СИСТЕМА ПОДАЧИ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ РЕКТИФИКОВАННОГО СПИРТА В БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к спиртовой промышленности, в частности к установкам для получения пищевого ректификованного спирта.
Известна брагоректификационная установка (БРУ), для реализации способа 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 близкой к предлагаемой полезной модели является система подачи тепловых потоков при получении ректификованного спирта в брагоректификационной установке, реализованная в способе 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 (эпюрационной) и второй разгонной (сивушной) колоннах. Распределение тепловых потоков осуществляют следующим образом: острым паром обогревают бражную, выварную (эпюрационную) 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 (эпюрационной) колонны осуществляют обогрев спиртовой (ректификационной) колонны и окончательный подогрев исходной бражки, которую предварительно подогревают паром из спиртовой (ректификационной) колонны и лютером из выварной (эпюрационной) 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 направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении экономичности процесса брагоректификации, путем снижения энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что в системе подачи тепловых потоков при получении ректификованного спирта в брагоректификационной установке (вариант 1), включающей источник острого пара и паропроводы, сообщающие между собой, соответственно, через теплообменники-кипятильники бражную, ректификационную, эпюрационную и сивушную колонны, при этом источник острого пара сообщен с сивушной колонной, новым является то, что источник острого пара, кроме того, сообщен с ректификационной колонной, которая сообщена с бражной колонной, сообщенной через теплообменники с вакуумным насосом, сивушная колонна сообщена с эпюрационной колонной, которая сообщена через теплообменники с вакуумным насосом или атмосферой.
В системе подачи тепловых потоков при получении ректификованного спирта в брагоректификационной установке (вариант 2), включающей источник острого пара и паропроводы, сообщающие между собой через теплообменники-кипятильники бражную, ректификационную, эпюрационную, сивушную, метанольную и эфирную колонны, при этом источник острого пара сообщен с сивушной колонной, а метанольная и эфирная колонны сообщены с вакуумным насосом, новым является то, что источник острого пара, кроме того, сообщен с ректификационной колонной, которая сообщена с бражной колонной, сообщенной через теплообменники с вакуумным насосом, сивушная колонна сообщена с эпюрационной
колонной, которая сообщена с метанольной колонной, при этом ректификационная и сивушная колонны сообщены со сборником конденсата, который сообщен с эфирной колонной, кроме того, эпюрационная колонна через теплообменники сообщена с атмосферой или вакуумным насосом.
В системе подачи тепловых потоков по варианту 1 и 2 ректификационная колонна сообщена с эпюрационной колонной для ее дополнительного подогрева.
Сущность полезной модели представлена на фиг.1 и 2.
На фиг.1 - схема подачи тепловых потоков по варианту 1.
На фиг.2 - схема подачи тепловых потоков по варианту 2.
Здесь: 1 - бражная колонна; 2 - кипятильник-теплообменник бражной колонны; 3 - ректификационная колонна; 4 - кипятильник-теплообменник ректификационной колонны; 5 - эпюрационная колонна; 6 и 7 - кипятильники-теплообменники эпюрационной колонны; 8 - сивушная колонна; 9 - кипятильник-теплообменник сивушной колонны; 10 - метанольная колонна; 11 - кипятильник-теплообменник метанольной колонны; 12 - эфирная колонна; 13 - сборник конденсата.
Брагоректификационная установка (БРУ) включает источник острого пара, бражную колонну 1 с кипятильником-теплообменником 2, ректификационную 3 с кипятильником-теплообменником 4, эпюрационную 5 с кипятильниками-теплообменниками 6 и 7, сивушную 8 с кипятильником-теплообменником 9, метанольную 10 с кипятильником-теплообменником 11 и эфирную 12 колонны, сборник конденсата 13. Источник острого пара, соответственно, через теплообменники-кипятильники 4 и 9 паропроводами сообщен с ректификационной 3 и сивушной 8 колоннами. Ректификационная колонна 3, соответственно, через теплообменники-кипятильники 2 и 6 паропроводами сообщена с бражной 1 и эпюрационной 5 колоннами и через теплообменник-кипятильник 4 со сборником конденсата 13. Сивушная колонна 8,
соответственно, через теплообменники-кипятильники 7 и 9 паропроводами сообщена с эпюрационной колонной 5 и со сборником конденсата 13. Эпюрационная колонна 5 через теплообменник-кипятильник 11 паропроводом сообщена с метанольной колонной 10. Эфирная колонна 12 сообщена со сборником конденсата 13. Бражная 1, метанольная 10 и эфирная 12 колонны, через соответствующие теплообменники (на схеме не показаны) паропроводами сообщены с вакуумным насосом, а эпюрационная колонна также через соответствующие теплообменники (на схеме не показаны) сообщена с вакуумным насосом или с атмосферой.
