УСТАНОВКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕКТИФИКОВАННОГО СПИРТА

Полезная модель предназначена для выработки этилового ректификованного спирта из спиртосодержащего сырья периодическим способом и может быть использована в спиртовом производстве.
Известна установка периодического действия для получения ректификованного спирта (Пат. 2106176 РФ, опубл. 10.03.98. Константинов Е.Н., Мамин В.Н. «Способ ректификации спиртовой бражки»), состоящая из укрепляющей и исчерпывающей ректификационных колонн, снабженных кубами-испарителями, общим конденсатором-холодильником для конденсации паров, отводимых из верхней части колонн, и рефлюксной емкости, соединенной трубопроводами с конденсатором-холодильником и укрепляющей колонной. Работа установки осуществляется следующим образом. Загруженное в куб-испаритель укрепляющей колонны исходное сырье нагревается до температуры кипения. Образовавшиеся пары укрепляются в укрепляющей колонне, которая орошается на стадии эпюрации конденсатом из рефлюксной емкости, в которой накапливается эфироальдегидная фракция, а на стадии получения ректификованного спирта -конденсатом из конденсатора-холодильника, минуя рефлюксную емкость. На стадии получения спирта жидкость из верхней укрепляющей колонны направляется в верхнюю часть исчерпывающей колонны, где осуществляется отгонка из нее оставшихся примесей. Пары из верхней части исчерпывающей колонны подаются в конденсатор-холодильник, а из куба-испарителя этой колонны отбирается ректификованный этиловый спирт.
Недостатком этой установки является сложность управления процессом разделения сырья из-за необходимости изменения во времени параметров технологического режима, что требует высокой квалификации обслуживающего
персонала и может сказаться на качестве получаемого продукта.
Наиболее близкой к заявляемой из известных установок является кубовая установка, устройство, схема и описание которой приведены в источнике: Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973,-С.485. Установка состоит из снабженного нагревательным устройством куба-испарителя, расположенной над ним ректификационной колонны, дефлегматора, связанного технологическим трубопроводом с верхней частью колонны, делителя флегмы, холодильника и сборников дистиллята.
Получение ректификованного спирта на такой установке осуществляется следующим образом. Спиртосодержащее сырье загружают в куб-испаритель, где оно подогревается до кипения. Образовавшиеся пары поступают в нижнюю часть ректификационной колонны. Поднимаясь вверх по колонне пары обогащаются легколетучими компонентами за счет взаимодействия со стекающей вниз по колонне флегмой. Пары из верхней части колонны направляются в дефлегматор, где они конденсируются. Полученный конденсат с помощью делителя флегмы разделяют на флегму и дистиллят. Флегму возвращают в верхнюю часть колонны, а дистиллят охлаждают в холодильнике и направляют в сборники дистиллята. Процесс получения ректификованного спирта осуществляется в несколько стадий. В начале процесса, когда содержание легколетучих примесей в дистилляте высокое, его отбирают в отдельный сборник в качестве эфироальдегидной фракции (ЭАФ). Когда содержание примесей в дистилляте снизится до предела, отвечающего требованиям ГОСТа Р 51652-2000 на спирт 1-го сорта, его начинают отбирать в отдельный сборник в качестве ректификованного пищевого спирта 1-го сорта. При этом с увеличением объема отбираемого дистиллята содержание примесей в нем по-прежнему снижается. Когда содержание примесей в дистилляте снизится до предела, отвечающего требованиям ГОСТа Р 51652-2000 на спирт сорта «Высшая очистка»,
его начинают отбирать в отдельный сборник в качестве ректификованного пищевого спирта высших сортов.
С течением времени труднолетучие примеси начинают проникать в верхнюю часть ректификационной колонны и их содержание в дистилляте начинает увеличиваться. Когда содержание примесей в дистилляте достигает максимально допустимого предела, отвечающего требованиям ГОСТа на спирт сорта «Высшая очистка», прекращают отбор спирта высших сортов и начинают отбирать дистиллят в сборник спирта 1-го сорта. При этом с увеличением объема отбираемого дистиллята содержание примесей в нем увеличивается. Когда содержание примесей в дистилляте повысится до максимально допустимого предела, отвечающего требованиям ГОСТа на спирт 1-го сорта, отбор спирта прекращают.
Недостатком этой установки является низкий выход этилового спирта высших сортов, удовлетворяющих требованиям ГОСТа Р 51652-2000 «Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья».
Задачей полезной модели является разработка конструкции установки периодического действия для получения ректификованного этилового спирта, обеспечивающей увеличение выхода спирта высших сортов.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение потерь спирта с ЭАФ, снижение отбора спирта 1-го сорта и увеличение выхода спирта высших сортов за счет повышения разделительной способности ректификационной колонны.
Технический результат достигается тем, что в установке периодического действия для получения ректификованного спирта, состоящей из куба-испарителя, ректификационной колонны, дефлегматора, холодильника и сборников дистиллята между дефлегматором и холодильником установлены две емкости для сбора конденсата, подачи флегмы и отвода дистиллята, соединенные технологическими трубопроводами с дефлегматором, холодильником и верхней частью ректификационной колонны, при этом
технологические трубопроводы снабжены вентилями для обеспечения подачи флегмы и отвода дистиллята из разных емкостей поочередно.
