в рек­ тификационную колонну, частично остаются в ректификате и могут ухудшать его дегустационные качества. Обладая более высоким коэффициентом ректификации, чем этанол, эти примеси могут быть выделены из ректификата при кипячении их на та­ релках выварной колонны. Для этой цели устраивают колонну, имеющую 15—20 выварных тарелок и около 10 концентрацион­ ных, предназначенных для концентрирования выделяемых го­ ловных примесей.

Колонна снабжается дефлегматорам. Нетрудно заметить, что в такой форме колонна окончательной очистки является допол­ нительной эпюр анионной колонной, работающей при высокой концентрации 'спирта. 'При этом ректификат, освобожденный от головных примесей, как и эпюрат в эпюрационной колонне, отво­ дится внизу колонны. Чтобы он не разбавлялся конденсатом, колонну обогревают глухим паром. Верхний продукт, отбирае­ мый в количестве 0,5—1% об. от количества ректификата, отво­ дится либо в верхнюю часть эпюрационной колонны, или отво­ дится из аппарата и присоединяется к эаф.

Как указывает Н. И. Гладилин [2], расход пара на эту колон­ ну составляет от 2 до 5 кг на 1 дкл безводного спирта.

П. С. Цыганков и А. П. Николаев провели теоретический анализ работы колонны окончательной очистки [23]. Они пришли

удалены 'Следующие примеси: уксуснометиловый эфир, уксусный альдегид, уксусноэтиловый эфир, акролеин и метиловый спирт.

Таким образом, колонна окончательной очистки может при­ нести существенную пользу в том 'Случае, если эпюрационная колонна по тем или иным причинам не выделяет указанные при­ меси полностью.

. Описанный тип окончательной колонны, получивший свое начало в аппарате Гильома, не является единственно возмож­ ным. Имеются предложения о введении окончательной колонны другого типа, которая работает по принципу ректификационной. Такие предложения были сделаны В. П. Грязновым [3] и В. С. Кунеевским [22].

оружена ;В. С. '.Кунеевским. Различие заключается в том, что го­ товыйггооцукт отбирается в виде жидкости с трех верхних та-

редок концентрационной части «олонны. Головные .продукты от­ бираются через конденсатор и отводятся в эпюрационную ко­ лонну. В этой окончательной колонне отбираются и* хвостовые продукты, которые направляются в ректификационную колонну.

Таким образом, этот второй тип окончательной колонны пол­ ностью повторяет работу ректификационной колонны, с той лишь разницей, что в колонну поступает водно-спиртовая смесь высокой крепости и с малым содержанием примесей.

К сожалению, опыт эксплуатации окончательных колонн ма­ ло изучен и нет данных для сопоставления того и другого типа. Однако имеются данные, свидетельствующие об улучшении по­ казателей ректификата при введении колонн окончательной очи­ стки: содержание эфиров и кислот уменьшается; улучшается проба на окисляемость, повышаются дегустационные качества

[23].

6.К. П. А н д р е е в , Очистка гидролизного и сульфитного спиртов ог сивушных масел, Отчет ВНИИГСа за 1951 г.

7.Б. Д. М е т ю ш е в , Исследование тройных смесей этанол—вода—изо-

амиловый спирт, Труды КТИППа нм. А. И. Микояна, вып. 15, 1955.

8.Б. Д. М е т ю ш е в , Известия высших учебных заведений МВО, Пи­ щевая технология, 1960, № 4.

9.А. А. К и р о в , Аппараты для ректификации спирта, Пищепромнздат,

1940.

10.Л. А л ь д е р е , Жидкостная экстракция, ИЛ, 1957.

ГЛ А В А XIV

ПО ЛУЧЕНИЕ Б Е З В О Д Н О Г О ЭТИЛОВОГО СПИРТА

;Для удовлетворения потребности в безводном этиловом спир­

I § 1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ АБСОЛЮТИРОВАНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА

Известно несколько методов получения абсолютного спирта: 1) при помощи связывания воды твердыми водосвязываю­

щими материалами на холоду;

2)с применением жидких водосвязывающих веществ;

3)с применением методов, основанных на явлениях азеотрапизма;

4)с применением растворов солей, смещающих азеотропную

точку (солевое абоолютирование);

5)использование явления диффузии паров через пористые перегородки {2];

6)абоолютирование под вакуумом.

средств получил применение в лабораторных условиях. Так, на­ пример, применяя негашеную известь, можно -получить безвод­ ный спирт, так как вода поглощается известью с образованием гидрата окиси кальция.

Аналогичное действие оказывают хлористый кальций, уксус­ нокислые соли калия и натрия, гипс.

Обезвоживание .спирта при помощи твердых водоотнимаю­ щих веществ использовалось и в промышленных масштабах, од­ нако широкого распространения оно не получило. Не получил также широкого применения метод обезвоживания при помощи жидких водопоглотителей (глицерин). Применяя чистый глице­ рин [3], получают спирт крепостью 99,2% об.'Применяя глицери­ новые растворы обезвоживающих солей (СаСЬ, К 2 С О 3 ), полу­ чают спирт крепостью 99,9—100%, однако и этот метод не по­ лучил распростр.анения [4], как и метод обезвоживания, основан­ ный на различной скорости диффузии паров спирта и воды че­ рез мембраны, и перегонка под вакуумом.

Наибольшее промышленное значение имеет обезвоживание азеотропным методом. /Перспективен Также и метод абсолютирования при /помощи /солевой ректификации (1], разработан­ ный Л. Л. Добросердовьгм. На этих двух методах мы в даль­ нейшем остановимся.

