Способ подачи тепловых потоков при получении ректификованного спирта в брагоректификационной установке Российский патент 2020 года по МПК B01D3/14 C12F3/00 C12H6/02 C12P7/06 

Изобретение относиться к спиртовой промышленности, к способам получения пищевого ректификованного спирта и, в частности, к способам распределения тепловых потоков в брагоректификационной установке (БРУ).

Известен способ получения ректификованного спирта, при котором осуществляют вываривание этилового спирта из бражки в брагоэпюрационной колонне с переходом этилового спирта и сопутствующих примесей в бражной дистиллят с паром из этой колонны и жидкими фракциями из конденсатора сепаратора диоксида углерода и спиртоловушки, выделение примесей из бражного дистиллята в эпюрационной колонне с подачей горячей воды в среднюю зону ее концентрационной части и отбором боковой фракции из зоны гидроселекции, которую совместно с фракциями сивушного масла и сивушного спирта из спиртовой колонны ректификуют в сивушной колонне (В.Л. Яровенко, Б.А. Устинников, Б.П. Богданов, С.И. Громов. Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, - с. 138).

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения ректификованного спирта (Патент РФ №2172202 B01D 3/14 опубл. 2001.08.20.) путем вываривания спирта из бражки в бражной колонне с переходом этилового спирта и сопутствующих примесей в бражной дистиллят, очистки бражного дистиллята от головных и промежуточных примесей, включая компоненты сивушного масла, в эпюрационной колонне с применением гидроселекции, ректификации эпюрата в спиртовой колонне с отбором фракций сивушного масла, сивушного спирта и непастеризованного спирта, разгонки фракций головных и промежуточных примесей. Процессы брагоректификации проводят при пониженном давлении в эпюрационной, спиртовой (ректификационной), метанольной и первой разгонной колоннах (эфирной) и повышенном давлении в бражной, выварной и второй разгонной (сивушной) колоннах. Распределение тепловых потоков осуществляют следующим образом: острым паром обогревают бражную, выварную и вторую разгонную колонны (сивушную), выходящий из бражной колонны пар используют для обогрева эпюрационной и метанольной колонн, паром из второй разгонной колонны (сивушной) обогревают первую разгонную колонну (эфирную), а паром из выварной колонны осуществляют обогрев спиртовой (ректификационной) колонны и окончательный подогрев исходной бражки, которую предварительно подогревают паром из спиртовой (ректификационной) колонны и лютером из выварной колонны, фракции из конденсаторов сепаратора диоксида углерода, бражной и эпюрационной колонн, спиртоловушки грязных погонов совместно с сивушным спиртом направляют на питательную тарелку первой разгонной (эфирной) колонны, из конденсатора которой выводят концентрат головной фракции, а жидкость из куба совместно с фракцией сивушного масла из спиртовой (ректификационной) колонны и промывными водами из сивухопромывателя направляют на нижнюю тарелку питания второй разгонной (сивушной) колонны, на верхнюю питательную тарелку этой колонны подают фракции из конденсаторов метанольной и спиртовой (ректификационной) колонн, выводят концентрат головной фракции из конденсатора второй разгонной (сивушной) колонны, отбирают сивушное масло из паровой фазы ее 5-11-й нижних тарелок, выводят концентрат пропиловых спиртов из жидкой фазы нижних тарелок укрепляющей части второй разгонной (сивушной) колонны, а из ее средней зоны отбирают фракцию этилового спирта и возвращают в бражку.

Однако этот способ приводит к повышенному новообразованию эфиров и альдегидов в бражной колонне, меньшему удельному суммарному расходу тепла на эпюрационную и метанольную колонну, что ограничивает возможность повышения качества спирта. Кроме того, данный способ требует повышенных энергозатрат на брагоректификацию.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении качества ректификованного спирта при пониженных энергозатратах.

Технический результат достигается тем, что в способе подачи тепловых потоков при получении ректификованного спирта в брагоректификационной установке, включающей источник острого пара, бражную, ректификационную, эпюрационную, метанольную, эфирную и сивушную колонны, при котором острым паром обогревают ректификационную и эпюрационную колонну, при этом процессы брагоректификации проводят при повышенном давлении в эпюрационной колонне, новым является то, что острым паром обогревают ректификационную колонну, работающую при повышенном давлении, паром, выходящим из ректификационной колонны, обогревают бражную колонну, в которой поддерживают пониженное давление, паром, выходящим из бражной колонны, обогревают метанольную колонну, а паром, выходящим из эпюрационной колонны, обогревают сивушную и эфирную колонну, в которых поддерживают пониженное давление.

Сущность изобретения представлена на фиг. 1.

На фиг. 1 - схема подачи тепловых потоков.