Уменьшение потерь спирта с ЭАФ, снижение отбора спирта 1-го сорта и увеличение выхода спирта высших сортов обеспечивается тем, что ректификационная колонна, в отличие от установки-прототипа, практически все время работает при бесконечном флегмовом числе. Это ведет к увеличению движущей силы процесса. Результатом этого является повышение разделительной способности ректификационной колонны, т.е. повышение четкости разделения исходного сырья. Поэтому при отборе меньшего объема ЭАФ по сравнению с установкой-прототипом дистиллят начинает соответствовать спирту 1-го сорта, что ведет к уменьшению потерь спирта с ЭАФ. По этой же причине при отборе меньшего объема спирта 1-го сорта по сравнению с установкой-прототипом дистиллят начинает соответствовать спирту сорта «Высшая очистка», что ведет к увеличению выхода спирта высших сортов.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели, позволяет достичь желаемого технического результата.
На чертеже (фиг.1) представлена схема установки периодического действия для получения ректификованного спирта из спиртосодержащего сырья, состоящая из куба-испарителя 1, ректификационной колонны 2, дефлегматора 3, емкостей 4 и 5, холодильника 6, сборника ЭАФ 7, сборника спирта 1-го сорта 8, сборника спирта высших сортов 9, вентилей 10-15, технологических трубопроводов.
Заявляемая установка работает следующим образом. Исходное жидкое спиртосодержащее сырье загружают в куб-испаритель 1, где за счет теплоты от внешнего источника оно подогревается до кипения. Образующиеся при кипении пары поступают под нижнюю тарелку ректификационной колонны 2. Поднимаясь вверх по колонне пары обогащаются этанолом и легколетучими примесными компонентами за
счет взаимодействия со стекающей вниз флегмой, которая обедняется легколетучими примесными компонентами. Пары с верхней тарелки ректификационной колонны 2 направляются в дефлегматор 3, где они полностью конденсируются. Полученный конденсат стекает в емкость 4. При этом вентили 10 и 14 открыты, а вентили 11, 12, 13 и 15 закрыты. Из емкости 4 конденсат в качестве флегмы возвращается на верхнюю тарелку ректификационной колонны 2. При этом расход флегмы несколько меньше, чем расход поступающего из дефлегматора 3 конденсата. Это ведет к постепенному заполнению емкости 4 конденсатом. После заполнения емкости 4 выравнивают расходы флегмы и поступающего из дефлегматора 3 конденсата. Ректификационная колонна 2 при этом работает при бесконечном флегмовом числе, что ведет к повышению концентрации легколетучих компонентов в парах, выходящих из верхней части колонны.
Через некоторое время вентили 10 и 14 закрываются, а вентили 11 и 15 открываются, и происходит заполнение конденсатом емкости 5 аналогично заполнению емкости 4. Одновременно открывается вентиль 12 и конденсат из емкости 4 через холодильник 6 сливается в сборники дистиллята 7-9. После заполнения емкости 5 выравнивают расходы флегмы и поступающего из дефлегматора 3 конденсата, и ректификационная колонна некоторое время работает при бесконечном флегмовом числе.
Через некоторое время закрываются вентили 11, 12, и 15, открываются вентили 12 и 14 и начинается новое заполнение конденсатом емкости 4. Конденсат из емкости 5 сливается через холодильник 6 в сборники дистиллята 7-9 путем открытия вентиля 13.
Такое поочередное заполнение конденсатом емкостей 4 и 5, а также слив из них жидкости в сборники дистиллята 7-9 происходит в течение всего времени процесса разделения исходного сырья.
В начале процесса разделения спиртосодержащего сырья концентрация легколетучих примесей в дистилляте высокое. Поэтому его отбирают в качестве ЭАФ в отдельный сборник, например, в сборник 7. По мере увеличения
объема отбираемого дистиллята содержание в нем легколетучих примесей снижается и через некоторое число опорожнений емкостей 4 и 5 он начинает отвечать требованиям ГОСТа Р 51652-2000 на спирт пищевой 1-го сорта. Поэтому дистиллят начинают отбирать в качестве пищевого спирта 1-го сорта в отдельный сборник, например, в сборник 8. По мере дальнейшего отбора дистиллята через некоторое время он начинает соответствовать требованиям ГОСТа Р 51652-2000 на спирт пищевой сорта «Высшая очистка». Поэтому отбор дистиллята в качестве спирта высших сортов начинают отбирать в отдельный сборник, например, в сборник 9.
С течением времени концентрация этанола в жидкости, находящейся в кубе- испарителе 1, уменьшается. Это способствует тому, что труднолетучие примеси начинают подниматься вверх по ректификационной колонне и проникать в дистиллят. При этом с течением времени их концентрация в дистилляте постоянно повышается. Наступает момент, когда дистиллят перестает отвечать требованиям ГОСТа Р 51652-2000 на спирт пищевой сорта «Высшая очистка», но продолжает отвечать требованиям на спирт 1 -го сорта. Поэтому с этого момента дистиллят начинают отбирать в сборник 1-го сорта, например, в сборник 8. Когда дистиллят через некоторое время не станет отвечать требованиям на спирт 1-го сорта, процесс прекращают.
3
На установке-прототипе при переработке 8 м спиртосодержащего сырья крепостью 35% об. и содержащего 20 примесей в колонне с 40 тарелками при флегмовом числе 20,6 получают 536,7 л ЭАФ, 141,6 л начального спирта 1-го сорта, 1314,9 л спирта высших сортов и 540,8 л конечного спирта 1-го сорта.
На предлагаемой установке при переработке такого же объема сырья в колонне с таким же числом тарелок при объеме конденсата в емкостях 4 и 5, равном 10 л, получают 530 л ЭАФ, 120 л начального спирта 1-го сорта, 1810 л спирта высших сортов 160 л конечного спирта 1-го сорта.
Таким образом, на предлагаемой установке по сравнению с установкой-прототипом получают на 495,1 л, т.е 37,6% больше спирта высших сортов.