спирт таблица

11 Перегонка в производстве этилового спирта на крахмалсодержащем сырье и мелассе

Перегонкой называется разделение смеси, состоящей из двух или большего числа компонентов кипящих при разных температурах.

Перегонка основана на разной, летучести компонентов смеси, т.е. при одной и той же температуре они обладают разной упругостью пара. Если такую смесь нагреть до кипения, то компонент с более высокой упругостью пара, т.е. более летучий, переходит в паровую фазу в относительно больших количествах и паровая фаза им обогащается.

В спиртовом производстве перегонкой называется – выделение из зрелой бражки этилового спирта вместе с содержащимися в ней летучими примесями (головные примеси – альдегиды, эфиры; хвостовые – высшие спирты, промежуточные – в зависимости от условий перегонки м.б. как хвостовыми, так и головными), в результате чего получается спирт-сырец.

Зрелую бражку рассматривают как бинарный раствор: этиловый спирт + вода. В вводно-спиртовом растворе упругость паров этилового спирта при любой температуре значительно превышает упругость паров воды, поэтому, содержание этилового спирта в парах больше чем в кипящем вводно-спиртовом растворе.

Спирт-сырец получают на одно- и двухколонных брагоперегонных установках.

Перегонка бражки на брагоперегонном аппарате.

БРПА состоит из: колонны, дифлегматора, холодильника.

Колонна – вертикальный цилиндр, разделённый по высоте горизонтальными перегородками – тарелками. На каждой тарелке есть сливная труба – стакан. Колонна делится на 2 части: бражная – нижняя; верхняя – спиртовая. Назначение нижней (бражной) – выделение спирта из бражки; верхней (спиртовой) – укрепить выделяющиеся в бражной колонне водно-спиртовые пары. Аппарат, в котором спиртовая колонна устанавливается над бражной называется одноколонным.

Зрелую бражку насосом перекачивают в дефлегматор, где она нагревается за счёт теплоты конденсации части водно-спиртовых паров и самотёком направляется на верхнюю тарелку бражной колонны.

На каждой тарелке поддерживают определённую высоту слоя бражки(50 - 60 мм). Если высота слоя бражки станет избыточной, то бражка ч/з стакан стекает на нижнюю тарелку. В бражной колонне снизу поступает пар, который конденсируется и приводит в кипение бражку, образующиеся пары поднимаются вверх, бражка по мере движения вниз становится беднее спиртом. Внизу она содержит минимальное его количество и выводится. Бражка, из которой отобран спирт называется бардой.

Поднимающиеся в колонне водно-спиртовые пары проходят ч/з слой жидкости на тарелках, конденсируются, и скрытая теплота парообразования их расходуется на кипение жидкости. При этом образуются пары с боле высоким содержанием спирта. Эти пары поднимаются на следующую верхнюю тарелку и снова конденсируются, процесс повторяется по направлению верх от тарелки к тарелки, при этом крепость паров увеличивается. Обязательным условием работы такого аппарата является слой жидкости на каждой тарелке. Чтобы обеспечить подвод жидкости на самую верхнюю тарелку устанавливается дефлегматор. Пары, уходящие с верхней тарелке спиртовой колонны, поступают в дефлегматор, где частично конденсируются, за счёт теплоты конденсации нагревается бражка и поступает в бражную колонну.

Полученный конденсат в дефлегматоре - флегма стекает на верхнюю тарелку спиртовой колонны и так водно-спиртовые пары выходят из бражной колонны проходят ч/з слой флегмы на тарелке спиртовой колонны.

Спиртовые пары, не сконденсировавшиеся в дефлегматоре, поступают в холодильник, где полностью конденсируются и охлаждаются и выходят из холодильника в виде спирта – сырца.

В двух колонном БРПА пары выделяются в бражную колонну, проходят ч/з слой флегмы на тарелке спиртовой колонны. В аппаратах этого типа используется дополнительная лютерная колонна для выпаривания спирта из флегмы. Флегму. Из которой отогнан спирт называют лютером или лютерной водой.

Спирт – сырец из холодильника поступает ч/з фильтр в спиртовой фонарь – контрольный снаряд – прибор для учёта спирта.