Здесь: 1 - бражная колонна; 2 - кипятильник-теплообменник бражной колонны; 3 - ректификационная колонна; 4 - кипятильник-теплообменник ректификационной колонны; 5 - эпюрационная колонна; 6 - кипятильник-теплообменник эпюрационной колонны; 7 - кипятильник-теплообменник эфирной колонны; 8 - сивушная колонна; 9 - кипятильник-теплообменник сивушной колонны; 10 - метанольная колонна; 11 - кипятильник-теплообменник метанольной колонны; 12 - эфирная колонна; 13 сборник конденсата.

По предлагаемому способу процессы брагоректификации проводят в брагоректификационной установке (БРУ), включающей источник острого пара (на фигуре не показано), бражную колонну 1 с кипятильником-теплообменником 2, ректификационную 3 с кипятильником-теплообменником 4, эпюрационную 5 с кипятильником-теплообменником 6, кипятильник-теплообменник 7 эфирной колонны, сивушную 8 с кипятильником-теплообменником 9, метанольную колонну 10 с кипятильником-теплообменником 11, эфирную колонну 12 и сборник конденсата 13. Источник острого пара, соответственно, через теплообменники-кипятильники 4 и 6 сообщен с ректификационной 3 и эпюрационной 5 колоннами. Ректификационная колонна 3, соответственно, через теплообменник-кипятильник 2 и паропроводы сообщена с бражной 1 колонной и со сборником конденсата 13. Эпюрационная колонна 5, соответственно, через теплообменники-кипятильники 7 и 9 и паропроводы сообщена с сивушной колонной 8, с эфирной колонной 12 и со сборником конденсата 13. Бражная колонна 5 через теплообменник-кипятильник 11 и паропровод сообщена с метанольной колонной 10. Брагоректификационая установка (БРУ) снабжена вакуумным водокольцевым насосом (на схеме не показан) для создания необходимого разрежения в бражной 1, сивушной 8, метанольной 10 и эфирной 12 колоннах.

Сущность способа заключается в следующем.

Распределение давления и температуры между колоннами БРУ обеспечивает повторное использование энергии пара, обогревающего ректификационную 3 и эпюрационную 5 колонны, для обогрева бражной 1, сивушной 8, метанольной 10 и эфирной 12 колонн.

Назначение бражной колонны 1 состоит в том, чтобы выделить из бражки спирт. Вместе со спиртом выделяются и летучие примеси. На тарелку питания бражной колонны 1 поступает бражка. Выходящие из верха колонны пары, конденсируются в подогревателе бражки, дефлегматоре и конденсаторе (на схеме не показаны) бражной колонны 1, и образуют бражной дистиллят. Дефлегматор и конденсатор бражной колонны 1 охлаждаются водой. Возможен отвод части конденсата из конденсатора бражной колонны 1 на тарелку питания эфирной колонны 12. Из куба бражной колонны 1 выходит барда.

Назначение эпюрационной колонны 5 состоит в том, чтобы выделить из смеси спирта и сопутствующих ему летучих примесей головные и частично промежуточные примеси, сконцентрировать их и вывести из установки. На тарелку питания колонны 5 поступает бражной дистиллят из бражной колонны 1 и спирт, очищенный от основного количества примесей из сивушной колонны 8. Наверх колонны 5 подается горячая вода для увеличения коэффициентов летучести основного количества примесей. Пары, выходящие из верха эпюрационной колонны 5 конденсируются в кипятильниках-теплообменниках 7, 9 и в конденсаторе этой колонны. Конденсатор эпюрационной колонны 5 охлаждаются водой. Конденсат, сконденсированный в перечисленных выше теплообменниках, возвращается в виде флегмы на верхнюю тарелку эпюрационной колонны 5. Часть конденсата конденсатора эпюрационной колонны 5 подается для дальнейшего концентрирования в эфирную колонну 12. Из куба эпюрационной колонны 5 выходит эпюрат, очищенный от основного количества головных и промежуточных примесей.

Назначение ректификационной колонны 3 состоит в том, чтобы выделить из эпюрата спирт, сконцентрировать его, освободив от хвостовых, промежуточных, концевых и остатка головных примесей. На тарелку питания ректификационной колонны 3 поступает эпюрат из эпюрационной колонны 5. Пары, выходящие из верха колонны 3, конденсируясь в кипятильнике-теплообменнике 2, бражной колонны 1 и конденсаторе (на схеме не показан) ректификационной колонны 3, образуют флегму, которая возвращается на верхнюю тарелку колонны 3. Часть конденсата из конденсатора ректификационной колонны 3 отводится в сивушную колонну 8 для дальнейшего концентрирования. Конденсатор ректификационной колонны 3 охлаждается водой. Спирт, очищенный от основного количества примесей выводится из верхней части колонны 3 подается на тарелку питания метанольной колонны 10, для очистки от остатков головных примесей, в основном метанола. Сивушные фракции отбираются в жидком виде с тарелок, расположенных над тарелкой питания колонны 3, и отводятся в сивушную колонну 8 для дальнейшего концентрирования. Лютерная вода выводится из куба колонны 3.

