Влияние крахмалистости сырья и схемы переработки на выход спирта на РУП "Климовичский ЛВЗ" Костюковичском Спиртзаводе

     В дефлегматорах бражка обычно нагревается всего до 60-65 °С. С целью уменьшения расхода пара на установку бражку перед вводом в эпюрационную колонну догревают до 80-85°С за счет теплоты барды в теплообменнике.

     Сивушное масло в установке прямого действия концентрируется в двух зонах: в нижней части спиртовой колонны (на 2-...4-й тарелках, считая снизу) и на нижних тарелках (на 2- и 3-й, считая снизу) концентрационной части эпюрационной колонны. Отсюда оно выводится через холодильник в виде сивушной фракции и направляется в экстрактор сивушного масла.

     Колонны снабжаются верхними и нижними вакуум-прерывателями, регуляторами подачи пара и воды. Бражная колонна снабжается гидрозатвором для отвода барды и пробным холодильником.

    В установках прямого действия двукратное использование всей теплоты греющего пара дает возможность значительно (на 35-40 %) сократить удельный расход греющего пара и охлаждающей воды на брагоректификацию по сравнению с установками косвенного действия[2, 33].

     Брагоректификациониыс установки с дополнительными колоннами. Любая брагоректификационная установка может быть оснащена дополнительными колоннами: разгонной, окончательной очистки, сивушной.

     Безводная часть головной фракции, отбираемой из конденсатора эпюрационной колонны, содержит 92—97 % этилового спирта и только 3—8 % головных примесей. Отбор головной фракции обычно составляет при переработке крахмалистого сырья 2—3 %, мелассы — 3-4 %,а на мелассных заводах, вырабатывающих наряду со спиртом пекарские дрожжи, отбор головной фракции доходит до 6 % от количества спирта, поступающего с бражкой (считая по безводному).

     Установка разгонной колонны дает возможность выделить спирт из головной фракции, а головные примеси получить в концентрированном виде. Разгонная колонна обычно имеет 40—45 многоколпачковых тарелок с межтарелочным расстоянием 170 мм, снабжается дефлегматором и декантатором. Питание (головная фракция) подается на 24-ю тарелку, считая снизу, на верхнюю тарелку вводится горячая вода, а в нижнюю часть колонны — греющий пар. При вводе воды на верхнюю тарелку колонны концентрация спирта на тарелках снижается, а летучесть головных примесей увеличивается, в результате чего из головной фракции потоком пара извлекаются головные примеси. Освобожденный от примесей спирт в составе кубовой жидкости выходит из нижней части колонны и направляется в цикл брагоректификации. Воду в разгонную колонну подают с температурой 90-95 °С в таком количестве, чтобы концентрация спирта в кубовой жидкости была около 8 % об. Расход пара составляет 20—25 кг на 1 дал спирта, введенного в разгонную колонну.

     Головные примеси концентрируются в верхней части колонны. После конденсации выходящего из колонны пара получается, как правило, гетерогенная смесь, состоящая в основном из эфиров, альдегидов и воды. Она направляется в декантатор, где расслаивается. Состоящий в основном из эфиров и альдегидов верхний слой представляет собой концентрат головной фракции с малым содержанием спирта. Он выводится из установки как побочный продукт ректификации в количестве 0,1—0,2 % от общего выхода спирта. Нижний, содержащий некоторое количество головных примесей и спирта водный слой направляется как флегма на орошение колонны.

     Установка разгонной колонны дает возможность увеличить выход ректификованного спирта с 95—96 до 98—99,7 % от количества спирта, введенного с бражкой [25].

     Для повышения выхода ректификованного спирта, улучшения его качества и упрощения выделения сивушного масла в процессе ректификации разработана схема брагоректификационной установки, в которой предусматривается сброс в дополнительную разгонную колонну всех спиртсодержащих погонов, обогащенных примесями (погон из спиртоловушек, конденсаторов бражной, эпюрационной и спиртовой колонн, конденсатора, сепаратора углекислого газа, сивушная фракция и сивушный спирт) [23].

