Способ получения спирта Российский патент 2020 года по МПК C12H6/02 C12P7/06 B01D3/14 B01D3/00 

Изобретение относится к винодельческой отрасли пищевой промышленности, преимущественно к способам для получения спирта и предназначено для разделения спиртосодержащих продуктов на фракции и получения этилового спирта в быту или на небольших производствах.

Известен способ контроля уровня флегмы, реализуемый с помощью холодильника и узла отбора конденсата из холодильника, при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенном под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора, причем излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению, контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора. (см. патент РФ №2684602, 18.05.2018).

Недостатками известного способа является недостаточное качество очистки получаемого продукта и низкая повторяемость результатов перегонки. Указанные недостатки обусловлены тем, что при контроле возврата флегмы обратно в колонну величина отводимого конденсата из узла отбора в известном способе определяется разницей между сконденсированными парами и возвращаемой обратно в колонну флегмой. В этом случае флегмовое число, равное отношению возвращаемой флегмы к отбираемому конденсату, при изменениях потока пара вследствие, например, нестабильности нагрева генерирующего пар устройства, может самопроизвольно меняться в широких пределах. Соответствующие изменения флегмового числа при этом снижают качество получаемого продукта в процессе перегонки и затрудняют обеспечение повторяемости результатов процесса. Другим недостатком известного способа является низкая надежность из-за контроля спиртуозности отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора, осуществляемого с помощью запорно-регулирующий клапана.

Известен способ разделения спиртосодержащих продуктов на фракции на основе ректификационной колонны, в куб которой заливается брага или спирт-сырец, куб нагревается источником тепла. После закипания браги в кубе спиртосодержащие пары поднимаются по колонне до дефлегматора, где охлаждаются. Часть получаемой таким образом флегмы возвращается обратно в колонну, а оставшаяся часть через трубку с переливом поступает в отбор готового продукта. В начальной стадии процесса отбор готового продукта перекрывают и ожидают стабилизации колонны. После стабилизации отбор приоткрывают и отбирают головные фракции капельным отбором. После окончания отбора головных фракций осуществляют отбор основной фракции процесса ректификации путем полного открытия отбора. Регулирование отбора осуществляют в начале процесса ректификации путем изменения высоты перелива в трубке отбора. Окончание отбора основной фракции определяют по заданной величине температуры в кубе или по изменению температуры в колонне. (патент РФ №190895,19.04.2019). Недостатком известного способа является низкая надежность вследствие ручного регулирования отбора путем изменения геометрических параметров отбора и возврата с помощью механических регуляторов как на стадии отбора головной фракции так и на стадии отбора основной фракции ректификации. Другим недостатком известного способа является относительно невысокое качество очистки получаемого спирта в следствии регулировки только начального уровня отбора и неконтролируемого изменения флегмового числа в процессе перегонки.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) к предлагаемому является способ получения спирта, характеризующийся тем, что спиртосодержащую жидкость нагревают в кубе ректификационной колонны, перегоняют с разделением фракций, при этом в процессе перегонки осуществляют измерение температуры пара датчиком температуры в верхней части колонны и, анализируя ее показания устройством управления, регулируют отбор фракций распределителем фракций с клапанами, соединенным с емкостями сбора фракций перегонки, при этом ожидают начало стабилизации температуры, после стабилизации проводят отбор головной фракции для чего регулируют частоту отбора, продолжают отбор головной фракции до тех пор, пока температура не выйдет за установленный диапазон, после чего начинают осуществлять отбор спирта, регулируя при этом частоту отбора спирта, прекращают отбор спирта и проводят отбор хвостовой фракции при максимальной частоте отбора. Процесс отбора ведут по заданным параметрам температуры и регулируемой частоте отбора (см. патент РФ №2492228, 03.07.2012).

Недостатком известного способа является недостаточная надежность процесса из-за необходимости применения клапанов для изменения частоты и продолжительности отбора.

Целью изобретения является повышение надежности получения спирта высокого качества. Технический результат предлагаемого способа заключается в улучшении качества очистки получаемого спирта и обеспечение повторяемости результатов перегонки без осуществления процессов отбора с помощью электромеханических и механических элементов на всех этапах процесса перегонки.

