Зависимость между флегмовым числом и размерами колонны

По мере приближения рабочей линии к диагонали возрастает флегмовое число R, но уменьшается требуемое число теоретических ступеней для получения дистиллята заданного состава х_D, что в свою очередь влияет на размер колонны (высоту).

 

· 13. Характеристика летучих примесей, сопутствующих спирту. Сравните основные типы брагоректификационных установок. Приведите аппаратурно-технологическую схему трехколонной брагоректификационной установки косвенного действия. Показатели, определяющие работу бражной, эпюрационной, спиртовой колонн. Перспективные энергосберегающие аппаратурно-технологические схемы очистки и ректификации спирта.

 

ЛЕТУЧИЕ ПРИМЕСИ, СОПУТСТВУЮЩИЕ СПИРТУ

Летучие примеси спирта очень различны. В основном они появляются в процессе брожения, однако их содержание в браж­ке зависит от водно-тепловой обработки крахмалсодержащего сырья, антисептирования.

В процессе ректификации спирта образуются эфиры, ацетали и альдегиды. Важно знать влияние на органолептическую и аналитическую оценку спирта тех или иных примесей. Кроме того, надо охарак­теризовать примеси по их токсичности, так как некоторые из них, являясь сильными ядами, существенно изменяют органо­лептические показатели. Например, метиловый и пропиловый спирты при небольшом содержании не влияют на органолепти­ческую оценку, однако они обладают высокой токсичностью: метанол токсичнее этанола в 80 раз, пропанол — в 4 раза. Мети­ловый спирт вызывает тяжелое отравление, сопровождающееся потерей зрения, возможен и летальный исход. Фурфурол в малых концентрациях придает приятный аромат ржаного хлеба, но он, как и метанол, токсичен, поэтому наличие этих примесей в ректификованном спирте недопустимо. Присутствие спиртов, содержащих четыре и более атомов углерода, ухудшает вкус и запах этилового спирта. Бутиловый и амиловый спирты имеют сивушный запах и жгучий вкус, гексиловый — запах и привкус прогорклого масла. Все они ядовиты.

Альдегиды (муравьиный, уксусный, пропионовый, масляный, валериановый) придают спирту резкие привкус и горечь. Осо­бенно неприятный запах и жгучий вкус обусловливают непре­дельные соединения — акролеин и кротоновый альдегид. Напро­тив, энантовый альдегид способствует появлению приятного аро­мата. Диацетил (6 мл/л) в зерно-картофельном спирте высшей очистки вызывает жгучий вкус и запах, характерный для мелас- сного спирта.

Из кислот только уксусная кислота в небольших количествах сообщает спирту приятный привкус, угольная кислота смягчает вкус. Другие органические кислоты, как правило, ухудшают ор­ганолептическую оценку спирта: муравьиная кислота придает ему резкий привкус, пропионовая — горечь, масляная, валериа­новая — неприятный запах пота и горечь.

Диэтиловый эфир в небольших количествах усиливает запах спирта, муравьиноэтиловый и уксусноэтиловый эфиры смягчают вкус спирта. Тем же свойством обладает аммиак. Эфиры с большим числом атомов углерода сообщают спирту несвойствен­ный ему фруктовый или цветочный запах. Метил- и этиламины, меркаптаны, диоксид серы, сернистый водород вызывают непри­ятный вкус и запах, например триметиламин обладает отврати­тельным запахом ворвани и рыбьего жира.

Характерный жгучий вкус спирту придают терпены и терпен- гидраты. Некоторые примеси, не определяемые прямыми анали­тическими методами, могут влиять на время окисляемости спир­та и пробу с серной кислотой. Ничтожное содержание акролеина и кротонового альдегида приводит к резкому ухудшению пробы спирта на окисляемость, а присутствие 0,0005 % их в ректифико­ванном спирте делает его нестандартным по пробе с серной кислотой. Аналогичное действие проявляет и диацетил. Серосо­держащие соединения значительно ухудшают пробу на окисляе­мость.

Цель процесса очистки спирта — освободить его от большин­ства сопутствующих примесей и получить спирт стандартной концентрации. Одновременно отбираемые примеси должны быть максимально сконцентрированы и освобождены от этилового спирта. В этом случае потери спирта с побочными продуктами будут минимальными.

