Brevet FR2834516A1 — publié le 20030711

DESCRIPTION Domaine Technique L'invention concerne un procédé d'économie d'énergie pour la production d'alcool rectifié par distillation, à faible taux d'extraction des impuretés, à partir de moûts fermentés. Les phases successives de distillation permettant l'obtention d'un alcool neutre se font par la mise en oeuvre des colonnes épuratrices des vins, distillatrices. rectificatrice des flegmes, colonnes d'affinage et colonne de concentration des impuretés. Le procédé selon l'invention associe plusieurs dispositifs d'économie d'énerqie qui sont : - chauffage en multiple effet des colonnes -ente au vide - valorisation énergétique des vinasses en pression par détente au vide - reprise thermique de 1'énergie disponible en tête de colonne par utilistion d'un compresseur à jets de vapeur associé à un échangeur Le procédé selon l'invention permet une production d'alcool rectifié avec une production faible d'impuretés en associant une condensation fractionnée des impuretés sur les colonnes épuratrices et 1'utilisation d'une colonne de concentration des fractions des composés non éthanol. Techniques antérieures --------------------------Dans le domaine de la gestion de 1'Energie : 1 z - la disposition en multiple effet des colonnes à distiller, permettant le chauffage d' une colonne sous vide par une colonne sous pression est généralisée depuis plusieurs années dans la profession et n'est pas originale : procédé 1. - F utilisation, en application du brevet FR ? 9214060, de compresseurs à jets de vapeur, permettant de recycler les calories de tête de colonne pour participer au chauffage du pied, a été largement diffusée : procédé 2. - de même la récupération de la chaleur sensible des vinasses en sortie de colonne distillatrice par un pot de détente en application du brevet FR ? 9214006 est appliquée sur de nombreux sites : procédé 3 Dans la profession, les procédés 1 et 2 sont associés pour l'opération de rectification des flegmes sur des ateliers distincts, thermiquement, des ateliers de production de flegmes (alcools bruts impurs). A notre connaissance les procédés 1,2, 3 n'ont jamais été associés sur un même ensemble Dans le domaine du procédé d'Epuration des alcools bruts (appelés flegmes) : les colonnes épuratrices des vins comprenant une section dite de d' épuisement et une section dite de concentration ont été utilisées pour produire des alcools rectifiés en distillation directe des moûts fermentés, - la colonne de concentration des extractions de fractions chargées en impuretés, en application du brevet FR NO 9200004, a été installée sur de nombreux sites La mise en place de colonnes épuratrices, traitant des moûts fermentés, sans tronçons de concentration, avec gestion de 1'extraction des impuretés par condensation fractionnée n'a jamais été proposée et installée. De même la colonne de concentration des impuretés n'a jamais été installée sur des ateliers autorisant un recyclage des alcools allégés en impuretés vers les colonnes distillatrice des vins. Description de l'invention - selon FI G 1 - Le procédé d'économie d'énergie, pour la production d'alcool rectifié par c distillation, à faible taux d'extraction des impuretés, à partir de moûts fermentés. met en oeuvre les Colonnes : - Epuratrices des moûts D30A et D30B - Distillatrices des moûts D10A et D10B produisant des flegmes éthanoliques à moyen degré - Rectificatrice D40 produisant un éthanol à degré supérieur à 96,0 % v - d'AfEnage D50A et D50B - de Concentration des Impuretés D60. Ces colonnes sont associées à des dispositifs de chauffage en économie d'énergie constitués par : - un système multiple effet assurant le chauffage des Colonnes DIOA et Z > D30A par les Colonnes D10B et D30B, elles mêmes chauffées par la Colonne D40, un système multiple effet assurant le chauffage de la Colonne D60 par la colonne D50A, elle même chauffée par la Colonne D50B, elle même chauffée par la Colonne D40 - un système de refroidissement des vinasses évacuées de la Colonne Dl OB par détente sous vide dans la ballon DV assurant le complément de chauffage de la Colonne D10A, système de refroidissement associé à un échangeur liquide-liquide entre moûts fermentés et vinasses EVV - un système de reprise de 1'énergie en tête de Colonne D40, avec échangeur F et compresseur à jets de vapeur à tuyères multiples. ST Ces dispositifs de chauffage, associés selon la représentation de la figure FIG1, définissent une consommation énergétique spécifique proche de 120 kg de vapeur d'eau, à 25 