Технически результат достигается следующим образом. Спиртосодержащую жидкость нагревают в кубе ректификационной колонны, перегоняют с разделением фракций. Осуществляют измерение температуры пара в колонне и ожидают начало стабилизации температуры. После стабилизации проводят и регулируют отбор головной фракции, после чего осуществляют и регулируют отбор спирта. По завершению процесса ректификации отбор спирта прекращают. Регулирование отбора осуществляют путем стабилизации количества конденсата, возвращаемого в ректификационную колонну, например с помощью контроля уровня флегмы в делителе, разделяющим потоки возвращаемой и отбираемой флегмы, относительно уровня перелива, через который осуществляется отбор, с помощью изменения мощности нагрева. Для этого на этапе стабилизации температуры мощность устанавливают таким образом, чтобы уровень флегмы был меньше высоты перелива, на этапе отбора головных фракций увеличивают мощность нагрева до величины, обеспечивающий покапельный отбор, а на этапе отбора основной фракции изменяют мощность до величины, обеспечивающей заданное флегмовое число отбора. В этом случае контроль за возвращаемой флегмой и отбираемой фракцией осуществляется, например, с помощью электронного регулируемого стабилизатора мощности, то есть без использования электромеханических и механических элементов, контактирующих с флегмой и фракциями отбора. Стабилизация количества конденсата, возвращаемого в ректификационную колонну, позволяет применить изменение мощности нагрева для регулировки отбора на протяжении всего процесса перегонки, обеспечивая высокую стабильность и повторяемость характеристик получаемого спирта.

Таким образом, предлагаемая совокупность существенных признаков обеспечивает в рассматриваемом способе высокую чистоту получаемого спирта и повторяемость результатов перегонки без применения низко надежных электромеханических и механических элементов. Тем самым улучшается надежность получения спирта высокого качества, в том числе в бытовых условиях его использования.

Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что изменение мощности нагрева при отборе спирта осуществляют периодически, для чего при изменении температуры в колонне уменьшают мощность до полного прекращения отбора, ожидают стабилизацию температуры в колонне, после чего увеличивают мощность до возобновления отбора спирта.

Пример конкретного исполнения предлагаемого способа и его практическая применимость поясняются нижеследующим описанием и чертежом.

Фиг. 1 - Устройство для перегонки продуктов брожения.

Позициями на чертежах обозначены:

1 - куб;

2 - колонна

3 - дефлегматор

4 - делитель флегмы

5 - холодильник

6 - приемник готового продукта

7 - входной патрубок

8 - выходной патрубок возврата флегмы в колонну

9 - выходной патрубок отбора готового продукта

10 - датчик температуры

11 - регулятор мощности

12 - ТЭН

Способ получения спирта осуществляют следующим образом. В куб 1 заливается брага или спирт сырец, куб нагревается ТЭНом, запитываемым от регулятором мощности 11. После закипания браги в кубе, спиртосодержащие пары поднимаются по колонне 2 до дефлегматора 3, где охлаждаются и в виде флегмы поступают в делитель флегмы 4. Часть флегмы из дефлегматора 3 возвращается в колонну через выходной патрубок возврата 8. Оставшаяся часть флегмы из дефлегматора 3 накапливается в делителе флегмы 4, что вызывает повышение уровня флегмы в нем. Соответственно увеличивается расход флегмы, возвращаемой в колонну 2. При достижении динамического равновесия расхода флегмы через выходной патрубок возврата флегмы в колонну 8 с поступающей через патрубок 7 флегмой из дефлегматора 3, уровень флегмы в делителе флегмы 4 стабилизируется. В начальной стадии работы мощность регулятора 11 устанавливают такой величины, чтобы уровень флегмы в делителе 4 был меньше высоты Н перелива в выходном патрубке отбора готового продукта 9. При этом отбор отсутствует и колонна находится в режиме стабилизации температуры. Начало стабилизации и стабилизацию температуры в колонне определяют с помощью измерение температуры пара, которую осуществляют с помощью датчика температуры 10. Следующая стадия работы по предлагаемому способу заключается в отборе головных фракций. Для этого регулируют (увеличивают) мощность нагрева ТЭНа 12 с помощью регулятора 11 до величины, обеспечивающей покапельный отбор и получают необходимый объем фракций в приемнике готового продукта 6. Обычно это 5-10% от расчетного содержания спирта в исходной браге. Следующей стадией работы предлагаемого устройства является отбор основной фракции процесса ректификации. Для этого, например, заменяют приемник готового продукта 6 на пустой, мощность нагрева ТЭНа 12 с помощью регулятора 11 регулируют (увеличивают) до величины, обеспечивающей заданное флегмовое число отбора, и собирают основную фракцию, поступающую в приемник 6 через холодильник 5. При этом уровень флегмы Н в делителе флегмы 4 остается постоянным, поскольку избыточное ее количество отводится через трубку отбора 9, то есть количество конденсата, возвращаемого в ректификационную колонну, стабилизируется. В процессе отбора основной фракции, концентрация ее в браге, находящейся в кубе 1, уменьшается. При этом уменьшается расход флегмы от дефлегматора 3, поступающий в делитель флегмы 4 через патрубок 7. Соответственно уменьшается и количество флегмы, проходящее через трубку отбора 9, что приводит к увеличению флегмового числа, что обеспечивает высокую степень очистки получаемого спирта. Дополнительное увеличение флегмового числа и соответствующее повышение степени очистки получаемого спирта может быть достигнуто регулированием (уменьшением) мощности регулятора 11 на протяжении всего процесса ректификации вплоть до полного прекращения отбора. После этого процесс ректификации может быть завершен. Окончание стадии отбора основной фракции может быть также осуществлено, например, по заданной величине температуре в кубе. Стабилизация количества конденсата, возвращаемого в колонну, в сочетании с регулированием отбора изменением мощности нагрева позволяет также обеспечить высокую повторяемость характеристик получаемого спирта, поскольку исключает случайные изменения флегмового числа в процессе ректификации.