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВОК

Летучая часть бражки обусловлена пятью основными ком­понентами или группами компонентов: этиловым спиртом С, головными примесями Г, промежуточными примесями П, кон­цевыми примесями К и хвостовыми X. Концевые и промеж­уточные примеси в локальных условиях могут быть отнесены к головным или хвостовым примесям, поэтому рассматривае­мую смесь можно привести к трехкомпонентной — С, Г, X. Для разделения трехкомпонентной смеси достаточно иметь две ко­лонны, соединенные по одному из вариантов, приведенных на рис. 95, а.

В практике ректификации применяют схемы, построенные как по /, так и по II варианту, однако преимущественное рас­пространение получил / вариант. Это объясняется тем, что коэф­фициенты ректификации почти всех головных примесей выше при низкой концентрации спирта, в связи с чем выделить их из низкоконцентрированного спирта легче — при меньшем числе тарелок в колонне и меньшем расходе пара. В данном случае в колонне А выделяются головные примеси; этот процесс называ­ется эпюрацией, а колонна — эпюрационной. Спирт- сырец, освобожденный от головных примесей, получил название эпюрата. Эпюрат, состоящий из компонентов Си X, поступа­ет во вторую колонну, где разделяется на практически чистый верхний компонент С (этиловый спирт) и нижний компонент X (лютерную воду).

Наличие промежуточных и концевых примесей усложняет процесс очистки спирта. Чтобы освободить спирт от промежу­точных примесей, необходимо обеспечить их предварительное концентрирование. Это можно осуществить только в средней части колонны, по высоте которой концентрация спирта изменя­ется в пределах, охватывающих зону максимального накопления промежуточной примеси. Наилучшими условиями концентриро­вания всех промежуточных примесей будут такие, при которых концентрация спирта по высоте колонны будет изменяться от нуля до азеотропной точки. Исходя из этого, выделить промежу­точные примеси, очевидно, можно только в колонне Б I вариан­та схемы или в колонне А II варианта схемы, как показано на рис. 95, б. Эти колонны именуются спиртовыми.

Концевые примеси при средних концентрациях спирта имеют коэффициенты испарения, близкие к спирту, поэтому в колонне А в схеме I и II вариантов они будут в значительной мере сопутствовать этиловому спирту. Попав в колонну Б I варианта

схемы, концевые примеси пойдут вверх вместе с этиловым спир­том. Движение их вниз по колонне Б возможно, но в небольших количествах, так как коэффициенты испарения их при низких концентрациях спирта остаются больше 1, но меньше, чем у этанола. Часть концевых примесей уйдет с головными примеся­ми в колонне А.

Для получения этанола, свободного от концевых примесей, по I варианту схемы необходимо установить дополнительную ко­лонну (рис. 95, в). Для очистки спирта по варианту II не требу­ется монтажа дополнительной колонны, так как в колонну Б вводится концентрированный спирт (освобожденный от воды); при этих условиях концевые примеси имеют коэффициент рек­тификации К >1 и будут уходить вместе с головными примесями. Колонна В получила название колонны окончательной очистки.

Содержание концевых примесей в спирте-сырце обычно неве­лико, в связи с чем в практике ректификации спирта вместо колонны окончательной очистки часто применяют «пастериза­цию спирта». Суть ее заключается в следующем. В зоне высокой концентрации спирта концевые примеси имеют большую лету­честь, чем этиловый спирт, поэтому содержание их в жидкой фазе всегда меньше, чем в паровой, поступающей на данную тарелку. В связи с этим спирт (пастеризованный) отби­рают из жидкой фазы с 4... 10-й тарелки (считая сверху) спирто­вой колонны. На верхних тарелках, в дефлегматоре и конденса­торе происходит незначительное концентрирование примесей. При пастеризации (отборе спирта из жидкой фазы) необходимо из верхней части колонны (практически из конденсатора) отби­рать небольшое количество продукта (непастеризованного спирта), обогащенного концевыми примесями. В результате пастеризации спирт освобождается и от остатка головных приме­сей, которые по той или иной причине не полностью выдели­лись в эпюрационной колонне А (вариант I). Очистка спирта от примесей пастеризацией тем эффективнее, чем выше коэффици­ент испарения примеси при концентрации пастеризованного спирта и чем больше флегмовое число (орошение). Несомненно, что пастеризация будет эффективна только при небольшом со­держании примеси. Если же концентрация примеси высока, не­обходимо установить колонну окончательной очистки, в кото­рой, по существу, происходит повторная эпюрация спирта, но при высокой его концентрации.

