3.3.Основы очистки этилового спирта (технического и пищевого) от летучих примесей

В зависимости от летучести все примеси по отношению к этанолу делятся на:

- головные. Коэффициент ректификации К’=Кп/Кэ > 1 при любой концентрации этанола. Это альдегиды и эфиры.

- промежуточные, у которых К’>1 при низких концентрациях этанола и К’<1 при высоких концентрациях. Это высшие спирты.

- хвостовые примеси. К’<1. Это уксусная кислота, фурфурол.

При ректификации необходимо учитывать то обстоятельство, что при атмосферном давлении при концентрации этанола 91,7 мол.% образуется азеатроп с температурой кипения 78,15 ⁰С. Поэтому в таких условиях можно достичь концентрации этанола не более 97,2 % об. Для получения безводного спирта процесс следует проводить под вакуумом (остаточное давление 9,33 кПа).

Особенности ректификации при производстве технического этанола

Учитывая состав и свойства этанола и примесей для получения технического этанола высокого качества применяется 5 колонный ректификационный аппарат:

1 – бражная колонна. Цель – повышение концентрации этанола до 20…25 % и отделение нелетучих примесей.

2 – эпюрационная колонна. Цель – отделение головных примесей в виде эфиро-альдегидной фракции.

3 – эфирная колонна. Цель – снижение потерь спирта с эфироальдегидной фракцией.

4 – спиртовая колонна. Цель – доведение крепости этанола до установленных стандартом норм и очистка его от сивушных масел.

5 – метанольная колонна. Цель – окончательная очистка этанола от летучих примесей, которые отбираются в виде эфирной фракции и метанольной фракции.

При получении этанола используются ректификационные колонны тарельчатого типа с колпачковыми или чешуйчатыми тарелками. Метанольная колонна обогревается глухим паром, остальные – острым паром.

Режим работы колонн

Показатель	Колонны
	бражная	эпюраци-онная	эфирная	спиртовая	метаноль-ная
Число тарелок: - в укрепляющей части - в исчерпывающей части	4…6 20…22	15…20 15…20	12…16 12…16	40…44 20…22	28…30 28…30
Концентрация этанола, % об.: - на верхней тарелке - на питающей тарелке - в кубовой части	20…30 1,1…1,4 0,01…0,02	80…90 20…30 15…20	3…5 85…90 63…65	96…97 15…20 0,01…0,02	4…8 96…97 96,0…97,0
Температура, 0С: - на верхней тарелке - на питающей тарелке - в кубовой части	86…87 98…100 102…105	76…78 86…88 94…96	64…66 78…80 80…84	78…90 92…94 103…105	65…68 80…81 82…84
Расход пара, % от общего расхода	76	3	2	12	7

Данная схема позволяет получать до 180 л этанола из 1 т а.с. хвойной древесины или 60…70 л из 1 м³. Потери спирта 1,8…2,5%.

На 1 дал технического этанола расходуется:

- 0,15…0,17 м³ плотного сырья;

- 4…5 кг серной кислоты;

- 0,2 кг суперфосфата;

- 1…2 кг азотсодержащих веществ;

- 2…3 кг извести;

- 0,6…1,2 ГДж технологического пара;

- 3 м³ производственной воды;

- 2…4 кВт*ч электроэнергии.

Особенности ректификации при производстве пищевого этанола

Получение пищевого ректификованного спирта осуществляется на непрерывнодействующих брагоректификационных установках прямого и косвенного:

БРУ прямого действия:

В этой установке теплота греющего пара используется двукратно. Свежий пар вводится только в нижнюю часть бражной колонны 1, а эпюрационная 2 и спиртовая 3 колонны обогреваются спиртоводным паром, выходящим из верхней части бражной колонны. В бражную колонну подают бражку, освобожденную от головных примесей, и флегму, поступающую из спиртовой колонны (кубовая часть).

2

3

А-бражка

ГФ-головная фракция

РС-ректификованный спирт

СМ-сивушные масла

П-пар

Б-барда

1-бражная колонна

2-эпюрационная колонна

3-спиртовая колонна

1

БРУ косвенного действия:

Л – спиртовый лютер

Исходная бражка поступает в бражную 1 колонну для предварительного извлечения примесей. Образовавшийся спирт-сырец (дистиллят) направляется в эпюрационную 2 колонну для отделения от головных примесей, затем в спиртовую 3 – для освобождения от хвостовых и промежуточных примесей.

Для снижения энергозатрат на ректификацию возможно проведение процесса под вакуумом.

В среднем на 1 дал (декалитр = 10 л) пищевого этанола расходуется:

Пар – 34 кг/дал

Воды – 0,3 м³/дал

Электроэнергии – 0,17 кВт·ч/дал.

Выход спирта составляет: теоретический – 71,98 дал из 1 т условного крахмала;

практический – 81,5…93% от теоретического.