SUBSTANTIATION OF THE CHOICE OF THE FEED STAGE OF THE RECTIFICATION COLUMN WHEN OBTAINING FOOD ETHYL ALCOHOL BY THE METHOD OF MATHEMATICAL MODELING
Authors: КОРОТКОВА Т.Г. , СИЮХОВ Х.Р. , ДЕМИН В.И. , ЭНГОВАТОВА В.В. 
Published: July 2022

Проведены численные исследования работы ректификационной колонны по определению тарелки питания эпюрата методом математического моделирования в среде сложных химико-технологических систем Hysys. Расчет осуществляли по действительным тарелкам с эффективностью работы 0,5. Работа колонны организована следующим образом: головная фракция отбирается сверху колонны из конденсатора в виде непастеризованного спирта, сивушный спирт – из жидкой фазы с тарелки, расположенной выше тарелки питания, сивушное масло отбирается из паровой фазы с тарелки, расположенной ниже тарелки питания; лютер выводится снизу ректификационной колонны из ребойлера. Летучие примеси в эпюрате были представлены ацетальдегидом, 2.3-бутиленгликолем, этилацетатом, метанолом, 2-пропанолом, 2-бутанолом, 1-пропанолом, изобутанолом, 1-бутанолом, изоамилолом, 1-гексанолом, уксусной кислотой, этанолом и водой. Вычисление коэффициентов активности компонентов проведено по модели UNIQUAC. Технические параметры режима работы колонны и концентрации основных летучих примесей в эпюрате взяты при обследовании действующей брагоректификационной установки. Получены и проанализированы графические зависимости распределения примесей, этанола, выхода спирта и крепости спирта-ректификата при изменении тарелки питания, а также концентрации этанола в лютере от числа тарелок в колонне (от 60 до 100) для двух вариантов: при подаче эпюрата на 16-ю тарелку колонны и на тарелку, номер которой вычислен пропорционально увеличению или уменьшению числа тарелок в колонне от исходного, равного 80. Рассчитан профиль изменения концентрации этанола по высоте колонны при его концентрации в эпюрате 20, 30, 40 и 60% об. при подаче питания на 16-ю тарелку колонны. Показано, что 16-я тарелка питания является оптимальной при переработке эпюрата различной крепости с целью получения ректификованного спирта, очищенного от легколетучих и труднолетучих примесей с соблюдением показателей экологической безопасности к лютеру, сбрасываемому в канализацию. Рассчитан профиль изменения концентрации этанола по высоте колонны при его концентрации в эпюрате 20, 30, 40 и 60% об. при подаче питания на 16-ю тарелку колонны.
Numerical studies of the operation of a distillation column to determine the feed stage of the epurate were carried out by the method of mathematical modeling in the environment of complex chemical-technological systems Hysys. The calculation was implemented on real plates with an efficiency of 0,5. The operation of the column is organized as follows: the head fraction is taken from the top of the column from the condenser in the form of unpasteurized alcohol, fusel alcohol is taken from the liquid phase from a stage located above the feed stage, and fusel oil is taken from the vapor phase from a stage located below the feed plate, luther is removed bottom of the distillation column from the reboiler. Volatile impurities in the epurate are represented by the following components: acetaldehyde, 2.3-butylene glycol, ethyl acetate, methanol, 2-propanol, 2-butanol, 1-propanol, isobutanol, 1-butanol, isoamylol, 1-hexanol, acetic acid, ethanol, and water. The calculation of the activity coefficients of the components was carried out according to the UNIQUAC model. The technical parameters of mode of operation of the column and the concentration of the main volatile impurities are taken during the examination of the operating distillation plant. The graphic dependences of the distribution of impurities, ethanol, alcohol yield and strength of rectified alcohol with a change in the feed stage, as well as the concentration of ethanol in luther on the number of stages in the column (from 60 to 100) are obtained and analyzed for two options: when feeding the epurate to the 16th stage of the column and to the stage, the number of which is calculated in proportion to the increase or decrease of the number of stages in the column from the original, equal to 80. The profile of the change in the concentration of ethanol along the height of the column at its concentration in the epuret of 20, 30, 40 and 60% vol. when feeding to the 16th stage of the column is calculated. It is shown that feed stage 16 is optimal for processing epuret of various strengths in order to obtain rectified alcohol, purified from volatile and non-volatile impurities in compliance with environmental safety indicators for luther discharged into the sewer.