СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭТИЛОВОГО СПИРТА Российский патент 1995 года по МПК B01D3/34 

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к разработке способов очистки этилового спирта в процессе ректификации для получения товарного продукта высокого качества.

Известен способ получения этилового спирта, включающий перегонку спиртовой бражки в спиртовый конденсат, который в виде 20-30% раствора поступает на эпюрационную колонку и затем на спиртовую, где доводится до крепости 94-95 об. Очистку от кислот, непредельных и сернистых соединений осуществляют в спиртовой колонне с помощью гидроксида натрия, который подают в виде 5-10% водного раствора, что соответствует 0,1 кг NaOH на 1 дал [1]
В результате осуществления способа получают технический спирт со следующими показателями: непредельные соединения 2-10 мг/дм³, серосодержащие 0,1-5,0 мг/дм³. Известен также способ производства спирта, загрязненного спиртовыми примесями, заключающийся в том, что эпюрат вываривают в выварной колонне в присутствии щелочи (до 1 г NaOH на 1 дм³ спирта), добавляют для разрушения или связывания эфиров, кислот, альдегидов, сернистых соединений и аминов. В укрепляющей колонне очистку от примесей производят с марганцевокислым калием (0,5-0,8 г на 1 дм³ спирта). В результате реакции нелетучие продукты отводят с лютером, а летучие удаляют со спиртовыми парами в укрепляющей колонне. Товарный спирт характеризуется следующими показателями: альдегиды 3 мг/дм³, эфиры 26 мг/дм³, свободные кислоты 15 мг/дм³, щелочь в пересчете на NaoH 0,1 мг/дм³, окисляемость 18 мин.

Известен способ очистки синтетического спирта [4] в ректификационной установке, состоящей из брагоперегонной, эпюрационной, эфирной, спиртовой и метанольной колонн, причем ректификация эпюрата проводится в спиртовой колонне с целью укрепления спирта и освобождения от высококипящих примесей пропиловых, бутиловых, амиловых спиртов. В спиртовую колонну на 35 тарелку подают раствор щелочи в количестве 3-4,5 г/дал для омыления эфиров. На 32 тарелку подают раствор марганцевокислого калия в количестве 1-2 г/дал, где в слабощелочной среде происходит окисление альдегидов и непредельных соединений. В зоне отбора сивушной эмульсии удаляется окись марганца. После спиртовой колонны спирт поступает в метанольную колонну для удаления метанола, эфиров и альдегидов. Товарный спирт отбирают из кубовой части колонны. Последний характеризуется следующими показателями: альдегиды 2-40 мг/дм³, свободные кислоты 10-15 кг. дм³, эфиры 20-30 мг/дм³, непредельные соединения 0,1-10 мг/дм³, сухой остаток 1-2 мг/дм³, щелочь в пересчете на NaOH 1,0 мг/дм³, кротоновый альдегид 0,002 об. (2,03 мг/дм³), окисляемость 5-20 мин.

Задачей изобретения является разработка способа очистки этилового спирта на ректификационной установке, характеризующейся высокими качественными показателями товарного продукта. Задача решается следующим образом. На стадии укрепления спирта в спиртовой колонне очистку спирта осуществляют в присутствии перекиси водорода, которую подают в количестве 0,1-0,5 г на 1 дал спирта (в пересчете на 100% H₂O₂) в виде 30-10% водного раствора одновременно с марганцевокислым калием, взятым в количестве 0,2-0,9 г/дал спирта. Раствор щелочи также подают в спиртовую колонну в количестве 3-4,5 г/дал спирта с 32-41 тарелки.

Новизна разработанного способа очистки спирта заключается в использовании перекиси водорода совместно с марганцевокислым калием в спиртовой колонне, а также в количественном соотношении между подаваемыми на очистку ингредиентами, а именно щелочью, марганцевокислым калием и перекисью водорода. Из литературы известно использованием перекиси водорода для очистки спирта, подаваемой в эпюрационную колонку на тарелку питания или на 6 тарелку выше в количестве 1,5% или 3,0% водного раствора [3] Указанный способ позволяет уменьшить содержание сернистых соединений с 0,11 до 0,05-0,7 мг/дал спирта. Основное отличие данного способа это полное удаление непредельных соединений, которое достигается за счет окислительно-восстановительных реакций, протекающих в спиртовой колонне при совместной подаче КМ_нО₄ и Н₂О₂.

