Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

486

Добавлен:

30.10.2023

Размер:

20.38 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4041 / 5141 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 > Следующая >>>

Получение безводного спирта непосредственно из бражки

3 9 7

§ 4. ПОЛУЧЕНИЕ БЕЗВОДНОГО СПИРТА НЕПОСРЕДСТВЕННО

ИЗ БРАЖКИ

Установлено [6], что наиболее экономичным является способ получения безводного спирта непосредственно из бражки. Этот способ разработан во Франции в лабораториях завода Мель.

Метод получения безводного спирта непосредственно из бражки был исследован Е. А. Вовком в производственном мас штабе на аппарате производительностью 20 дкл спирта в час [5].

Схема аппарата приведена на рис. 170.

Аппарат состоит из 4 колонн: бражной с 1,2 тарелками, рек тификационной с 63 тарелками, обезвоживающей с 45 тарел ками и альдегидной с 20 тарелками.

Ректификационная и обезвоживающая колонны имеют акку муляторы, опаообствующие стабильности работы колонн.

Работа аппарата протекает следующим образом.

Бражка насосом подаётся на конденсатор бражных паров 23, где подогревается до температуры 70—75°С. Нагретая бражка поступает на верхнюю тарелку бражной колонны 1. Сюда же поступает конденсат из конденсатора 16 бражной колонны. Кон денсат бражных паров при крепости 45—50% об. поступает на 15-ю тарелку ректификационной колонны 2.

На нижних тарелках колонны 2 идет процесс выварки спир та и выделения сивушного масла, которое отбирается с 4-й, 6-й и 8-й тарелок снизу и обрабатывается обычным способом.

Отличие работы этой колонны 2 от ректификационной колон ны брагоректификационного аппарата заключается в том, что в нее поступает неэпюрированный спирт, т. е. содержащий го ловные примеси. В ректификационной колонне 2 отбираются промежуточные продукты с 17-й и 19-й тарелок и по трубе по ступают в холодильник 19. В колонну 2 на ее верхнюю тарелку поступает бензол. После впуска в колонну бензола в ней обра зуются различные зоны. Верхние 6—8 тарелок содержат трой ную смесь. 2-я тарелка сверху содержит 72—76% об. бензола, остальное же приходится на спирт и воду. Ниже, на 12-й тарел ке, крепость спирта максимальна и равна 97,3—98,7% об. спир та. Отсюда отбирают смесь для питания обезвоживающей ко лонны 3.

Головные продукты вместе с парами тройной азеотропной смеси поступают в дефлегматор 6 и конденсатор 7. Флегма из дефлегматора (о=3) поступает в колонну. Две трети конденса та из конденсатора поступают в декантатор ректификационной колонны, а остальная треть — в декантатор альдегидной ко лонны.

Смесь из колонны 2, поступившая в обезвоживающую колон ну 3, освобождается в ней от воды и бензола. Пары из этой

398	Получение безводного этилового спирта

---------Брашна	-------- Бензол
-----------------Спиртобензольная-----------	— Пар
----------------Спиртоюднт смесь-----------------	Абсолютный спирт
---------------- Вода

Рис. 170. Схема аппарата	для абсолютировання спирта
с получением	спирта из бражки:

1—бражная колонка; 2—ректификационная колонна; 3—абсолютирующая ко

лонна; 4— альдегидная

колонна; 5 — испаритель спирта;

В—дефлегматор

рек

тификационной колонны; 7—конденсатор ректификационной колонны;

S — деф

легматор

абсолютной

колонны; 9—конденсатор абсолютной колонны;

70-

дефлегматор альдегидной

колонны;

И —конденсатор

альдегидной

колонны;

12— холодильник

абсолютного спирта; 13—декантаторы;

14— смотровые

фона

ри;

15—смеситель; 16— конденсатор

бражной

колонны;

17— промывные

колон

ки;

18— бардяной

регулятор;

19— холодильник;

20— маслопромыватель;

21— бак

лютерной

воды;

22— бак

для

бензола;

23—дефлегматор

бражной

колонны;

24— паровые

регуляторы.