Часто рассмотренные схемы установок дополняют колонной Д (рис. 95, г), которая по принципу действия подобна колонне Б, однако в колонну Д вводится фракция, обогащенная промежуточ­ными примесями, и здесь они подвергаются дальнейшему кон­центрированию. Колонна Д дает возможность разгрузить колонну Б от промежуточных примесей за счет увеличенного отбора фрак­
ции; при этом улучшаются условия ее работы по отделению хвос­товых примесей.

Верхний продукт из колонны Д содержит целевой продукт — этанол, загрязненный концевыми и головными примесями. Он может быть использован как товарный (напрймер, технический спирт) или направлен на повторную очистку. Фракция Я, отби­раемая из средней части колонны Д, не является чистым про­межуточным продуктом, однако концентрация его значительно больше, чем в промежуточной фракции, отбираемой из колонны Б. В связи с тем что промежуточные примеси составляют основу сивушного масла, колонна Д для выделения (концентрирования) этих примесей получила название сивушной.

Рассмотренные схемы обычно применяют в установках при очистке спирта-сырца (установки для ректификации спирта). При получении ректификованного спирта непосредственно из бражки используют брагоректификационные установки (БРУ). Они обычно имеют три основные колонны и 1...3 дополни­тельные, устанавливаемые по мере необходимости (рис. 96).

Бражная колонна А служит для отделения летучей части браж­ки от нелетучей. Бражка, освобожденная от летучей части, выво­дится из нижней части колонны в виде барды. С ней отводятся экстрактивные вещества, взвешенные частицы, значительная

ГФ РС

 

Рис. 96. Принципы построения схем браго ректификационных установок:

колонны: А — бражная; Б — эпюрационная; В — спиртовая; Г—предварительной эпюрации бражки; сивушная; Е— окончательной очистки; Я—греющий пар; Мw- бражка; 3 — барда; Л— лктгерная вода; ГФ и ГФ — головная фракция; РС и РС — ректификованный

спирт; СМ— сивушное масло

часть воды и хвостовых примесей. Летучая часть бражки, содер­жащая этиловый спирт, воду и сопутствующие летучие примеси, в виде пара (рис. 96, а) или бражного дистиллята (рис. 96, б) поступает на питание эпюрационной колонны Б. Далее идет процесс очистки спирта, как это было рассмотрено выше (см. рис. 95).

По составу спирто-водный пар, выходящий из бражной ко­лонны, и бражный дистиллят отличаются от спирта-сырца толь­ко по концентрации. Если в спирте-сырце концентрация спирта не менее 88 об. %, то в спирто-водном паре и бражном дистил­ляте — 35...55 об. %. Состав и концентрация примесей спирта в основном такие же.

В зависимости от способа включения бражной колонны в схему различают брагоректификационные установки прямого, непрямого (косвенного) и полупрямого действия.

Принципиальная особенность установок прямого действия заключается в питании спиртовой колонны спир- то-водным паром, выходящим непосредственно из бражной ко­лонны (рис. 96, в). В установках прямого действия теплота греющего пара используется двукратно. Свежий греющий пар вводится только в нижнюю часть бражной колонны А, а эпю- рационная колонна Б и спиртовая В обогреваются спирто-вод- ным паром, выходящим из верхней части бражной колонны. В бражную колонну подают бражку, освобожденную от голов­ных примесей (эпюрированную), и флегму, поступающую из спиртовой колонны. Таким образом, в бражной колонне про­исходит совместное извлечение спирта из бражки и флегмы. Концентрация сухих веществ в барде при этом понижается за счет разбавления ее лютерной водой, получающейся после из­влечения спирта из флегмы.

На рис. 96, г представлена несколько видоизмененная схема установки прямого действия, в которой предусмотрено раздель­ное выделение спирта из бражки и флегмы. В связи с этим требуется дополнительный ввод греющего пара в нижнюю (от­гонную) часть спиртовой колонны.

Принципиальная особенность установок непрямого (кос­венного) действия (см. рис. 96, б) — предварительное из­влечение из бражки спирта и сопутствующих ему примесей, в результате чего получается спирт-сырец (бражный дистиллят), ко­торый в жидком виде направляется в эпюрационную колонну, а затем в спиртовую для очистки. Спирто-водный пар, выходящий из бражной колонны, поступает в конденсатор Ж' В эпюрацион­ную колонну Б подают спирто-водный (бражный) дистиллят, по­ступающий из конденсатора Ж’

Спирто-водный дистиллят в колонне Б очищается от голов­ных примесей под действием свежего пара, вводимого в нижнюю часть колонны. Поступающий в колонну В жидкий эпюрат осво­

бождается от хвостовых и промежуточных примесеи также в результате ввода свежего греющего пара.

