ЭКСЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗ БРАЖКИ ЭТИЛОВОГО РЕКТИФИКОВАННОГО СПИРТА И КОРМОВОЙ СУХОЙ БАРДЫ

Полезная модель предназначена для получения из бражки этилового ректификованного спирта и кормовой сухой барды и может быть использована в спиртовом производстве.
Известна ресурсосберегающая установка непрерывного действия для одновременного получения из бражки этилового ректификованного спирта, дробины и сгущенной барды (Патент РФ на полезную модель №106554 Ресурсосберегающая установка непрерывного действия для получения из бражки этилового ректификованного спирта, дробины и сгущенной барды / Л.М.Левашова, Х.Р.Сиюхов, Т.Г.Короткова, Е.Н.Константинов по заявке №2011101343/05 от 13.01.2011. Зарег. 20.07.2011 г. Опубл. 20.07.2011 Бюл. №20), состоящая из бражной, эпюрационной, спиртовой колонн, дефлегматоров, конденсаторов и выносных кипятильников к этим колоннам, на линии рециркуляции барды последовательно установленных циркуляционного насоса барды и выносного ребойлера бражной колонны, на линии отвода углекислоты из конденсатора бражной колонны - сепаратора, снабженного нижним боковым штуцером для ввода углекислоты, верхним боковым штуцером для ввода гидроселекционной воды, нижним штуцером для слива воды в межтрубное пространство бражного конденсатора, верхним штуцером для отвода углекислоты на вакуум-насос, на линии подачи барды на выпаривание - декантера, двухкорпусной выпарной установки, коллектора вторичного пара с пятью штуцерами.
Установка позволяет получить из бражки этиловый ректификованный спирт, дробину и сгущенную барду и рекуперировать теплоту вторичного пара выпарной установки.
Недостатком данной установки является повышенный расход греющего пара из котельной для обогрева спиртовой колонны и необходимость поддержания высокого давления в первом корпусе двухкорпусной выпарной установки, а, следовательно, высокой температуры кипения барды, что отрицательно сказывается на качестве упаренной барды.
Эксергосберегающие установки для получения из бражки этилового ректификованного спирта и кормовой сухой барды не известны.
Задачей полезной модели является разработка конструкции эксергосбе-регающей установки для получения из бражки этилового ректификованного спирта и кормовой сухой барды.
Техническим результатом полезной модели является снижение расхода греющего пара из котельной за счет эксергосбережения и повышение кормовой ценности сухой барды.
Технический результат достигается тем, что эксергосберегающая установка для получения из бражки этилового ректификованного спирта и кормовой сухой барды содержит
Эксергосберегающая установка для получения из бражки этилового ректификованного спирта и кормовой сухой барды, включающая бражную, эпюрационную, ректификационную колонны, дефлегматоры, конденсаторы и выносные кипятильники к этим колоннам, циркуляционный насос барды, сепаратор диоксида углерода, декантер для отделения дробины от фильтрата барды, на линии паров, отбираемых с верха ректификационной колонны установлен винтовой компрессор для их сжатия, после выпарного аппарата для упаривания фильтрата барды установлен ротационный компрессор для ком-примирования вторичного пара, коллектор вторичного пара с четырьмя штуцерами: первый штуцер для подачи скомпримированного вторичного пара в коллектор, второй - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора в выносной кипятильник бражной колонны, третий - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора в выносной кипятильник
эпюрационной колонны, четвертый - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора в дисковую сушилку, а после выпарного аппарата установлен смеситель для смешения упаренной барды и дробины и дисковая сушилка для получения кормовой сухой барды.
Повышение кормовой ценности сухой барды достигается за счет установки ротационного компрессора, обеспечивающего снижение давления и температуры выпаривания барды, вследствие чего уменьшается денатурация белков, жиров и углеводов, кроме того позволяет повысить давление вторичных паров выпаривания и использовать их взамен греющего пара.
На современных спиртзаводах тепловая энергия паров ректификационной колонны, имеющих температуру 79°С, не используется, а снимается охлаждающей водой в процессе конденсации этих паров в дефлегматоре и конденсаторе. Это связано с тем, что температура этих паров ниже, чем температура в кубе ректификационной колонны (порядок которой 105°С). Вторичный пар выпарного аппарата имеет температуру конденсации около 100°С, но все равно эта температура меньше, чем температура низа колонны. Следовательно, указанные пары при содержании в них достаточно большого количества теплоты парообразования характеризуются сравнительно низкой эксергией, т.е. в принципе способны совершать работу с коэффициентом полезного действия цикла Карно при условии, что хладагент имеет температуру окружающей среды. Величину этой работы называют эксергией, и эта эксергия теряется безвозвратно в конденсаторах, охлаждаемых водой. С целью эксергосбережения необходимо повысить до требуемого уровня температуру конденсации паров, т.е. повысить их эксергию. Это достигается путем компримирования до давления, при котором температура конденсации выше, чем температура в кубе колонны. По существу на это повышение расходуются эксергетические затраты на компримирование. Поскольку компрессора приводятся в действие электродвигателями, потребляющими электроэнергию, коэффициент полезного действия которой равен единице, то значит, затраченная эксергия равна мощности привода компрессоров. Эксергия 1 кВт.ч электроэнергии значительно выше, чем эксергия 1 кВт.ч греющего пара. Несмотря на это экономия от повышения эксергии паров существенно превышает затраты эксергии на компримирование. Таким образом, в итоге имеет место эксергосбережение.