Получение безводного спирта непосредственно из бражки

399

колонны, имеющие состав тройного азеотропа, поступают в де флегматор 8, где конденсируются и возвращаются обратно в ко лонну в виде флегмы (.о = 3). Пар, не сконденсировавшийся в де флегматоре, поступает в конденсатор, где полностью конденси руется. Конденсат направляется в дефлегматор альдегидной колонны (>/з) и в дефлегматор обезвоживающей колонны (2/3). Абсолютный спирт отбирается внизу колонны и поступает в ис паритель 5, обогреваемый глухим пароu f

Из испарителя часть паров поступает в обезвоживающую ко лонну для обогрева ее. Другая часть поступает в холодильник и сборник готовой продукции.

Три декантатора 13 служат для расслаивания тройной сме си на два слоя: богатый бензолом (верхний) и бедный бензолом (нижний). ,В верхнем слое содержится от 81 до 85% об. бензо ла; в нижнем — 7,2—8,6% об. Добавлением лютерной воды в де кантаторы удавалось снизить содержание бензола в нижнем слое до 0,5—\1 % об.

Верхний слой из всех декантаторов поступает в ректифика ционную колонну на ее верхнюю тарелку. Нижний слои из де кантаторов ректификационной и обезвоживающей колонн посту пает на 15-ю (снизу) тарелку ректификационной колонны. Ниж ний слой из декантатора альдегидной колонны поступает в среднюю часть этой колонны.

В альдегидной колонне происходит выделение и концентри рование головных примесей.

Альдегидная колонна 4 имеет дефлегматор 10 и конденсатор 11. Из дефлегматора, в котором конденсируется большая часть паров, поступающих из альдегидной колонны, в колонну возвра щается флегма. Пары, поступившие в конденсатор, ‘К он ден си руются в нем и направляются в сборник головных продуктов. Количество их составляет 3—3,5% об. от спирта, поступившего в аппарат. В нижней части колонны собирается спирт, освобож денный от головных примесей, и направляется в ректификаци онную колонну.

Следует упомянуть, что для улавливания спиртовых и бен зольных паров аппарат имеет 2 насадочные колонки. В одной из них нары улавливаются безводным спиртом, во второй — лютер ной водой.

При работе по этой схеме был получен безводный спирт со следующими показателями; крепость 99,8% об., содержание альдегидов 0,003% об., содержание эфиров 55 мг/л безводного спирта, содержание сивушного масла 0,0035% об. Эти показа тели свидетельствуют о хороших результатах работы аппа рата.

400 Получение безводного этилового спирта

§ 5. РАСХОД ПАРА, ВОДЫ И БЕНЗОЛА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БЕЗВОДНОГО СПИРТА АЗЕОТРОПНЫМ МЕТОДОМ

По данным Л. Л. Добросердова {1], расход пара на комбини рованный аппарат для обезвоживания, включающий четырех колонный брагоректификационный аппарат и двухколонный обезвоживающий аппарат, составляет 63 кг/дкл безводного спирта. По данным Н. И. Гладилина [7], расход пара только на обезвоживающую установку составляет от 14 до 17,5 кг/дкл безводного спирта.

Эти данные относятся к тому случаю, когда крепость ректи фиката, поступающего на обезвоживание, составляет 96% об. [1]. Значительно экономичнее в отношении расхода пара метод получения безводного спирта непосредственно из бражки. В этом случае расход пара составляет от 35 до 40 кг на 1 дкл безвод ного спирта [1].

Расход воды на обезвоживающую часть комбинированного аппарата составляет [7] от 21,7 до 26,3 дкл/дкл безводного спирта. Если учесть, что четырехколонный брагоректификаци онный аппарат расходует около 30—40 дкл воды на 1 дкл спир та, то общий расход воды на аппарат составит около 65 дкл/ дкл безводного спирта. Расход воды на аппарат, получающий спирт непосредственно из бражки, будет около 40 дкл/дкл без водного спирта.

Расход бензола, по данным Е. А. Вовка [5], составил в его опытах на производственной установке 0,5% об. от количества получаемого безводного спирта, однако в этом эксперименталь ном аппарате имелось большое количество пробных кранов, что увеличивало потери.

По другим данным, потери составляют 0,02% .от объема по лученного безводного спирта.

Марийе [3] указывает, что потери бензола достигают 0,1 кг/ дкл спирта.

Для абсолютирования употребляют бензол каменноугольный чистый, бензол нефтяной чистый и бензол чистый для нитрации.