Следует отметить, что в установках косвенного действия ко­лонны связаны между собой только жидкостными потоками, в то время как в установках прямого действия — жидкостными и паровыми потоками.

Схема, изображенная на рис. 96, а, ближе к установкам кос­венного действия. Единственным отличием ее является питание эпюрационной колонны Б спирто-водным паром, выходящим непосредственно из бражной колонны, а не бражным дистилля­том.

Схемы установок, изображенных на рис. 96, а_у д, относят к установкам полупрямого действия, однако это деле­ние в значительной мере условное.

Выше были рассмотрены принципиальные схемы брагоректи­фикационных установок, состоящих только из основных колонн. Включение дополнительных колонн (Е — окончательной очистки и Д— сивушной) не зависит от принципа действия установки. На рис. 96, е, ж приведены схемы установок прямого и косвен­ного действия с двумя дополнительными колоннами.

На отечественных спиртовых заводах за типовые приняты брагоректификационные установки косвенного и полупрямого действия, именуемые авторами косвенно-прямоточными. Уста­новки косвенного действия стабильны в работе, легки в управле­нии и регулировке, на них получают спирт высокого качества. Косвенно-прямоточные установки более сложны в эксплуатации, но примерно на 20 % потребляют меньше греющего пара и охлаждающей воды.

Наибольшее распространение получили трехколонные уста­новки. Машиностроительные заводы поставляют также четырех­колонные установки (с дополнительной колонной окончатель­ной очистки) производительностью 1000, 1500 и 2000 дал/сут спирта и пятиколонные (с двумя дополнительными колонна­ми — окончательной очистки и сивушной) производительностью 3000 и 6000 дал/сут. На крупных заводах в качестве дополнитель­ной (4-, 5- или 6-й) применяют колонны для выделения спирта из головной фракции (разгонную колонну).

ТРЕХКОЛОННАЯ БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА КОСВЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

В этой установке (рис. 97) бражная колонна имеет 23...28 одноколпачковых тарелок двойного кипячения с межтарелочным расстоянием 280 мм либо 24...28 ситчатых тарелок с межтарелоч­ным расстоянием 500...550 мм. Ситчатыми тарелками оснащены бражные колонны установок производительностью 3000 дал/сут и более.

В эпюрационной колонне независимо от производительности обычно размещают 39...41 многоколпачковую или клапанную та­релку с межтарелочным расстоянием 170 мм. Питание вводят на 20-; 27- или 36-ю тарелку, считая снизу. В спиртовой колонне должно быть 71...74 тарелки того же типа, что и в эпюрационной. Ввод питания предусмотрен на 16-ю тарелку снизу колонны.

Колонны обогревают открытым или закрытым паром. К каж­дой из них подключены теплообменники для конденсации пара, выходящего из колонн. Спирто-водный пар из бражной колонны проходит пеноловушку (иногда ее встраивают внутрь колонны) и конденсируется частично в подогревателе бражки. Остальная часть пара конденсируется в основном и дополнительном кон­денсаторах, отдавая теплоту конденсации охлаждающей воде. Бражный дистиллят из подогревателя бражки и конденсаторов направляют на питание эпюрационной колонны.

Бражка, поступающая в установку, нагревается в подогревате­ле, затем в сепараторе диоксида углерода освобождается от него и других неконденсирующихся газов, после чего вводится в бражную колонну. Вместе с неконденсирующимися газами уно­сится некоторое количество паров спирта, который улавливается в конденсаторе сепаратора диоксида углерода. Конденсат на­правляется в верхнюю часть эпюрационной колонны. В нижней части к бражной колонне подключен бардоотводчик или гидрав­лический затвор с пробным холодильником.

Пар, выходящий из эпюрационной колонны, конденсируется в основном в дефлегматоре и только небольшая часть — в кон­денсаторе в результате отвода теплоты охлаждающей водой. Часть пара, конденсирующаяся в конденсаторе, имеет макси­мальную концентрацию головных и концевых примесей и назы­вается головной фракцией (ГФ).