Назначение метанольной колонны 10 состоит в том, чтобы выделить из ректификованного спирта остатки головных и концевых (типа метанола) примесей. На тарелку питания колонны 10 поступает спирт из ректификационной колонны 3. Пары, выходящие из верха колонны 10 конденсируются в дефлегматоре и конденсаторе (на схеме не показаны) метанольной колонны 10 и образуют флегму, которая возвращается на верхнюю тарелку колонны 10. Дефлегматор и конденсатор метанольной колонны 10 охлаждаются водой. Часть конденсата из конденсатора метанольной колонны 10 отводится в сивушную колонну 8 для дальнейшего концентрирования. Из куба колонны отводится ректификованный спирт, освобожденный от остатков головных и концевых (типа метанола) примесей.

В сивушной колонне 8 проводится дальнейшее концентрирование сивушного масла, других промежуточных примесей, начатое в ректификационной колонне 3. В колонну 8 подается сивушная фракция из ректификационной колонны 3, часть конденсата из конденсаторов ректификационной 3 и метанольной 10 колонн, водно-спиртовая жидкость из куба эфирной колонны 12, жидкость из сивухопромывателя. Пары, выходящие из верха колонны 8 конденсируются в дефлегматоре и конденсаторе (на схеме не показаны) сивушной колонны 8 и образуют флегму, которая возвращается на верхнюю тарелку колонны. Из конденсатора сивушной колонны 8 отводится концентрат головной фракции. Дефлегматор и конденсатор сивушной колоны 8 охлаждается водой. Из средней части колонны 8 отводится спирт, очищенный от основного количества примесей и подается на тарелку питания эпюрационной колонны 5. Из колонны 8 выводится сивушное масло в концентрированном виде. Из куба колонны 8 отводится лютерная вода.

В эфирной колонне 12 проводится дальнейшее концентрирование головных и промежуточных примесей, поступающих из конденсатора эпюрационной 5 и возможно бражной 1 колонн. На тарелку питания колонны 12 поступает конденсат из конденсатора эпюрационной колонны 5 и возможно из конденсатора бражной колонны 1. Пары, выходящие из верха колонны 12 конденсируются в дефлегматоре и конденсаторе (на схеме не показаны) эфирной колонны 12 и образуют флегму, которая возвращается на верхнюю тарелку колонны 12. Дефлегматор и конденсатор эфирной колонны 12 охлаждаются водой. Часть конденсата из конденсатора эфирной колонны 12 выводится из системы брагоректификации в виде концентрата головных примесей. Наверх колонны 12 подается горячая вода для увеличения коэффициентов летучести основного количества примесей. Из куба колонны 12 отводится водно-спиртовая жидкость, освобожденная от основного количества головных и промежуточных примесей, и возвращается в систему брагоректификации.

Распределение тепловых потоков осуществляется следующим образом.

Острый пар поступает в теплообменник-кипятильник 4 для обогрева ректификационной колонны 3. Пары, выходящие из верха ректификационной колонны 3, поступают в теплообменник-кипятильник 2 бражной колонны 1 для ее обогрева. Для создания необходимого перепада температур в теплообменнике-кипятильнике 2 бражной колонны 1, ректификационная колонна 3 работает под избыточным давлением, бражная 1 под разрежением. За счет работы бражной колонны 1 под разрежением удается избежать значительного новообразования эфиров и альдегидов. Пары, выходящие из верха бражной колонны 1 поступают в теплообменник-кипятильник 11 метанольной колонны 10 для ее обогрева. Пары, несконденсированные в теплообменнике-кипятильнике 11, поступают в конденсатор (на схеме не показан) бражной колонны 1 для конденсации. Пары, несконденсированные в теплообменнике-кипятильнике 2, поступают в конденсатор (на схеме не показан) ректификационной колонны 3 для окончательной конденсации.

Острый пар поступает в теплообменник-кипятильник 6 для обогрева эпюрационной колонны 5. Пары, выходящие из верха эпюрационной колонны 5 поступают в теплообменник-кипятильник 9 сивушной колонны 8 для ее обогрева и в теплообменник-кипятильник 7 эфирной колонны 12 для ее обогрева. Таким образом, обогрев сивушной колонны 8 осуществляют через теплообменник-кипятильник 9 и обогрев эфирной колонны 12 через теплообменник-кипятильник 7 парами, выходящими из эпюрационной колонны 5. Пары, несконденсированные в теплообменнике-кипятильнике 9 сивушной колонны 8 и пары, несконденсированные в теплообменнике-кипятильнике 7 эфирной колонны 12, поступают в конденсатор (на схеме не показан) эпюрационной колонны 5 для окончательной их конденсации. Для создания необходимого перепада температур в теплообменниках-кипятильниках 7 и 9, эпюрационная колонна 5 работает под избыточным давлением, а сивушная колонна 8 и эфирная 12 работают под разрежением.