Отвод барды осуществляется бардяным регулятором – цилиндр с поплавком внутри. Отвод лютерной воды осуществляется при помощи такого же регулятора.

На БРПА перегонка осуществляется непрерывно. В аппарат непрерывно подают бражку и отводят спирт – сырец и барду. Бражку в дефлегматоре подогревают до 70 – 75 °С, тем – ра на верхней тарелке колонны 83 – 84 °С. На нижней 103 - 104°С, крепость получаемого спирта – сырца не менее 88 об. %. Спирт охлаждают в холодильнике до 20°С, т.к при этой тем – ре осуществляют учёт спирта.

12 Ректификация в производстве этилового спирта на крахмалсодержащем сырье и мелассе

Теоретические основы ректификации. Спирт-сырец содержит около 0,5% примесей, в состав которых входит около 50 веществ, которые можно разделить на следующие группы: спирты, альдегиды, эфиры, кислоты.

Ректификацией спирта называют процесс освобождения этилового спирта от примесей. Все примеси спирта-сырца по их степени летучести можно разделить на 3 группы: головные, промежуточные и хвостовые.

Головными называют более летучие компоненты, чем этиловый спирт, с температурой кипения ниже температуры кипения этилового спирта (уксусный альдегид, муравьино-этиловый эфир, уксусно-бутиловый эфир и др.).

Хвостовыми примесями называются менее летучие компоненты, чем этиловый спирт, с температурой кипения выше температуры кипения этилового спирта (пропиловый, изобутиловый, амиловый, изоамиловый, изопропиловый спирты и др.). Часть хвостовых примесей растворима в воде, имеет маслянистый вид, поэтому их называют сивушным маслом.

Промежуточными называются примеси, которые в зависимости от условий перегонки м.б. головными и хвостовыми (изомасляно-этиловый эфир, изовалериано-этиловый эфир и др.).

Очистка этилового спирта от примесей путем ректификации основана на различии в коэффициентах испарения (КИ). Чтобы судить о том насколько можно очистить этиловый спирт перегонкой нужно сравнить КИ примеси с КИ этилового спирта.

В настоящее ректификованный спирт из бражки получают на брагоректификационных установках, что считается экономически более целесообразным. При этом сокращаются затраты труда, пара, потери спирта.

Брагоректификационные аппараты (БРА) состоят как минимум из 3 колон: бражной (БК), эпюрационной (ЭК), ректификационной (РК).

Брагоректификационные аппараты предназначены для получения спирта-ректификата непосредственно из бражки. В бражной колонне из бражки выделяется спирт и другие летучие вещества; затем в эпюрационной колонне отделяются головные примеси, в ректификационной получают ректификованнный спирт. Брагоректификационные аппараты могут быть разделены на три класса:

1) аппараты прямого действия;

2) аппараты полупрямого действия;

3) аппараты косвенного действия.

БРА прямого действия состоит из 3 колонн: бражной, ректификационной, эпюрационой.

В аппаратах прямого действия головные примеси отделяют из бражки в эпюрационой колонне, установленной над бражной. Из эпюрационной колонны бражка поступает в бражную колонну. Здесь из бражки выделяют этиловый спирт, хвостовые примеси и остатки головных и промежуточных примесей. Основную массу паров из бражной колонны направляют в ректификационную колонну. Некоторая часть паров из бражной колонны поступает в эпюрационную колонну для ее обогревания. Хвостовые и промежуточные примеси, а также остатки головных примесей отбирают в ректификационную колонну. Ректификованный спирт отводят в жидком виде с одной из верхних тарелок ректификационной колонны.

Наиболее чистый спирт на 4-6 тарелках РК сверху, его отбирают в жидком виде и называют пастеризованным, и направляют на холодильник и фонарь. Хвостовые и промежуточные примеси концентрируются в нижней части РК. Более летучие промежуточные примеси поднимаются по колонне выше, чем хвостовые. Из нижних тарелок РК отбирают в виде пара сивушное масло(хвостовые примеси), несколько выше сивушные спирты (промежуточные примеси).