Освобожденный от головных и частично концевых примесей бражный дистиллят - эпюрат подается на питание спиртовой колонны, оснащенной дефлегматором и конденсатором. Основ­ная масса пара, выходящего из спиртовой колонны, конденсиру­ется в дефлегматоре и в виде флегмы поступает на орошение колонны. Небольшая часть пара направляется в конденсатор, где после конденсации образуется так называемый непастери­зованный спирт, который устремляется в верхнюю часть эпюрационной колонны. С ним отводятся головные и концевые примеси, выделенные и сконцентрированные в пастеризацион­ной части (выше места отбора ректификованного спирта) спир­товой колонны. Пар конденсируется за счет отвода теплоты ох­лаждающей водой.

Ректификованный (пастеризованный) спирт, отбираемый с

3.. .10-Й тарелки, считая сверху спиртовой колонны, проходит холодильник, контрольный снаряд и поступает в спиртоприем­ное отделение.

Промежуточные примеси выводятся из спиртовой колонны в виде двух продуктов — сивушной парообразной фракции (с 5, 7, 9 или 11-й тарелки) и сивушного спирта (с 17...20-й и 25-й тарелок, считая снизу колонны). С сивушной фракцией в основ­ном выводятся нижние промежуточные примеси — изоамило- вый, изобутиловый и частично пропиловый спирты, с сивуш­ным спиртом — верхние (эфиры и частично пропиловый спирт).

После конденсации, охлаждения и экстрагирования из сивуш­ной фракции этанола получают сивушное масло, являю­щееся товарным побочным продуктом. Сивушный спирт охлаж­дается и также удаляется из установки в виде побочного продук­та. Лютерная вода спускается из колонны через гидравлический затвор. Для более полного улавливания паров спирта из некон- денсирующихся газов воздушники всех конденсаторов соедине­ны со спиртоловушками.

Каждая колонна снабжена верхним и нижним вакуум-преры­вателями, регуляторами подачи пара и воды. Регуляторы также монтируют на линиях подачи бражки и отвода ректификованно­го спирта. Для размещения термометров предусмотрены гильзы: на линии подачи нагретой бражки перед вводом в колонну, над верхней тарелкой и в кубе каждой колонны, а также на 8-й и 16-й (питающей) тарелках спиртовой колонны. Предусмотрены термометры для замера температуры воды, отходящей из основ­ного конденсатора бражной колонны, дефлегматоров эпюраци­онной и ректификационной колонн.

Для непрерывного контроля за работой установок на линии подачи бражки, отбора головной фракции, непастеризованного, сивушного и ректификованного спиртов, а также сивушной фрак­ции применяют расходомерные устройства, обычно ротаметры.

Брагоректификационные установки монтируют в отдельном изолированном помещении. Все оборудование размещают на че­тырех этажах. На отметке 4,8...6 м должно быть рабочее место аппаратчика, где сосредоточены все контрольно-измерительные приборы и средства регулирования и управления, там же стоит щит КИПиА. На отметке 16... 18 м (для установок большой мощ­ности — 24 м) помещают подогреватели бражки, дефлегматоры, конденсаторы, сепаратор диоксида углерода и спиртоловушки.

 

Важные показатели работы бражной колонны — температура над верхней тарелкой и температура бражки, поступающей в колонну. Первая в значительной мере определяется степенью загрузки колонны бражкой: при недостаточной загрузке темпера­тура повышается, следовательно, излишне расходуется греющий пар, снижается концентрация спирта в бражном конденсате. Температура над верхней тарелкой в зависимости от концентра­ции спирта в бражке изменяется в пределах 92...94°С. При по­нижении температуры могут быть сверхнормативные потери спирта с бардой, при повышении — возрастает расход греющего пара. Как правило, по температуре над верхней тарелкой регули­руют подачу бражки в колонну.

Температура бражки, поступающей в колонну, должна быть

80.. .87 ‘С; более низкая температура может указывать на недоста­точную площадь поверхности теплопередачи подогревателя бражки или на ее загрязнение, а в некоторых случаях — на малую скорость движения бражки в трубах подогревателя (она должна быть не менее 0,3 м/с для зерно-картофельных бражек и 0,3 м/с для мелассных). При чрезмерно развитой поверхности подо1ревателя температура бражки может повышаться вплоть до температуры ее кипения.

Эпюрациоииая колонна. Для эпюрационной колонны основ­ные критерии хорошей работы — достаточно полное выделение головных и по возможности верхних промежуточных и концевых примесей, высокая степень концентрирования выделенных при­месей при минимальных затратах пара и воды.