В варианте способа изменение мощности нагрева ТЭНа 12 при отборе спирта осуществляют с помощью регулятора 11 периодически. Для чего при изменении температуры в колонне, измеряемой с помощью датчика 10, уменьшают мощность до полного прекращения отбора, ожидают стабилизацию температуры на датчике 10, после чего увеличивают мощность с помощью регулятора 11 до возобновления отбора спирта. В этом случае также происходит дополнительная очистка получаемого спирта за счет увеличения разделяющей способности ректификационной колонны 2.

Таким образом, получение спирта по предлагаемому способу характеризуется высокой степенью очистки и осуществляется без применения механических и электромеханических регуляторов. Тем самым улучшается надежность получения спирта высокого качества.

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ получения спирта характеризуется тем, что спиртосодержащую жидкость нагревают в кубе ректификационной колонны, перегоняют с разделением фракций, для чего осуществляют измерение температуры пара в колонне, и ожидают начало стабилизации температуры. После стабилизации температуры проводят и регулируют отбор головной фракции. Следующим этапом осуществляют и регулируют отбор спирта, после чего отбор спирта прекращают. Регулирование отбора осуществляют путем стабилизации количества конденсата, возвращаемого в ректификационную колонну, и изменением мощности нагрева. Изобретение позволяет повысить качество очистки и обеспечить повторяемость результатов перегонки без осуществления процессов отбора с помощью электромеханических и механических элементов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения спирта, характеризующийся тем, что спиртосодержащую жидкость нагревают в кубе ректификационной колонны, перегоняют с разделением фракций, для чего осуществляют измерение температуры пара в колонне, ожидают начало стабилизации температуры, после стабилизации проводят и регулируют отбор головной фракции, после чего осуществляют и регулируют отбор спирта, прекращают отбор спирта, отличающийся тем, что регулирование отбора осуществляют путем стабилизации количества флегмы, возвращаемого в ректификационную колонну, например с помощью контроля уровня флегмы в делителе, разделяющим потоки возвращаемой и отбираемой флегмы, относительно уровня перелива, через который осуществляется отбор, с помощью изменения мощности нагрева, для чего на этапе стабилизации температуры мощность устанавливают таким образом, чтобы уровень флегмы был меньше высоты перелива, на этапе отбора головных фракций увеличивают мощность нагрева до величины, обеспечивающей покапельный отбор, а на этапе отбора основной фракции изменяют мощность до величины, обеспечивающей заданное флегмовое число отбора.

2. Способ получения спирта по п. 1, отличающийся тем, что изменение мощности нагрева при отборе спирта осуществляют периодически, для чего при изменении температуры в колонне уменьшают мощность до полного прекращения отбора, ожидают стабилизацию температуры в колонне, после чего увеличивают мощность до возобновления отбора спирта.