Аппараты полупрямого действия. В этом аппарате бражка, не подвергаясь, предварительной эпюрации, т.е не освобождённая от головных примесей, поступает в БК. Водно-спиртовые пары из БК вместе с летучими примесями поступают в ЭК, где из них выделяют головные примеси. Очищенный от головных примесей спирт, содержащий хвостовые и промежуточные примеси называют спиртом – эпюратом, он в жидком виде поступает в РК. Ректификованный спирт в жидком виде отбирается с 4-6 тарелок (сверху) РК. Этот спирт направляют в холодильник и фонарь. С нижних тарелок РК отбирают в виде пара сивушное масло, выше – сивушный спирт

Существуют заводы, на которых установлены аппараты полупрямого действия с 4-5 колоннами (четвертая колонна – сивушная, пятая – окончательной очистки).

В аппаратах косвенного действия водно-спиртовые пары, поднимающиеся из бражной колонны, полностью конденсируются в бражном конденсаторе и в жидком виде поступают в ЭК. Спирт - эпюрат направляется в ректификационную колонну, где выделяются промежуточные продукты, сивушное масло и спирт-ректификат.

Применяют и 4-х колонные аппараты косвенного действия, оборудованные сивушной колонной, в которой концентрируются хвостовые примеси и отделяются от промежуточных. Для улучшения качества ректификованного спирта устанавливают также и колонну окончательной очистки, её назначение – выделение из ректификованного спирта остаток примесей.. Работать эта колонна может как дополнительная эпюрационная, так и как дополнительная ректификационная.

Получение ректификованного спирта высокого качества. Для этого необходимо соблюдать следующие правила:

1. Загружать БРА в соответствии с номинальной проектной мощностью; не форсировать работу аппарата и отдельных колонн;

2. На заводах, не имеющих чистой воды для питания котлов, целесообразно перейти на закрытый обогрев колонн БРА. Если применяется открытый способ обогрева, то летучие примеси с паром проникают к месту забора спирта и загрязняют его;

3. Необходимо тщательное сепарирование СО₂ из бражки поступающей в БРА;

4. Обогрев эпюрационной колонны должен происходить обособленно, а не через РК;

5. Для получения ректификованного спирта высокого качества необходимо использовать колонны окончательной очистки.

13 Отходы спиртового производства.

Зернокартофельная барда.

Зерновая барда содержит 92 – 93 % воды, 7 – 8% СВ; картофельная – 95 % воды и 5 % СВ.

СВ барды представлены белками, гемицеллюлозами, целлюлозой, сахарами, в состав барды также входят жиры, минеральные вещества, витамины группы В, т.е. она является ценным компонентом корма, но в исходном виде её могут потреблять только взрослые животные крупнорогатого скота. В свежем виде в бардяном хозяйстве завода не реализованная барда загнивает ч/з 2 месяца. Более длительное хранение барды возможно, если получить сухую порошкообразную, гранулированную, брикетированную формы, либо консервировать барду в троншейях бардяного хозяйства. Можно получить и кормовые дрожжи обогащённые белком и другими компонентами.

Для консервирования барды её сливают в траншеи и туда же добавляют сечку или другие грубые корма, вместе с бардой первые 2 суток сливают молочнокислую закваску, которую готовят на грубом фильтрате барды, тем – ра барды перед внесением закваски д.б. 50 – 55 °С, в последующие дни барду сливают без добавления молочнокислой закваски. В результате молочнокислого брожения накапливается молочная кислота, являющаяся антисептиком.

Мелассная барда.

Мелассная барда состоит из воды на 88 – 92 %, СВ – 8 – 12 %. СВ состоят из органических и минеральных веществ, в числе органических присутствуют белки, бетаин, глютаминовая кислота, аминокислоты, сахара – глюкоза, фруктоза, арабиноза, глицерин, карбоновые кислоты – муравьиная, уксусная, пропионовая, гликоливая, молочная, янтарная, из минеральных веществ – соли K, Na, Ca, в минимальных количествах соли Сu, Fe, Mn, витамины группы В.