bar surchauffée à 350 C, par hectolitre d'alcool pur mis en oeuvre sous forme de moût fermenté à 10% v ou proche de 132 kg de vapeur par hectolitre d' Z > alcool pur mis en oeuvre, en utilisant une vapeur d'eau à 25 bar saturée. Les colonnes sont de conception traditionnelle, équipée de plateaux à calottes, ou à soupapes, ou perforés. Les Colonnes D30A et D30B comportent un nombre de plateaux proche de 15. Les Colonnes D10A et D10B comportent un nombre de plateaux proche de 20. Les Colonnes D50A et D50B comportent un nombre de plateaux proche de 50. La Colonne D40 comporte un nombre de plateaux proche de 65. La Colonne D60 comporte un nombre de plateaux proche de 57 + 12. L'élimination des composés plus volatils que l'methanol se fait sur les Colonnes D30A et D30B qui ne comportent pas de sections de concentration, une partie des extractions se faisant par condensation fractionnée et une autre partie par transfert vers la Colonne de Concentration des Impuretés D60. Les Colonnes Distillatrices des moûts fermentés D1OA et D1OB ne comportent pas de sections de concentration. Les flegmes éthanoliques à moyen degré obtenus sont 1 ZD transférés en l'état vers la Colonne D40 pour y être rectifiés. Cette disposition permet un fonctionnement à pression atmosphérique de la Colonne Dl OB, ce qui facilite la conduite de l'ensemble. L'adaptation des dispositifs d'économie d'énergie en multiple effets précédemment décrits définissent des régimes de pression en tête de colonnes proches de : - 0, 25 bar absolu pour la Colonne D30A - 0, 295 bar absolu pour la Colonne D10A - 0, 97 bar absolu pour la Colonne D30B - 1, 033 bar absolu pour la Colonne D10B - 3, 1 bar absolu pour la Colonne D40 - 2, 17 bar absolu pour la Colonne D50B -1, 52 bar absolu pour la Colonne D50A -0, 27 bar absolu pour la Colonne D60 Les deux Colonnes Epuratrices D30A et D30B, reliées respectivement aux Colonnes D10A et D10B, sont alimentées en moûts fermentés plus froid de 350C environ par rapport à la température des vinasses (moûts désalcoolisés) en pied des Colonnes Distillatrices D 1 OA et DlOB. Cette disposition permet une concentration par condensation fractionnée des impuretés volatiles et l'obtention d'un chauffage spécifique des Colonnes : - proche de 60 kg de vapeur d'eau libérant 540 kcal par hectolitre d'alcool pur mis en oeuvre, pour les Colonnes D30A et D30B - et proche de 170 kg de vapeur d'eau par hectolitre d'alcool pur mis en oeuvre pour t : l les Colonnes D10A et DIOB. Le chauffage des Colonnes D30A et D10A, par les Colonnes D30B et DIOB se fait en Z > double effet en utilisant les calories de tête des Colonnes D30B et D10B, mais également en récupérant une partie des calories contenues dans les vinasses de la Colonne Dl OB, par détente sous vide dans le dispositif DV. Le chauffage de la Colonne Rectificatrice D40 se fait en utilisant un compresseur à jets de vapeur à tuyères multiples ST, compresseur qui assure la reprise énergétique des calories disponibles en tête de colonne, par l'intermédiaire de 1'échangeur FI. Cette reprise correspond à 35%, en valeur approchée, du flux énergétique nécessaire au chauffage de cette Colonne rectificatrice. La production d'impuretés concentrées représente, selon le schéma d'ensemble proposé, moins de 3% de l'alcool mis en oeuvre. Ce résultat est obtenu en associant le système de condensation fractionnée en tête des Colonnes Epuratrices D30A et D30B et par utilisation de la Colonne de Concentration des Impuretés D60 qui autorise un recyclage d'alcool pré-épuré vers les colonnes D30A et D30B. L'ensemble des dispositifs que nous avons décrits convient à la mise en oeuvre de moûts fermentés de substrats alcooligènes variés à teneur en alcool différente du cas tc cité précédemment : moût à 10% v. La consommation énergétique de l'ensemble reste réduite. Par exemple, en mettant en oeuvre un moût fermenté à 7% v la consommation spécifique, par hectolitre d'alcool pur mis en oeuvre, est de 135 kg de vapeur à 25 bar, surchauffée à 350 C. REVENDICATIONS 1-Procédé d'économie d'énera, 1 -Procédé d'économie d'énergie, pour la production d'alcool rectifié par distillation, à faible taux d'extraction des impuretés, à partir de moûts fermentés, mettant en oeuvre les Colonnes - Epuratrices des moûts D30A et D30 B - Distillatrices des moûts Dl OA et Dl OB produisant des flegmes éthanoliques à moyen degré - Rectificatrice 040 produisant un éthanol à degré supérieur à 96,0 % v - d'Affinage D50A et D50B - de Concentration des Impuretés D60 associées à des dispositifs de