Механизм данной реакции можно представить:
HHO
Такое расщепление происходит не только с α_т β ненасыщенными кислотами (альдегидами), но и почти с любой ненасыщенной кислотой. Для α_т β ненасыщенного полимера происходит расщепление. Точный механизм данной реакции сложен, однако его можно представить как комбинацию реакций, обратной альдегидной конденсации с биомолекулярной окислительно-восстановительной реакцией, т.о. КМ_нО₄ сильный окислитель в щелочной среде
MnO₄+ 2H₂O + 3e __→ MnO₂ + 4OH а перекись водорода в присутствии диоксида марганца MnO₂ может отдавать свой водород, выделяя при этом кислород, также необходимый для протекания реакции. Следовательно, в данном случае перекись может вести себя как восстановитель, т.е. создаются все условия для протекания окислительно-восстановительных реакций. Таким образом, изобретение отвечает критериям "Новизна" и "Изобретательский уровень". Уменьшение количества перекиси водорода совместно с марганцевокислым калием менее 0,1 г приведет к недостаточной степени окисления непредельных соединений, а увеличение количества перекиси водорода вызовет неоправданный перерасход вводимых ингредиентов без улучшения качества товарного продукта.

П р и м е р 1. Синтетический спирт их эпюрационной колонны в виде эпюрата с содержанием спирта 25% поступает на спиртовую колонну (71 тарелка) для укрепления спирта и освобождения его от высококипящих примесей. С тарелок 17-23 отбирается сивушная эмульсия, сивушное масло с 5-11 тарелок. С верхних тарелок 60-69 отбирается укрепленный спирт крепостью 96,5 об. и пары спирта, конденсируются в дефлегматорах и возвращаются на верхнюю тарелку спиртовой колонны.

На 32 тарелку спиртовой колонны подается раствор щелочи в количестве 3 г/дал спирта и на 35 тарелку раствор марганцевокислого калия в количестве 0,2 г/дал спирта совместно с 10% водным раствором перекиси водорода. Количество перекиси водорода равно 0,5 г на 1 дал спирта (в пересчете на 100% H₂O₂). Из кубовой части колонны отбирается лютер, не содержащий спирт, и направляет на очистные сооружения. Из спиртовой колонны спирт поступает на метанольную колонну для удаления легколетучих соединений (метанол, эфиры, альдегиды). Из кубовой части колонны отбирается товарный спирт крепостью 96,5 об. при режиме эпюрации. Пары спирта конденсируются в дефлегматорах метанольной колонны и в виде флегмы возвращаются в метанольную колонну. Эфиро-альдегидную фракцию направляют в эфирную колонну.

Товарный спирт характеризуется следующими показателями:
содержание этилового спирта 96,5%
концентрация кислот в пересчете на уксусную кислоту 8 мг/дм³, альдегидов не менее 30 мг/дм³, сложных эфиров 20 мг/дм³. сивушных масел 30 мг/дм³, уксусный альдегид отсутствует, кротоновый альдегид отсутствует, концентрация сухого остатка 1 мг/дм³.

П р и м е р 2. Бражные конденсаты, полученные в результате переработки сульфитной бражки, направляют после эпюрационной колонны на спиртовую колонну. Содержание спирта в эпюрате 15% Далее аналогично примеру 1 подается раствор щелочи 4,5 г/дал спирта на 41 тарелку, раствор марганцевокислого калия 0,9 г/дал подают на 39 тарелку, раствор перекиси водорода 0,1 г/дал спирта в виде 20%-ного раствора подают совместно с марганцевокислым калием на 39 тарелку. Далее спирт направляют на метанольную колонну и товарный продукт, отбираемый из куба метанольной колонны, характеризуется следующими показателями: содержание спирта этилового 96,5% сложные эфиры 12 мг/дм³, кислоты в пересчете на уксусную 9 мг/дм³, непредельные соединения отсутствуют, сухой остаток менее 0,1 мг/дм³.

Как видно из приведенных примеров, разработанный способ позволяет обеспечить высокое качество товарного продукта.

Использование: в спиртовой промышленности. Сущность изобретения: этиловый спирт подвергают эпюрации на эпюрационной колонне и ректификации на спиртовой колонне в присутствии щелочи и при совместной подаче в спиртовую колонну марганцевокислого калия в количестве 0,2-0,9 г/дал спирта и перекиси водорода, взятой в количестве 0,1-0,5 г/дал спирта в пересчете на 100-ную перекись водорода.

СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭТИЛОВОГО СПИРТА, включающий эпюрацию его на эпюрационной колонке и ректификацию на спиртовой колонне в присутствии щелочи и марганцевокислого калия, отличающийся тем, что марганцевокислый калий подают в спиртовую колонну в количестве 0,2 0,9 г/дал спирта совместно с перекисью водорода, взятой в количестве 0,1 0,5 г/дал спирта в пересчете на 100%-ную перекись водорода.