§2. АЗЕОТРОПНЫЙ МЕТОД ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА

ИЕГО ПРИНЦИП

Большинство промышленных установок за границей и в Советском Союзе, производящих абсолютный спирт, работают азеотропным методом с применением в качестве третьего ком­ понента бензола.

Б тройной смеси вода—бензол—этиловый спирт образуется ряд азеотропов (табл. 97).

Как видео из данных табл. 97, наименьшую температуру ки­ пения .имеет тройная смесь этиловый спирт—бензол—вода. По­ этому первоначально при ректификации водно-спиртовой смеси

Рис. 168. Принципиальная схема аппарата для абсолютирования спирта:

а—ректификационная колонна; б—дефлегматор; а—холодильник; г—декантатор-отстойник; д—промывательный сосуд; е—обезво­

живающая колонна; ж — дефлегматор.

Этот азеотроп уносит в своем составе всю имеющуюся в перегоняемой системе воду, однако количество этой воды не должно быть велико. Поэтому водно-спиртовой раствор, по­ ступающий на абсолютирование, должен содержать не менее 80% вес. спирта.

В результате перегонки в нижней части колонны получается безводный этиловый спирт, который является в этом случае хвостовым продуктом, отбираемым внизу колонны.

На рис. 168 изображена принципиальная схема аппарата для абсолютирования этилового спирта. Поступающая на обез­ воживание водно-спиртовая смесь подвергается в ректифика­ ционной колонне а перегонке в присутствии бензола. Тройной азеотроп поступает в дефлегматор б, где конденсируется. Часть

вода 1,7.

Состав нижнего слоя: спирт 49,7, бензол 9, вода 41,3. Прак­ тически состав слоев может колебаться в значительных преде­

вобезвоживающую колонну е. В верхней части этой колонны отбирается спирт крепостью до 94% вес., который направляется

вколонну а. Внизу колонны отбирается лютерная вода.

Е. А. Вовк исследовал процесс абсолютирования в аппара­ те, работавшем по рассмотренной схеме и состоявшем из двух колонн: ректификационной а и обеавоживдющей е [5].

В ректификационную колонну поступал спирт-ректификат крепостью 96—96,5% об. Колонна имела 63 тарелки. Бензол поступал на 10-ю тарелку сверху. При установившейся работе

вколонне обнаруживаются 3 зоны.

Ве р х н я я , к которой относятся 10 верхних тарелок. На та­ релках этой зоны находится тройная азеотропная смесь. Однако состав ее несколько отступает от состава тройной смеси, ука­ занной в табл. 97, содержание спирта в ней колеблется в пре­ делах 68—74% вес.

из бензола и спирта. Крепость спирта на этих тарелках очень высока (97—99,9% вес.).

Т р е т ь я з о н а содержит 22 нижних тарелки колонны. На тарелках этой зоны идет выделение бензола из спирто-бензоль­ ной смеси. На нижних тарелках этой зоны кипит абсолютный спирт, отводимый из колонны.

Обезвоживающая колонна этой установки имела 63 тарел­ ки. Нижний слой из декантатора, богатый водой, направлялся на 40—43-ю тарелку, считая сверху.

§ 3. КОМБИНИРОВАННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО СПИРТА

Описанная выше схема обезвоживания спирта требует пита­ ния спиртом высокой крепости. Он может быть получен непо­ средственно из бражки на аппарате той или другой конструк­ ции.

Рассмотрим схему комбинированного брагоректификацион­ ного аппарата полупрямого действия и двухколонного аппарата для обезвоживания спирта.

Этот аппарат может вырабатывать как обычный спирт-ректи­ фикат, так и безводный спирт. Такой аппаратработает на Петровском спиртовом заводе (рис. '169). Не останавливаясь на устройстве брагоректификационного аппарата, которое по­ нятно из схемы, рассмотрим работу аппарата для обезвожива­ ния спирта.

Аппарат состоит из двух колонн: дегидратационной 26 и концентрационной 36. Работа аппарата происходит следующим образом. Из сборника ректификата 19 спирт насосом подается на верх дегидратационной колонны 26, которую перед пуском заполняют смесью ректификата и бензола. Поэтому пары, под­ нимающиеся в этой колонне, по мере укрепления, будут при­ ближаться по составу к тройной нераздельнокипящей смеси. Вода будет уходить в составе этой смеси в дистиллят, направ­ ляющийся в конденсатор 28 и холодильник 29. Абсолютный спирт отбирают снизу дегидратационной колонны 26 и насо­ сом 24 через холодильник 25 перекачивают его в опиртохранилище.

Нераздельнокипящая смесь из конденсатора 28 поступает в холодильник 29 и далее в декантатор 30, где происходит рас­ слаивание охлажденного конденсата. Верхний слой, который со­ держит около 90% бензола, возвращается в колонну 26. Ниж­ ний слой, содержащий 30% воды, 58% спирта и 12% бензола, направляют в сборник 32, а затем насосом 35 нагнетают вверх концентрационной колонны 36. В этой колонне происходит раз­ деление смеси. Воду отводят снизу колонны, а спирт и бензол поступают в дефлегматор 31.

Конденсат из дефлегматора возвращают в колонну в виде флегмы.

Иескондбисировавшиеся пары из дефлегматора 31 поступа­ ют в конденсатор 37, откуда часть конденсата стекает в' дегидратационную колонну, а другая часть — в концентрационную. Третью часть направляют в альдегидную колонну ректификаци­ онного аппарата.

С верхних тарелок колонны 36 крепкий спирт с примесью бензола возвращается в дегидратационную колонну. В резуль­ тате работы обезвоживающего аппарата получается абсолютный спирт и вода. Бензол все время циркулирует в аппарате и ко­ личество его, если не считать потерь, остается постоян­ ным.

Греющий пар в обеих колоннах подают в трубчатые кипя­ тильники.