В качестве обезвоживающих средств применяются и другие вещества. Известны установки для дегидратации, работающие с применением бензина, смеси бензина и бензола, трихлорэти лена, различных эфиров. Все эти соединения также дают со спиртом и водой тройные азеотропные смеси, на чем и основа но их применение^"

§ 6. АБСОЛЮТИРОВАНИЕ СПИРТА РАСТВОРАМИ СОЛЕИ (СОЛЕВОЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЕ)

Одним из существенных недостатков азеотропного метода обезвоживания спирта является то, что в безводном спирте, по лученном по этому методу, всегда содержится некоторое коли-;

Абсолютирование спирта растворами солей

401

чество дегидратанта. Поэтому азеотропный метод непригоден в тех случаях, когда требуется получить вполне чистый безводный спирт.. Z '

Для получения химически чистого безводного спирта Л. Л. Добросердовым [1] разработан метод солевой дегидратации.

Принцип метода изложен Марийе {3] и заключается в том, что обезвоживаемую водно-спиртовую смесь в виде пара на правляют в ректификационной колонне навстречу стекающему по тарелкам раствору соли в безводном спирте.

Марийе отмечает, что в качестве растворяемого вещества мо гут быть использованы: уксуснокислый калий, хлористый каль ций, едкий натр, хлористый цинк. Марийе отметил практическую целесообразность этого метода, который, однако, не получил ши рокого распространения, хотя и привлекал внимание исследова телей {8].

Л. Л. Добросердов в ряде работ провел глубокие теоретиче ские исследования влияния солей на равновесие в тройных систе мах вода—этиловый спирт—соль [9, 10, 11, 12].

Для исследования им был использован прибор, основанный на циркуляционном принципе (см. гл. II).

Исследованию был подвергнут ряд систем, причем третьим компонентом являлись следующие соединения: хлористый каль ций, уксуснокислый калий, уксуснокислый натрий, хлористый цинк, азотнокислый кальций.

В результате исследования было установлено, что прибав ление соли к системе, состоящей из двух взаимнорастворимык жидких компонентов, ведет к смещению равновесной кривой. При этом в паровую фазу переходит больше того компонента, в котором соль менее растворима. Было установлено также, что при разделении азеотропов солевым методом лучшие показате ли имеет та соль, которая дает наиболее положительное откло нение от закона Рауля с более летучим компонентом и наиболее отрицательное отклонение — с менее летучим.

Из исследованных Добросердовым солей наилучшие разде ляющие способности показал хлористый кальций.

На рис. 171 показана кривая равновесия системы этиловый спирт—вода при нормальном давлении (нижняя кривая) и кри вая равновесия той же системы в присутствии растворенного в ней хлористого кальция. Количество хлористого кальция взято из расчета 10 г/100 мл исследуемого раствора.

Из рассмотрения рис. 171 видно, что в присутствии хлори стого кальция азеотропная точка исчезает. Обогащение паро вой фазы идет при всех концентрациях этилового спирта в жидкой фазе. Следует отметить также, что в присутствии хло ристого кальция обогащение паровой фазы этиловым спиртом идет значительно интенсивнее, чем без него. Аналогичное, но

26 Зак. 307

40? Получение безводного этилового спирта

более слабое действие производят и некоторые другие соли. Так, на рис. 172 показано смещение кривой равновесия в системе этиловый спирт—вода—уксуснокислый калий. Содержание ук суснокислого калия было 1 г-мол на 1 л жидкой смеси. Здесь также наблюдается исчезновение азеотропной точки, но эф фект увеличения летучести спирта несколько меньший, чем в случае раствора хлористого кальция^"

Зтилобый спирт в жидкостив % мая.

Рис. 171. Сдвиг равновесия	Рис. 172. Сдвиг равновесия
в системе этанол—вода—хлорис	в системе этанол—вода—уксусно
тый кальций:	кислый	калий:
I — с в в е д е н и е м с о л и ; 2 — б е з с о л и .	J — C в в е д е н и е м	с о л и ; 2 — б е з с о л и .

Солевой метод обезвоживания спирта был исследован Добросердовым в ректификационной колонне, изображенной на рис. 173.

Установка состоит из куба 1, колонны 2 с 50 одноколпачко выми тарелками, дефлегматора 3, холодильников-конденсаторов 4 и 5, разделителя 6, солевого питателя 7, сборника 8 для по ступающего на обезвоживание спирта. Сосуд 9 служит регуля тором подачи воды. Нагревается куб электрической плиткой 17.