Для корма скоту мелассная барда имеет ограниченное применение из – за высокого содержания солей. В настоящее время мелассную барду используют как удобрение под зерновые культуры и свёклу. На мелассной барде можно получить кормовые дрожжи, кормовой витамин В₁₂. Готовый концентрат витамина В₁₂ – порошок коричневого цвета, влажностью не более 10%. Содержание витамина В₁₂ составляет 50 мг/кг. Общего белка в пересчете на СВ на менее 27%. Расход кормового концентрата 4-4.5 кг на 1 тонну кормов.Некоторую часть мелассной барды используют выделения глицерина, глютаминовой кислоты, глютамина натрия, бетаина и других ценных веществ.

Также отходом спиртового производства является СО₂. Теоретический выход диоксида углерода при спиртовом брожении составляет 95,6 % от выхода этилового спирта. Еще недавно диоксид углерода использовался главным образом в пищевой промышленности — в производствах безалкогольных налитков, шипучих вин, шампанского, для газирования воды. В последние годы область его применения значительно расширилась: сварочное и литейное производство, обработка металлов резанием, промышленная энергетика, подкормка СО₂ в теплицах и др.

Отходы при ректификации спирта.

Головная фракция. В её состав кроме этилового спирта входят уксусный альдегид, метанол, сложные эфиры карбоновых кислот. По внешнему виду – прозрачная бесцветная или слегка жёлтая или зеленоватая жидкость, без мути и осадка, с запахом свойственным эфирам и альдегидам. Её подвергают разгонке на специальных ректификационных установках с целью выделения из нее этилового спирта. При переработке ГФ получают следующие продукты (в дал на 100 дал безводной части исходной ГФ): ректификованного спирта – 90-94, эфиро-альдегидного концентрата 4-7. Концентрат головной фракции служит углеродным питанием в производстве кормовых дрожжей. При фракционировании из него могут быть выделены ценные органические продукты: уксусный альдегид, этилацетатный растворитель.

Сивушное масло используют в основном как сырье для получения чистых высших спиртов (амилового, бутилового и пропилового), которые применяются в органическом синтезе, при изготовлении медицинских препаратов и душистых веществ, как растворители в лакокрасочной промышленности, как экстрагенты и ПАВ.

Сивушное масло выводят из колонны в виде фракции, обогащённой промежуточными примесями. В состав сивушной фракции входит вода, высшие спирты, этиловый спирт, сложные эфиры, кислоты, азотсодержащие соединения и др. вещества. Из них только высшие спирты и этиловый спирт и вода содержатся в большом количестве.

Выделение сивушного масла из сивушной фракции проводят путём водной экстракции. Сивушную фракцию и воду перемешивают и отстаивают. При отстаивании смесь разделяется на 2 слоя, верхний – сивушное масло; нижний – подсивушный слой. Подсивушный слой возвращают в ректификационную или сивушную колонну. Сивушное масло по внешнему виду – прозрачная, от светло – жёлтого до красно – бурого цвета жидкость, со свойственным запахом, без посторонних запахов, осадка и мути.

Сивушное масло применяют для флотации руд цветных металлов на обогатительных фабриках, используют и для изготовления, не бьющегося стекла.

С лютерной водой отводятся труднолетучие примеси спирта. Лютерная вода имеет кислую реакцию, агрессивна по отношению к обычной стали. Выход ее – 1,5-2-кратный по количеству спирта при закрытом обогреве эпюрационной и спиртовой колонны и примерно 4-кратный – при открытом обогреве. Лютерную воду используют для промывки сивушного масла, гидроселекции в колонне для разгонки ГФ и эпюрационной, зля приготовления зерновых замесов и мелассного сусла. Остатки лютерной воды сбрасывают в канализацию.

Производство кормового концентрата витамина В₁₂.Витамин В₁₂ не содержится в растительных кормах, поэтому его добавляют к ним. Он участвует в синтезе незаменимых для животного организма аминокислот, в частности метионина, способствует вылечиванию злокачественной анемии, росту привеса животных. Технологическая схема производства включает в себя следующие основные стадии и операции: сбраживание мелассной барды метанобразующими бактериями; подкисление метановой бражки до рН 5,5 – 6,5; упаривание метановой бражки; высушивание; фасование кормового концентрата витамина В₁₂.