Спиртовая колонна. Главные показатели спиртовой колон­ны — заданная концентрация и чистота ректификованного спир­та, отсутствие потерь спирта с лютерной водой' (не более 0,015 об. %) и с неконденсирующимися газами при минималь­ном расходе пара и воды. При подаче постоянного количества эпюрата с установленной концентрацией спирта регулируют по­дачу пара в колонну и воды в дефлегматор, отбор пастеризован­ного и непастеризованного спирта, сивушной фракции.

При работе спиртовой колонны в первую очередь необходимо обеспечить и непрерывно поддерживать нормальную ее загрузку спиртом. Это достигается сбалансированными подачей в колон­ну спирта и отбором его из нее. Нормальная загрузка колонны определяется по температуре на тарелке питания. Стабилизация загрузки колонны обычно достигается изменением объема отбо­ра ректификованного спирта из колонны при условии стабиль­ной подачи бражки в установку. С повышением температуры отбор спирта увеличивают, с понижением — уменьшают. Если стабилизировать загрузку колонны таким способом не удается из-за снижения концентрации ректификованного спирта ниже заданной или из-за потерь спирта с лютерной водой, то загрузку регулируют изменением подачи пара в спиртовую колонну.

 

 

· 14. Характеристика побочных продуктов спиртового производства. Экологические проблемы спиртовых предприятий; обоснуйте пути их решения. Использование зерно-картофельной и мелассной барды (производство кормовых дрожжей, кормового концентрата витамина В₁₂). Использование газов спиртового брожения (получение диоксида углерода, сухого льда).

 

ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ РЕКТИФИКАЦИИ И ИХ УТИЛИЗАЦИЯ

В процессе выделения и очистки спирта получают побочные продукты: барду, лютерную воду, головную фракцию (ГФ) или эфироальдегидный концентрат (ЭАК), сивушное масло и сивуш­ный спирт. С бардой и лютерной водой выводится нелетучая часть бражки; летучие примеси, сопутствующие спирту, выводят­ся с ГФ или ЭАК, с сивушным маслом или сивушным спиртом

Рис. 120. Установка для централи­зованной переработка головной фракции:

Головную фракцию подвергают разгонке на специальных рек­тификационных установках с целью выделения из нее этилово­го спирта. Установка для центра­лизованной переработки ГФ, разработанная в КТИППе и ос­военная в промышленности (рис.

1, 2% 3, 4, 5 — соответственно разгонная, истощающая (отгонная), эпюрационная, мстанольная и спиртовая колонны, 6 — декантатор; В — вода, Л— люпгерная вода, Я—пар, PC — ректификованный спирт, ГФ —- головная фракция, МФ — масляная фракция; КЭАФ — концентрат эфнроалвдегидной фракции

120), включает в себя колонны: для разгонки ГФ, истощающую, эпюрационную, спиртовую и ме­танол ьную. Последнюю предус­матривают в том случае, когда перерабатывают ГФ, содержащую метанол. При переработке ГФ получают следующие продукты (дал на 100 дал безводной части исходной ГФ): ректификованно­го спирта (PC) 90...94, эфиро­альдегидного концентрата 4...7; потери при разгонке 2...3. Выход PC зависит от содержания при­месей в исходной ГФ. Расход пара на переработку 1 дал ГФ

составляет 60...70 кг, воды — 0,6...0,7 м³. Концентрат ГФ служит углеродным питанием в производстве кормовых дрожжей. При фракционировании из него могут быть выделены ценные орга­нические продукты: уксусный альдегид, этилацетатный раствори­тель и др.

Сивушное масло используют в основном как сырье для полу­чения чистых высших спиртов (амилового, бутилового и пропи- лового), которые применяют в органическом синтезе, при изго­товлении медицинских препаратов и душистых веществ, как рас­творители в лакокрасочной промышленности, как экстрагенты, флотареагенты и поверхностно-активные вещества.

Промышленностью освоена разработанная УкрНИИСПом не­прерывнодействующая ректификационная установка для получе­ния высших спиртов из сивушного масла (рис. 121), состоящая из колонн: этанольной 7, обезвоживающей 2, отгонной 5, ами- лольной 4 и бутанольно-пропанольной 5.

Вода, присутствующая в товарном сивушном масле, значи­тельно осложняет его разгонку из-за образования азеотропных смесей с компонентами сивушного масла. Первой стадией раз­гонки сивушного масла является выделение этанола (Э), вто­рой — его обезвоживание методом азеотропно-экстрактивной ректификации. Суть ее состоит в том, что в присутствии боль­шого количества амиловых спиртов (Л) — около 50 мае. %, вода, образуя азеотропную смесь с ними, ведет себя как легколетучий компонент и выводится через верх колонны. После конденсации азеотропная смесь расслаивается на нижний, в основном вод­ный, слой (В + А) и верхний, в основном спиртовой, слой.