     Введенные в разгонную колонну спиртсодержащие побочные примеси и полупродукты брагоректификации разделяются на два потока: верхний, в котором содержатся все головные и промежуточные примеси спирта, и нижний, содержащий спиртоводную смесь, свободную от головных и промежуточных примесей. Верхний продукт после конденсации в дефлегматоре поступает в декантатор, где расслаивается на сивушно-эфироальдегидный концентрат (СЭАК) и обогащенный водой нижний слой, который направляют на верхнюю тарелку разгонной колонны в виде флегмы. Процесс идет при подаче воды на верхнюю тарелку (гидроселекция). Хорошему расслаиванию фаз в декантаторе способствует то, что в верхнем слое практически отсутствует этиловый спирт. Выход СЭАК составляет около 0,4—0,5 % от объема, введенного в бражную колонну спирта.

     Спиртоводная смесь, освобожденная от всех головных и промежуточных примесей, выводится из нижней части разгонной колонны и направляется в бражку или на верхнюю тарелку бражной колонны.

     Рассмотренная схема брагоректификации дает возможность практически полностью извлечь этиловый спирт из побочных примесей и получать последние в концентрированном виде. При этом исключается узел промывки и выделения сивушного масла водной экстракцией, отпадает необходимость решать вопрос об использовании крепкого сивушного спирта, улучшается качество спирта за счет увеличения отбора обогащенных примесями спиртсодержащих пагонов. Все побочные примеси выводятся в виде одного продукта, что упрощает их хранение и транспортировку [11].

     Назначение колонны окончательной очистки состоит в выделении из ректификованного спирта остатков головных и концевых примесей за счет повторной эпюрации концентрированного спирта. Это дает возможность улучшить дегустационные показатели спирта, увеличить время окисляемости, понизить содержание кислот, эфиров, альдегидов, метанола.

    Типовая колонна обычно изготавливалась с 30 многоколпачковыми тарелками (20 в отгонной и 10 в концентрационной части). Обогревается колонна обязательно закрытым паром. В настоящее время типовые колонны стали изготавливать с 40 тарелками.

     Головные и концевые примеси, выделенные в нижней части колонны и сконцентрированные в верхней, выводятся из конденсатора в виде головной фракции в количестве 0,5—1 % от количества, введенного в колонну спирта. Головная фракция колонны окончательной очистки присоединяется к головной фракции эпюрационной колонны или ее направляют на одну из верхних тарелок эпюрационной колонны, а при наличии разгонной колонны головную фракцию направляют в нее.

     Прошедший дополнительную очистку от головных и концевых примесей ректификованный спирт выводится из нижней части колонны, после чего направляется на охлаждение.

     При использовании колонны окончательной очистки в режиме повторной эпюрации концентрация выходящего из колонны окончательной очистки спирта снижается на 0,01—0,05 % по сравнению с концентрацией введенного в колонну спирта.

     Колонна окончательной очистки может работать и в режиме повторной ректификации спирта. В этом случае спирт освобождается в основном от остатка верхних промежуточных примесей и частично от головных и концевых примесей (за счет повторной пастеризации).

     При том же числе тарелок питание в колонну подается на 4-ю тарелку (считая снизу), а спирт после окончательной очистки отбирается с 10-й тарелки (считая сверху) из жидкой фазы. Наряду с отбором головной фракции из конденсатора колонны в данном случае производится отбор фракции, обогащенной верхними промежуточными примесями, которая выводится из куба колонны окончательной очистки в количестве 2—3 % и направляется на тарелку питания спиртовой колонны.

    Включение колонны окончательной очистки по режиму повторной ректификации повышает концентрацию спирта на 0,2—0,3% об по сравнению с концентрацией введенного в колонну спирта.

     В сивушной колонне проводится дальнейшее концентрирование компонентов сивушного масла и других промежуточных примесей, начатое в спиртовой колонне. Сивушная колонна питается сивушной фракцией и сивушным спиртом, отбираемыми из спиртовой колонны в зоне концентрирования промежуточных примесей. В отгонной части колонны устанавливают 15-17, в концентрационной - 40 многоколпачковых тарелок при межтарелочном расстоянии 170 мм. Между отгонной и концентрационной частями устанавливается аккумулятор. В нем находится значительный объем спиртоводной жидкости, который обеспечивает равномерную работу колонны, и накапливаются компоненты сивушного масла.