Емкость куба 16,5 л, высота колонны вместе с дефлегмато ром 3050 мм, а диаметр ее 80 мм. Производительность колон ны 1 л ректификата в час. Аппарат работал как непрерывно действующий. Абоолютир'ование спирта на этом аппарате про текало следующим образом.

Раствор, поступающий на абсолютирование, из сборника 8 поступал через капельницу 11 на 27-ю (сверху) тарелку. Лю тер отводится через гидрозатвор 15. Флегма, возвращаемая из дефлегматора, делится на Два потока. Один из них направляет ся в колонну, второй — в солерастворитель 7, куда загружался мелко раздробленный хлористый кальций. Флегма, поступая снизу, растворяла хлористый кальций и в виде раствора посту пала в аппарат на 6-ю сверху тарелку.

Рис. 173. Схема аппарата для абсолюта* рования спирта при помощи солей:

/—куб; 2—колонна; 3—сепаратор; 4—конденсатор; 5—конденсатор: 6—разделитель; 7—солераствори- тель; 8—сосуд Мариотта; 9—сосуд, обеспечиваю щий постоянный напор воды; 10—краны; 11—14— капельницы; 15—гидравлический затвор; ;6—тер

мометры: 17—электроплитка.

Абсолютирование спирта растворами солей

403

Так как флегма представляет собой по составу безводный спирт, то это значит, что в колонну поступал раствор хлористого кальция в безводном спирте. Этот раствор со держал также взвешен ные частицы хлористого кальция, которые в даль нейшем, поступая в ко лонну, растворялась в водно-спиртовой жидко сти.

Безводный спирт от бирался в скидкой фазе с 4-й (сверху) тарелки. Крепость его составляла

99,95—99,97% об. Полу ченный таким методом спирт не содержит при месей и является хими чески чистым продуктом.

Этот же аппарат был использован Добросердовым для получения без водного спирта из сырца и из гидролизного спирта при одновременном отбо ре головных продуктов.

Опыты показали, что и при этих условиях соле вое обезвоживание дает возможность получить безводный сцирт высоко го качества/

Следует отметить, что сдвиг кривой равновесия для системы этиловый спирт—вода в присутст вии соли весьма благо приятно отражается на

эффективности тарелок колонны. Число теоретических контак тов, необходимых для проведения процесса ректификации, сни жается в 4—5 раз. Присутствие соли благоприятно сказывает ся также и на процессе выделения примесей. Это обстоятельст во сказывается на расходе пара, так как флегмовое число при солевой ректификации может быть значительно снижено.

Подсчеты, проведенные Добросердовым, показывают, что

26*

404	Получение безводного этилового	спирта
солевой метод дает значительную экономию		в	расходе	пара.
Так, при получении обычного ректификата, согласно подсче
там, расход пара уменьшается на 25% за счет			сдвига	кривой
равновесия и уменьшения флегмового числа.
При обезвоживании спирта солевым методом, согласно теоре
тическим	расчетам, расход пара не будет превышать расхода

его при получении ректификата обычным способом.

Расход хлористого кальция составляет 0,1—0,2 кг на 1 дкл поступающей водно-спиртовой смеси. Раствор легко регенериро вать выпариванием в многокорпусной выпарке и последующим высушиванием. Так как хлористый кальций является отходом некоторых производств, то может быть будет целесообразным не подвергать его регенерации.

Все изложенное говорит о перспективности солевого метода получения безводного спирта и его конкурентоспособности с азеотропным методом обезвоживания.

ЛИТЕРАТУРА

Л.

Д о б р о с е р д о в ,

Труды Ленинградского технологического ин

ститута пищевой промышленности, т. XV, 1958,

Р a t а г t, Zeitschrift

fur Spiritusindustrie, № 45, 1936.

промышленности,

М а р и й e, Перегонка и

ректификация

в спиртовой

Онабтехиздат, 1934.

В.

Б.

Ф рем ель, «Спиртовая промышленность», 1936, № 7.

Е.

А.

В о в к,

Получение

абсолютного

спирта азеотропным

методом,

Кандидатская диссертация,

1941.

1926.

6. Н. Q u i п a t,

Chemie et Industrie, № 3,

Пище-

И.

Г л а д и л и н ,

Руководство по

ректификации спирта,

лромиздат, 1952.

и В. Д з и р к а н ,

Журнал

прикладной химии, т. VII,

8. Б.