Конденсат пара из теплообменников-кипятильников 4 и 6, соответственно, ректификационной 3 и эпюрационной 5 колонн поступает в сборник конденсата 13. Сборник конденсата 13 связан с эпюрационной колонной 5. В сборнике конденсата 13 происходит вторичное испарение конденсата пара и возникшие пары поступают в куб эпюрационной колонны 5 для частичного ее обогрева. Это позволяет меньше затрачивать пар на обогрев эпюрационной колонны 5.

Пары, выходящие из верха сивушной колоны 12, метанольной колонны 11 и эфирной колонны 12 поступают в соответствующие дефлегматоры (на схеме не показаны), а затем в конденсаторы (на схеме не показаны), для конденсации (на схеме не показаны).

Пары, несконденсированные в конденсаторах (на схеме не показаны) бражной 1, сивушной 8, метанольной 10 и эфирной 12 колонн, поступают в вакуумный водокольцевой насос (на схеме не показан) для окончательной конденсации и для создания необходимого разрежения в этих колоннах. Пары, несконденсированные в вакуумном водокольцевом насосе, поступают в спиртоловушку (на схеме не показана) для окончательной конденсации, а затем выводятся в атмосферу.

Дефлегматоры сивушной 8, метанольной 10 и эфирной 12 колонн, а также конденсаторы бражной 1, эпюрационной 5, ректификационной 3, метанольной 10, сивушной 8 и эфирной 12 колонн (на схеме не показаны) охлаждаются водой.

Предлагаемый способ подачи тепловых потоков, при котором острым паром обогревают ректификационную 3 и эпюрационную 5 колонны, в которых создают повышенное давление, при этом процессы брагоректификации ведут при пониженном давлении в бражной 1, сивушной 8, метанольной 10 и эфирной 12 колоннах и при избыточном давлении в эпюрационной 5 и ректификационной 3 колоннах, позволяет повысить коэффициенты испарения метанола, сложных эфиров, альдегидов и других головных примесей, обеспечить более полное извлечение этих примесей из спирта, уменьшить их новообразование и повысить качество конечного продукта. Обогрев бражной 1, сивушной 8, метанольной 10 и эфирной 12 колонн проводят за счет повторного использования тепловой энергии пара из ректификационной 3, эпюрационной 5 колонн, а также пара самоиспарения конденсата пара в сборнике конденсата 13, что снижает энергозатраты на получение конечного продукта по сравнению с известным способом.

Сравнительные показатели удельного расхода пара на один дал спирта согласно прототипу и предлагаемому способу отражены в таблице 1.

Как следует из приведенной таблицы, предлагаемый способ позволяет получать ректификованный спирт с меньшими энергозатратами по сравнению с известным способом.

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ подачи тепловых потоков при получении ректификованного спирта осуществляют в брагоректификационной установке, включающей источник острого пара, бражную (1), ректификационную (3), эпюрационную (5), сивушную (8), метанольную (10) и эфирную колонны (12). Острым паром обогревают ректификационную (3) и эпюрационную колонну (5). Процессы брагоректификации проводят при повышенном давлении в ректификационной (3) и эпюрационной колонне (5) и при пониженном давлении в бражной (1), метанольной (10), сивушной (8) и эфирной колоннах (12). Острым паром обогревают ректификационную колонну (3), работающую при повышенном давлении, паром, выходящим из ректификационной колонны (3), обогревают бражную колонну (1), в которой поддерживают пониженное давление, паром, выходящим из бражной колонны, обогревают метанольную колонну (10), паром, выходящим из эпюрационной колонны (5), обогревают сивушную (8) и эфирную колонну (12), в которой поддерживают пониженное давление. Технический результат: повышение качества ректификованного спирта при пониженных энергозатратах. 1 ил., 1 табл.

Способ подачи тепловых потоков при получении ректификованного спирта в брагоректификационной установке, включающей источник острого пара, бражную, ректификационную, эпюрационную, сивушную, метанольную и эфирную колонны, при котором острым паром обогревают ректификационную и эпюрационную колонну, при этом процессы брагоректификации проводят при повышенном давлении в ректификационной и эпюрационной колонне и при пониженном давлении в бражной, метанольной, сивушной и эфирной колоннах, отличающийся тем, что острым паром обогревают ректификационную колонну, работающую при повышенном давлении, паром, выходящим из ректификационной колонны, обогревают бражную колонну, в которой поддерживают пониженное давление, паром, выходящим из бражной колонны, обогревают метанольную колонну, паром, выходящим из эпюрационной колонны, обогревают сивушную и эфирную колонну, в которой поддерживают пониженное давление.