     Этиловый спирт и головные примеси концентрируются в верхней части колонны и выводятся обычно в эпюрационную колонну. Иногда этот спирт отбирается как низший сорт для технических целей. Снизу колонны отводится лютерная вода. Обогрев колонны может быть открытым или закрытым. Дополнительные колонны снабжаются верхними и нижними вакуум-прерывателями, регуляторами подачи пара и воды, гидрозатворами на линии отвода кубовой жидкости и лютера. Дополнительные колонны могут быть включены в схему любой брагоректификационной установки и любой непрерывнодействующей установки для ректификации спирта-сырца [2].

     Брагоректификационные установки, работающие под разрежением. Одним из эффективных путей снижения энергозатрат является создание брагоректификационных установок, работающих под разрежением. В установках такого типа одна или несколько колонн работают под давлением ниже атмосферного. В этих условиях наиболее эффективно осуществляется многократное использование тепла.

     Вакуумные установки позволяют снизить удельный расход пара и воды по сравнению с типовыми установками косвенного действия на 35-45%. Обычно они расходуют пар и воду в количестве соответственно 30-35 кг и 0,3-0,4 м³ на 1 дал спирта. Дополнительный расход электроэнергии на создание разрежения невелик—около 0,1-0,2 кВтч/дал.

     Снижение расхода пара с понижением давления в спиртовой колонне более ощутимо, нежели в бражной. Это дает возможность при работе спиртовой колонны под разрежением с большей гарантией обеспечить ее отработавшим теплом бражной колонны.

     В установке обогрев эпюрационной и спиртовой колонн осуществляется паром бражной колонны, в нижней части которой поддерживается давление 2,5-3 м вод. ст. Эпюрационная и спиртовая колонны работают под разрежением. В кубе эпюрационной колонны поддерживаются разрежение 3,5-4 м вод, ст. и температура 60-61 °С.

     В кубе спиртовой колонны поддерживается разрежение в пределах 2,5-3 м вод. ст. и температура 88-90 °С; в верхней части разрежение 5-6 м вод, ст. и температура 60-61°С. Над 8-й тарелкой спиртовой колонны поддерживается температура 80-86 С, над 16-й - 72-74ºС.

     Спиртоловушки эпюрационной и спиртовой колонн соединены с барометрическим конденсатором, в который подается охлаждающая вода; для отвода неконденсирующихся газов из барометрического конденсатора установлен вакуум-насос, который создает разрежение 5-6 м вод. ст.

     Бражка предварительно подогревается в дефлегматоре до температуры 50-52 °С, догревается в теплообменнике, а затем в сепараторе углекислого газа до 80-85°С за счет ввода спиртового пара, выходящего из бражной колонны.

     Основная масса спиртоводного пара из бражной колонны проходит через пленочный испаритель, вторичный пар из которого идет на обогрев спиртовой колонны. Оставшаяся часть пара конденсируется в испарителе эпюрационной колонны.

     Конденсат спиртоводного пара из испарителей и поступает в сборник, откуда отсасывается на питательную тарелку эпюрационной колонны. Для стабилизации давления в кубе эпюрационной и спиртовой колонн предусмотрены дополнительные испарители, которые обогреваются греющим паром, или ввод пора через барботер.

     Сивушная  фракция из спиртовой колонны отводится с помощью эжектора и направляется в экстрактивно-ректификационную колонну.

 Эта  установка как по оборудованию, так и в эксплуатации значительно сложнее установок, работающих при атмосферном давлении; она требует более жесткой системы автоматизации и стабилизации процесса [5, 33].

     Ректификационные установки с термокомпресссией. Ректификационные установки обладают большой энергоемкостью. Одним из путей снижения энергоемкости является применение термокомпрессии (тепловых насосов), которое может быть осуществлено в двух вариантах. По первому варианту тепло конденсации спиртового или спиртоводного пара, выходящего из верха колонны, используется для обогрева низа той же или смежной колонны; по второму предусматривается использование тепла отходящего горячего кубового остатка. Как в первом, так и во втором случае требуется повышение потенциала (температуры) теплоносителя.

     Первый вариант может быть осуществлен, например, за счет установки турбокомпрессора или за счет теплового насоса, работающего по круговому процессу (цикл Карно) с использованием промежуточного теплоносителя. До настоящего времени в практике спиртовой промышленности такая схема не нашла применения. Второй вариант получил распространение на спиртовых заводах Украины под названием пароинжекционных установок. Он применяется для утилизации теплоты отходящей из бражной колонны барды и использования ее для обогрева той же колонны.