Распределение давления и температуры между колоннами БРУ обеспечивает повторное использование энергии пара, обогревающего ректификационную 3 и сивушную 8 колонны, для обогрева бражной 1, эпюрационной 5 (вариант 1) и метанольной 10 и эфирной 12 (вариант 2).
Назначение бражной колонны 1 состоит в том, чтобы выделить из бражки спирт. Вместе со спиртом выделяются и летучие примеси.
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.
Назначение ректификационной колонны 3 состоит в том, чтобы выделить из эпюрата спирт, сконцентрировать его, освободив от хвостовых, промежуточных, концевых и остатка головных примесей.
Назначение метанольной колонны 10 состоит в том, чтобы выделить из ректификованного спирта остатки головных и концевых (типа метанола) примесей.
В сивушной колонне 8 проводится дальнейшее концентрирование сивушного масла и других промежуточных примесей, начатое в ректификационной колонне 3.
В эфирной колонне 12 проводится дальнейшее концентрирование головных промежуточных примесей, поступающих из конденсатора эпюрационной 5 и бражной 1 колонны.
Распределение тепловых потоков осуществляется следующим образом.
Острый пар поступает в теплообменник-кипятильник 4 для обогрева ректификационной колонны 3. Часть паров, выходящих из верха ректификационной колонны 3, поступает в теплообменник-кипятильник 2 бражной колонны 1 для ее обогрева. Другая часть паров из верха ректификационной колонны 3 поступает в теплообменник-кипятильник 6 эпюрационной колонны 5 для дополнительного ее обогрева. Для создания необходимого перепада температур в теплообменнике-кипятильнике 2 бражной колонны 1 и теплообменнике-кипятильнике 6 эпюрационной колонны 5, ректификационная колонна 3 работает под избыточным давлением, бражная 1 под разрежением, а эпюрационная 5 под атмосферным давлением или 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 (на схеме не показан) для предварительного нагрева бражки. Пары, не сконденсированные в теплообменнике для подогрева бражки, поступают в следующий теплообменник (на схеме не показан) для конденсации. Пары, не сконденсированные в предыдущем теплообменнике, поступают в дополнительный теплообменник (на схеме не показан) для конденсации. Пары, не сконденсированные в теплообменнике-кипятильнике 2 и в теплообменнике-кипятильнике 6, поступают в теплообменник (на схеме не показан) ректификационной колонны 3 для окончательной конденсации.
Острый пар поступает в теплообменник-кипятильник 9 для обогрева сивушной колонны 8. Пары, выходящие из верха сивушной колонны 8, поступают в теплообменник-кипятильник 7 эпюрационной колонны 5 для основного ее обогрева. Таким образом, основной обогрев эпюрационной
колонны 5 осуществляют через теплообменник-кипятильник 7 парами, выходящими из сивушной колонны 8, и дополнительный обогрев через теплообменник-кипятильник 6 парами, выходящими из ректификационной колонны 3. Пары, не сконденсированные в теплообменнике-кипятильнике 7 эпюрационной колонны 5, поступают в теплообменник (на схеме не показан) сивушной колонны 8 для окончательной их конденсации. Для создания необходимого перепада температур в теплообменнике-кипятильнике 7 эпюрационной колоны 5, сивушная колонна 8 работает под избыточным давлением, а эпюрационная 5 под атмосферным давлением или разрежением.
По первому варианту, пары из верха эпюрационной колонны 5 поступают в теплообменник, затем в дополнительный теплообменник (на схеме не показаны) эпюрационной колонны 5 для конденсации.