Готовый продукт представляет собой порошок коричневого цвета, влажностью не более 10%, с содержанием витамина В₁₂ не менее 50 мг/кг.

1 Технологическая схема производства спирта из зерна, картофеля и мелассы

Переработку картофеля и зерна на спирт ведут по следующей принципиальной схеме:

Сырьё -Отделение примес -Разваривание - Развареваное сырьё -

Затор солодовое молоко или

культуры плесневых грибов

Осахаривание

Осахаренный затор

Брожение СО₂ Размножение дрожжей

Зрелые дрожжи

Зрелая бражка

Перегонка барда

Спирт - сырец

Ректификация

Ректификованный спирт

Производство спирта из мелассы осуществляется по следующей схеме.

Меласса

взвешивание

↓

Антисептирование

↓

рассиропливание мелассы

↓

Культивирование дрожжей

↓

Сбраживание мелассных рассиропок -СО₂

↓

Перегонка и ректификация зрелой бражки

14 Производственные потери в спиртовом производстве и пути их снижения на каждой стадии производства

Производство спирта из крахмалосодержащего и сахаросодержащего сырья сопровождается потерями крахмала и сахара на разных стадиях производства, в связи с чем фактический выход спирта ниже теоретического. В спиртовой промышленности потери крахмала и сахара выражаются в % от общего содержания крахмала в сырье или от теоретического выхода спирта.

Основные потери:

1.при хранении;

2.при солодоращении;

3.при разваривании;

4.при брожении (на образование побочных продуктов, размножение дрожжей);

5.в бражке (в виде нерастворимого крахмала и несбраживаемых сахаров);

6.потери спирта с газами брожения и от испарения при хранении;

7.при перегонке бражки.

Потери при хранении и солодоращении не входят в баланс крахмала, поэтому крахмалистость солода принимают с учетом нормативных потерь при солодоращении (16 % от общего количества крахмала зерна, поступившего на приготовление солода).

Для этого количество крахмала солодового зерна умножают на 0,84.

При внедрении технологических усовершенствований утверждены следующие надбавки к нормам выхода спирта (в дал на 1 тонну крахмала):

1.удлинение срока брожения до 72 часов – 0,8; в т.ч. за каждые 6 часов сверх 48 часов – 0,2;

2.применение непрерывно-поточного или циклического способа брожения при сроке 60 часов (приравнивается к 72 часам периодического) – 0,8;

3.осахаривание сусла с вакуум-охлаждением – 0,1;

4.полная замена солода поверхностной культурой плесневых грибов – 0,3; частичная замена – 0,2.

Указанные нормы предназначены для учета выхода спирта при получении спирта-сырца.

В настоящее время на всех спиртзаводах установлены БРА, выпускающие спирт ректификованный разных сортов. Объем производства этилового спирта и норма выхода из 1 тонны крахмала зависит от сорта спирта. Планируется в едином показателе независимо от сорта спирта в условном спирте-сырце пересчитывать на безводный спирт. Условным спиртом-сырцом называют сумму выпущенного ректификованного спирта, отхода (ГФ+СМ) и потери при ректификации (указанные величины пересчитываются на безводный спирт).

Пути увеличения выхода спирта.

Для достижения высокого выхода спирта из тонны крахмала, а, следовательно, для снижения потерь необходимо:

-строго соблюдать технологические режимы;

-устранение возможных различных инфекций (всё оборудование, трубопроводы нужно содержать в строгой чистоте );

-тщательный технохимический контроль и учёт производства.

Непрерывная схема производства всегда обеспечивает более высокий выход спирта, чем периодическая. Не должно иметь место нарастание кислотности при сбраживании мелассных рассиропок и при сбраживании кислотность не должна превышать 0,15°.

Не допускаются механические потери спирта из – за неисправности оборудования, от невнимательности персонала: рассыпки зерна или картофеля, утечка затора, мелассных рассиропок и бражки ч/з не плотности во фланцах трубопроводов, ч/з сальники насосов. Унос затора, зрелых дрожжей и бражки с промывными водами.