Спиртовой слой возвращается на орошение обезвоживающей колонны, а водный разделяется в отгонной колонне на воду (В) и амилол (Л), который направляется в этанольную колонну.

Рнс. 121. Устяломл для рязгош сшушного масля

Обезвоженная смесь спиртов (А, Б, 77) легко разделяется на чистые компоненты А, Б и П последовательно в амилольной и бутанольно-пропанольной ко­лоннах.

Сивушный спирт как товар­ный продукт в настоящее время Не используют из-за многоком­понентное ти и наличия значи­тельного количества воды. Одна­ко отбор его целесообразен, так как это положительно сказывает­ся на качестве спирта. Он может быть применен для технических целей, при изготовлении денату­рированного спирта или подвер­
гаться разгонке для выделения пищевого спирта и других отдель­ных компонентов.

Нелетучая часть выводится из ректификационной установки в виде барды и лютерной воды. О составе и использовании барды см. главу 13.

С лютерной водой отводятся труднолетучие примеси спирта. Лютерная вода имеет кислую реакцию, агрессивна по отноше­нию к обычной стали. Выход ее полутора-двухкратный по коли­честву спирта при закрытом обогреве эпюрационной и спирто­вой колонн и примерно четырехкратный при открытом обогреве. Лютерную воду используют для промывки сивушного масла, гвд- роселекции в колонне для разгонки ГФ и эпюрационной, для приготовления зерновых замесов и мелассного сусла. Остатки лютерной воды сбрасывают в канализацию, но ее нужно очи­щать.

 

+++ Многие предприятия, занимающиеся производством спирта, сталкиваются с такой проблемой, как переработка отходов. Ведь в последствии производственного процесса на таких предприятиях выделяется барда спиртовая. Как правило, на один литр спиртного напитка выделяется 13 литров барды.

Спиртовую барду нельзя сбрасывать в водоемы или канализацию, ведь это может вызвать загрязнение окружающей среды. Поэтому ведущие предприятия алкогольной продукции перерабатывают барду и получают корма для животных. Благодаря этому предприятия рационально используют отходы и не носят вред окружающей среде, как и теплонасосные установки.

 

Переработка спиртовой барды позволяет предприятиям не только получить кормовые и пищевые добавки, но и даже снизить себестоимость продукции.

И так к преимуществам переработки барды спиртовой можно отнести:

1. Возможность снижения себестоимость спиртных напитков на 20-30 %;
2. Позволяет решить экологические проблемы предприятий спиртовой отрасли;
3. Сократить расходы на содержание и эксплуатацию очистных сооружений.

Поэтому переработка отходов – актуальный вопрос для многих предприятий не только спиртовой отрасли, но и пищевой, текстильной и других. Барда спиртовая является ценной с точки зрения переработки потому, что она содержит белки, клетчатку, углеводы и микроэлементы. Однако перерабатывать данный отход целесообразно на месте производства, ведь перевозить ее нерационально. Так как спиртовая барда характеризуется недлительным сроком хранения и для ее перевозки необходим специальный транспорт. Именно поэтому многие предприятия спиртовой отрасли желают закупить необходимое оборудование для переработки данных отходов и в следствии увеличить рентабельность производства.

При закупке комплекса оборудования предприятиям могут потребоваться и теплонасосные установки. Ведь теплонасосные установки позволяют переносить тепловую энергию и рационально ее использовать. Приобретя теплонасосную установку, предприятия спиртной отрасли смогут не только сократить расходы на аренде очистительных сооружений, но и экономить на электроэнергию.

Переработка спиртовой барды позволяет предприятиям не только получить кормовые и пищевые добавки, но и даже снизить себестоимость продукции.

УПАРИВАНИЕ МЕЛАССНОЙ БАРДЫ

На большинстве спиртовых заводов, которые перерабатывают мелассу, первичную и вторичную барду сбрасывают на поля фильтрации. Если количество сбрасываемой барды значительное (120 м³ на каждые выработанные 1000 дал условного спирта- сырца), становится невозможным использование больших пло­щадей плодородных земель для возделывания сельскохозяйствен­ных культур; кроме того, окружающий воздух отравляется про­дуктами распада органических соединений.