По второму варианту, пары, выходящие из верха эпюрационной колонны 5, поступают в теплообменник-кипятильник 11 метанольной колонны 10 для ее обогрева. Для создания необходимого перепада температур в теплообменнике-кипятильнике 11 метанольной колонны 10, она также работает под разрежением, для чего дополнительный теплообменник (на схеме не показан) метанольной колонны 10 связан с вакуумным водокольцевым насосом (на схеме не показан). Пары, выходящие из верха метанольной колонны 10, поступают в теплообменник, а затем в дополнительный теплообменник (на схеме не показаны) для их конденсации. Пары, не сконденсированные в теплообменнике-кипятильнике 11, поступают в дополнительный теплообменник (на схеме не показан) эпюрационной колонны 5 для конденсации.
Конденсат пара из теплообменников-кипятильников 4 и 9, соответственно, ректификационной 3 и сивушной колонн 8 поступает в сборник конденсата 13. Сборник конденсата 13 связан с эфирной колонной 12, в которой поддерживается разрежение. За счет того, что в сборнике конденсата 13 также возникает разрежение, происходит вторичное
испарение конденсата пара, и возникшие пары поступают в куб эфирной колонны 12 для ее обогрева. Это позволяет не затрачивать пар на обогрев эфирной колонны 12. Пары, выходящие из верха эфирной колоны 12, поступают в теплообменник, а затем в дополнительный теплообменник (на схеме не показаны) для конденсации.
Пары, не сконденсированные в дополнительных теплообменниках (на схеме не показаны) бражной 1, эпюрационной 5, 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, не сконденсированные в вакуумном водокольцевом насосе, поступают в спиртоловушку (на схеме не показана) для окончательной конденсации, а затем выводятся в атмосферу.
Теплообменники бражной 1, метанольной 10 и эфирной 12 колонн, а также дополнительные теплообменники бражной 1, эпюрационной 5, ректификационной 3, метанольной 10, сивушной 8 и эфирной 12 колонн (на схеме не показаны) охлаждаются водой.
Брагоректификационая установка (БРУ) снабжена вакуумным водокольцевым насосом (на схеме не показан) для создания необходимого разрежения в колоннах 1, 5, 10 и 12.
Предлагаемая система подачи тепловых потоков, в которой острым паром обогревают ректификационную 3 и сивушную 8 колонны, и в которых создают повышенное давление, при этом процессы брагоректификации ведут при пониженном давлении в бражной 1, метанольной 10 и эфирной 12 колоннах, а в эпюрационной 5, как при пониженном давлении, так и при атмосферном, 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, эпюрационной 5, метанольной 10 и эфирной 12 колонн (вариант 2) проводят за счет повторного использования тепловой
энергии пара из ректификационной 3, сивушной 8 колонн, а также пара самоиспарения конденсата пара в сборнике конденсата 13, что снижает энергозатраты на получение конечного продукта.
Предлагаемая система подачи тепловых потоков позволяет получать ректификованный спирт лучшего качества и с меньшими энергозатратами.
В предлагаемой полезной модели процессы ректификационной очистки спирта от метанола, сложных эфиров, альдегидов, сивушных и других примесей проводят в бражной 1, при пониженном давлении, в эпюрационной 5 при пониженном или атмосферном давлении, а в ректификационной 3 и сивушной 8 при повышенном давлении (вариант 1). Для дополнительной очистки конечного продукта (вариант 2) процессы ректификационной очистки проводят в бражной 1, метанольной 10 и эфирной 12 колоннах при пониженном давлении, эпюрационной 5, а в ректификационной 3 и сивушной 8 при повышенном давлении, что повышает коэффициенты испарения метанола, сложных эфиров, альдегидов и других головных примесей, обеспечивает более полное извлечение этих примесей из спирта, уменьшает их новообразование и повышает качество конечного продукта.
В предлагаемой системе подачи тепловых потоков обогрев бражной 1, эпюрационной 5, метанольной 10 и эфирной 12 колонн проводят за счет повторного использования тепловой энергии пара из ректификационной 3, сивушной колонн 8, а также пара самоиспарения конденсата пара, что снижает энергозатраты на получение конечного продукта по сравнению с известным способом.