Л о н г и н о в

вып. 4,

1934.

Д о б р о с е р д о в ,

В. П.

И л ь и н а ,

Труды

Ленинградского

Л.

технологического института пищевой промышленности, т. XII, 1956.

10.

Л.

Д о б р о с е р д о в ,

В. П.

И л ь и н а ,

Труды

Ленинградского

технологического института пищевой промышленности, т. XIV,' 1958.

11.

Л.

Д о б р о с е р д о в ,

Труды Ленинградского

технологического

института пищевой промышленности, т. XV, 1958.

смесей

методом

12.

Л.

Д о б р о с е р д о в ,

Разделение

азеотропных

солевой ректификации,

автореферат диссертации, КТИПП,

1959.

Г Л А В А XV

АППАРАТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВТОРИЧНОГО ПАРА

§1. РАСХОД ТЕПЛА НА ПЕРЕГОНКУ И РЕКТИФИКАЦИЮ

ВСПИРТОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

В тепловом балансе спиртового завода расход тепла на пе регонку и ректификацию этилового спирта 'играет весьма су щественную роль. Если взять за единицу измерения, произво дительности аппаратов 1 дкл спирта, то расход пара на 1 дкл спирта, получаемого на брагоректификационном аппарате полупрямого действия, составляет 38—42 кг при среднем содержа нии алкоголя в бражке 8% об.

Расход пара на ректификационные аппараты гидролизной промышленности и сульфитно-спиртовой промышленности будет значительно выше, так как бражка в этом случае имеет значи тельно меньшее содержание алкоголя.

Возможность значительного уменьшения расхода тепла при перегонке вытекает из сопоставления ректификационных аппа ратов с выпарными, для которых такого рода рационализа ция проведена давно и с успехом осуществляется в громадных масштабах. Эта рационализация заключается в многократном использовании тепла.

§2. ПРИНЦИП МНОГОКРАТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛА

ВПРИМЕНЕНИИ К ВЫПАРНЫМ АППАРАТАМ

Спереходом от огневого нагрева выпарных аппаратов к па ровому стало возможным применить принцип многократного использования тепла. Это объясняется особым свойством во дяного пара, демонстрируемым данными табл. 98.

Из данных табл. 98 видно, что при значительном увеличении


давления (от 0,2 до 3 кГ/см2) полное		теплосодержание		пара
изменяется только на 27,2 ккал/кг, а		теплота испарения		на
46,6 ккал/кг, т. е. менее чем на 10%.			выпарном
Следовательно, вторичный пар, образующийся в
аппарате, почти равноценен по	теплосодержанию		греющему
пару более высокого давления.	Это обстоятельство и привело
к созданию многокорпусной выпарной установки.
Возможно ли применение принципа многократного использо
вания пара в ректификационных	аппаратах?


406	Аппараты с использованием вторичного					пара
				Т а б л и ц а		98
	Свойства насыщенного водяного пара
	Давление	пара	Температура	Полное тепло	Теплота
	в кг[см'			содержание	испарения
				пара в ккал{кг	в ккал1кг
	0,2		59,67	623,1	563,5
	0,5		80,86	631,6	550,8
	1,0		99,09	638,5	539,4
	2,0		119,62	645,8	525,9
	3,0	-	132,88	650,3	516,9

В табл. 99 показаны свойства паров этилового спирта.

		Т а б л и ц а 99
Свойства паров этилового спирта
Давление пара	Температура пара	Теплота испарения
в кг'см1	в °С	в ккал/кг

178,3

295,7

3103,0

4117,1

5124,4

204

196

189

184

О О С

Как видно из данных этой таблицы, теплота испарения эти лового спирта при изменении давления меняется незначитель но. Отсюда можно заключить, что принцип многократного ис пользования тепла вполне приложим и к ректификационным аппаратам, в которых мы имеем дело со смесью паров этило вого спирта и воды.

Помимо многокорпусной системы выпарных аппаратов, мно гократное использование тепла может быть осуществлено дру гим путем—с применением термокомпрессора. По расходу теп ла на выпаривание установка с термокомпрессором не превос ходит многокорпусной выпарной установки. В ряде случаев, однако, установку с термокомпрессором следует предпочесть многокорпусной установке.

Из сказанного ранее ясно, что принцип термокомпресеии применим и к ректификационным установкам.

<<< < Предыдущая 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4041 / 5141 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