Органические кислоты, глицерин и другие соединения, кото­рые в упаренной мелассной барде содержатся в малых количест­вах, не представляют практического значения.

Красящие вещества барды, обладающие поверхностно-актив­ными свойствами, обусловливают ее использование в качестве разжижителя и пластификатора в производстве цемента и бето­на.

Азотсодержащие вещества, коллоиды и соли калия определя­ют пригодность упаренной последрожжевой барды в качестве удобрения, особенно в смеси с суперфосфатом. На Лужанском экспериментальном спиртовом заводе организовано производст­во из упаренной последрожжевой барды гранулированных орга- но-минеральных удобрений (ГОМУ).

Сгущенную барду можно транспортировать на значительные расстояния — до 2 тыс. км. Для упаривания мелассной барды разработаны схемы выпарных станций и конструкций выпарных аппаратов.

Барду упаривают на 3...4-корпусных выпарных аппаратах с многократным использованием пара. Упариваемая барда пос­ледовательно проходит через несколько аппаратов, или корпу­сов. Греющий пар подают только в первый корпус. Далее каждый последующий корпус обогревается вторичным паром из предыдущего. Температуру в каждом последующем корпусе снижают за счет уменьшения давления, при котором кипит барда.

Вторичный пар из последнего корпуса направляют в баро­метрический конденсатор, а неконденсирующиеся газы отка­чивают вакуум-насосом, который создает разрежение до 84 кПа.

Максимальная температура при упаривании барды не должна превышать 140...142*С, иначе происходит распад (карамелиза- ция) сахаров и аминокислот. При высоких температурах разру­шаются также витамины. В результате этих процессов снижается биологическая ценность сгущенной барды.

Барда, соковые пары и конденсаты — агрессивные среды, поэтому выпарные станции изготовляют из нержавеющей стали. Выпарные установки для упаривания первичной или вторичной мелассной барды эксплуатировались на раде спиртовых заводов (Лохвицком, Лужанском, Черновицком).

В результате повторного использования конденсатов паров барды для технологических нужд сокращается количе­ство стоков на спиртовых заводах, которые имеют установки для упаривания барды. Конденсат паров первичной барды содержит больше летучих органических кислот, альдегидов и других веществ, чем конден­сат паров вторичной барды.

Лабораторные опыты и производственные испытания на Лу­жанском экспериментальном спиртовом заводе показали, что при длительном использовании конденсатов паров первичной и вторичной мелассной барды для разбавления мелассы не снижа­ются выход и качество спирта.

ГОМУ получают путем высушивания пульпы, состоящей из упаренной последрожжевой мелассной барды, суперфосфата и щелочных добавок (КОН, NaOH, известь). Исследования, прове­денные в полевых условиях на различных сельскохозяйственных культурах, показали эффективность ГОМУ. Однако упаривание барды — энергоемкий процесс и поэтому не внедряется. Он нуж­дается в альтернативных разработках.

ПРОИЗВОДСТВО СУХОЙ ЗЕРНО-КАРТОФЕЛЬНОЙ БАРДЫ

Зерновая и картофельная барда различаются по концентрации и составу сухих веществ, а также по кормовой ценности (табл. 39).

Показатель	Барда из
зерна	картофеля
Сухие вещества, %	6,0...8,0	3,5...4,1
Сырой протеин, % СВ	26,5...27,5	18,7—19,5
Безаэотистые вещества, % СВ	40,0...50,0	56,2...58,5
Жир, % СВ	5,97—7,5	3.1
Клетчатка, % СВ	12,8—13,4	9,4. ..9,7
Зола, % СВ	7,6—8,7	12.1.12,5
Кормовая ценность, корм. ед.	0,7	0,4

 

На 1 дал спирта из зерна и картофеля обычно получают 0,14 м барды. В 1 т такой барды содержится в среднем 18,6 кг сырого протеина, который переваривается организмом живот­ных примерно наполовину. При производстве кормовых дрож­жей из барды значительная часть протеина превращается в протеины дрожжей, которые перевариваются на 90 % Вслед­ствие этого количество усваиваемого белка в барде увеличива­ется в 1,7 раза. С учетом азота, вводимого в барду с источ­никами питания дрожжей, содержание перевариваемого про­теина повышается в 2 раза.

Использование всей барды в сыром виде возможно лишь в случае, если в районе расположения спиртового завода имеется крупный откормочный пункт скота. Однако в этом случае спрос на зерно-картофельную барду к