В заявляемой модели снижение расхода греющего пара из котельной за счет эксергосбережения достигается установкой винтового компрессора на линии паров после ректификационной колонны и использованием вместо греющего пара из котельной теплоты паров ректификационной колонны для обогрева низа ректификационной же колонны, а также установкой ротационного компрессора на линии вторичного пара и использование скомпримированного в ротационном компрессоре вторичного пара на обогрев бражной, эпюрационной колонн и сушилки для сушки смеси дробины и упаренной барды.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели, позволяет достичь желаемый технический результат.
На чертеже представлена схема эксергосберегающей установки для получения из бражки этилового ректификованного спирта и кормовой сухой барды, состоящая из бражной колонны (БК) 1, эпюрационной колонны (ЭК) 2, ректификационной колонны (РК) 3, нагревателя бражки 4, дефлегматоров 5, 6, конденсаторов 7, 8, выносных кипятильников 11, 12, 13, 14, декантера 16 (известных, приведенных в монографии Колосков С.П., Яровенко В.Л., Стабников В.Н. и др. Оборудование спиртовых заводов. - М.: Пищевая промышленность, 1975. - 295 с.), выпарного аппарата 17, винтового компрессора 10, ротационного компрессора 18 (известных, приведенных в Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971. - 784 с.), циркуляционного насоса барды 15, сепаратора 9, коллектора вторичного пара 19 с четырьмя штуцерами: первый штуцер 20 для подачи скомпримированного вторичного пара в коллектор, второй 21 - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора в выносной кипятильник бражной колонны, третий 22 - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора в выносной кипятильник эпюрационной колонны, четвертый 23 - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора в дисковую сушилку, клапанов 24, 25, 26, 27, смесителя 28 (известных, приведенных в монографии Колосков С.П., Яровенко В.Л., Стабников В.Н. и др. Оборудование спиртовых заводов. - М.: Пищевая промышленность, 1975. - 295 с.), дисковой сушилки 29 (известной, приведенной в Коновалов В.И., Кудра Т., Колиух А.Н., Романова Е.В. Современное оборудование для комбинированной кондуктивно-конвективной сушки и термообработки // Вестник ТТТУ, 2008. - Том 14. - №3. - С.579-583).
Работает заявляемая эксергосберегающая установка для получения из бражки этилового ректификованного спирта и кормовой сухой барды следующим образом.
Бражка через нагреватель бражки 4 подается на верхнюю тарелку бражной колонны 1, обогреваемой вторичным паром выпарного аппарата 17. В сепараторе 9 отводится углекислота. Пары, обогащенные этанолом, альдегидами, эфирами, высшими спиртами, кислотами и другими спиртовыми примесями поступают в межтрубное пространство нагревателя бражки 4, где конденсируются. Бражной дистиллят поступает на питательную тарелку эпюрационной колонны 2, обогреваемой вторичным паром выпарного аппарата 17. По выходе из колонны 2 пары, содержащие летучие примеси, пройдя дефлегматор 5 и конденсатор 7, состоящие из эфиров, альдегидов, метанола и растворимых в них летучих веществ, в виде эфиро-альдегидной фракции (ЭАФ) выводятся из установки в сборник ЭАФ. Эпюрат, освобожденный от основной массы головных примесей, подается на питательную тарелку ректификационной колонны 3. С верха ректификационной колонны 3 спиртовые пары сжимаются в винтовом компрессоре 10 и направляются для конденсации в выносной кипятильник 14 ректификационной колонны 3, где после снятия теплоты перегрева, конденсируются. Конденсат под собственным давлением через дефлегматор 6 поступает на верх ректификационной колонны3 в качестве орошения. Перед дефлегматором 6 установлен клапан 24 для дросселирования конденсата. Образующиеся при этом пары (головная фракция ГФ) конденсируются в конденсаторе 8 и подаются на верх эпюрационной колонны 2. При использовании винтового компрессора 10 в качестве теплового насоса дополнительно подводится некоторое количество теплоты в низ ректификационной колонны 3. С этой целью использована циркуляция жидкости, отбираемой с первой тарелки насосом через выносной кипятильник 13 небольшой поверхности, который обогревается греющим паром. Сивушный спирт, отбираемый с тарелок выше питательной, и сивушное масло, отбираемое с тарелок ниже питательной, выводятся из установки. Ректификованный спирт отбирается с верхних тарелок ректификационной колонны 3. Принудительная циркуляция барды через выносной кипятильник 11 осуществляется насосом 15. Ее балансовый избыток подается в декантер 16, где разделяется на осадок (дробину) и фильтрат барды, отводимый в выпарной аппарат 17, обогреваемый греющим паром. Часть фильтрата барды подается на приготовление зернового замеса. Вторичный пар поступает в ротационный компрессор 18, где компримируется до более высокого давления. Скомпримированный пар подается в коллектор 19, снабженный четырьмя штуцерами: первый штуцер 20 для подачи скомпримированного вторичного пара в коллектор, второй 21 - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора в выносной кипятильник 11 бражной колонны 1, третий 22 - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора в выносной кипятильник 12 эпюрационной колонны 2, четвертый 23 - для подачи скомпримированного вторичного пара из коллектора 19 в дисковую сушилку 29. Клапаны 25, 26, 27 служат для дросселирования скомпримированного вторичного пара. Упаренная барда выводится из выпарного аппарата 17 в смеситель 28, где смешивается с дробиной из декантера 16. Смесь упаренной барды и дробины подается в дисковую сушилку 29. Высушенная кормовая сухая барда отводится из дисковой сушилки 29.