chauffage en économie d'énergie constitués par : - un système multiple effet assurant le chauffage des Colonnes D10A et 030A par CD les colonnes DIOB et D30B, elles mêmes chauffées par la Colonne D40 - un système multiple effet assurant le chauffage de la Colonne D60 par la Colonne D50A, elle même chauffée par la colonne D50B, elle même chauffée par la Colonne D40, un système de refroidissement des vinasses évacuées de la Colonne DIOB par détente sous vide dans le ballon DV assurant un complément de chauffage de la Colonne D10A, système de refroidissement associé à un échangeur liquide- liquide entre moûts fermentés et vinasses EVV - un système de reprise de l'énergie en tête de Colonne D40, avec échangeur F et compresseur à jets de vapeur ST à tuyères multiples, et définissant une consommation énergétique spécifique proche de 120 kg de vapeur à 25 bar surchauffée à 350 C par hectolitre d'alcool pur mis en oeuvre sous forme de moût fermenté à 10% v ou proche de 132 kg de vapeur par hectolitre d'alcool pur mis en oeuvre, en utilisant une vapeur à 25 bar saturée. 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les colonnes comportent un nombre de plateaux à calottes, à soupapes, ou perforés, proche de 15 pour les Colonnes D30A et D30B, de 20 pour les Colonnes D1OA et D 1 OB, de 65 pour la Colonne D40, de 50 pour les Colonnes D50A et D50B, de 57 + 12 pour la Colonne D60. 3 -Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élimination des composés plus volatils que l'éthanol se fait sur les colonnes D30A et D30B qui ne comportent pas de sections de concentration, une partie des extractions se faisant par condensation fractionnée et une autre partie par transfert vers la Colonne de Concentration des Impuretés D60. 4-Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les Colonnes D10A et DIOB ne comportent pas de sections de concentration, les flegmes éthanoliques à moyen degré obtenus, épurés en composés volatils, étant transférés en @' état, vers la Colonne Rectificatrice D40. 5-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs d'économie d'énergie utilisés, par multiples effets, définissent des régimes de pression en tête de colonnes proches de : - 0, 25 bar absolu pour la Colonne D30A - 0, 295 bar absolu pour la Colonne Dl OA - 0, 97 bar absolu pour la Colonne D30B - 1, 033 bar absolu pour la Colonne D1OB - 3, 1 bar absolu pour la Colonne D40 - 2, 17 bar absolu pour la Colonne D50B, 1, 52 bar absolu pour la Colonne D50A - 0, 27 bar absolu pour la Colonne D60. 6-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux Colonnes Epuratices D30A et D30B sont alimentées avec un moût fermenté plus froid de 35"C environ que la température des vinasses en pied des Colonnes distillatrices Dl OA et D10B, associées aux précédentes colonnes épuratrices, cette disposition permettant une concentration par condensation fractionnée des impuretés et l'obtention d'un chauffage spécifique des colonnes : proche de 60 kg de vapeur d'eau libérant 540 kcal par hectolitre d'alcool pur mis en oeuvre, pour les Colonnes Epuratrices D30A et D30B et proche de 170 kg de vapeur d'eau par hectolitre d'alcool pur mis en oeuvre pour les Colonnes Distillatrices D 1 OA et D 1 OB. 7-Procédé selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que le chauffage en double effet des Colonnes D30A et DI0A par les Colonnes D30B et D10B se fait en utilisant les calories de tête des Colonnes D30B et et DI OB, mais également en récupérant une partie des calories des vinasses de la Colonne DI OB par détente sous vide dans le dispositif DV. 8-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage de la Colonne D40 se fait par un compresseur à jets de vapeur à tuyères multiples ST, assurant la reprise énergétique des calories en tête de colonne par l'échangeur FI, cette reprise étant proche de 35% du flux énergétique nécessaire au besoin de la Colonne. 9-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la production d'impuretés concentrées est réduite à moins de 3% de l'alcool mis en ceuvre par application du système de condensation fractionnée en tête des Colonnes D30A et D30B et par utilisation de la Colonne D60 qui autorise un recyclage d'alcool pré-épuré vers les Colonnes D30A et D30B. 10-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est adapté à la mise en oeuvre de moûts fermentés variés à teneur en alcool différente, la consommation énergétique restant réduite, par exemple : 135 kg de vapeur à 25bar, surchauffée à 350 C, pour la mise en oeuvre d'un moût fermenté à 7% v.