ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВОК

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗДЕЛЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

При очистке спирта от примесей приходится подвергать разделению многокомпонентную смесь, для чего применяют несколько последовательно работающих ректификационных колонн, каждая из которых разделяет поступающую в нее смесь на дистиллят, состоящий из одного или нескольких легколетучих компонентов, и остаток — из одного или нескольких труднолетучих компонентов.

Для разделения смеси из трех компонентов требуется две колонны, из четырех — три. В общем случае для разделения смеси из n компонентов требуется колонн п—1. Предварительно из бражки отгоняют спирт со всеми сопутствующими примесями и получают спирт-сырец, являющийся многокомпонентной смесью.

Для оценки летучести примесей по сравнению с летучестью этилового спирта введено понятие «коэффициент ректификации примесей»:

 

K' = (31)

 

где Х и Y — содержание этилового спирта в жидкости и паре, %; а и β — со­держание примеси в жидкости и паре, %; К_с = — коэффициент испарения спирта; К_п =- коэффициент испарения примеси.

Коэффициент ректификации показывает, на сколько увеличивается или уменьшается в паре содержание примесей по отношению к этиловому спирту в сравнении с жидкостью. Он позволяет в наглядной форме представить поведение примеси в процессе ректификации. На рис. 14 приведены коэффициенты ректификации некоторых примесей.

Коэффициенты испарения и ректификации примесей зависят от концентрации >этилового спирта в водном растворе, из которого выделяются примеси. Так как в спирте-сырце содержание примесей невелико (обычно в сумме не превышает 0,5% от количества этилового спирта), допускают, что летучесть отдельных примесей не зависит от наличия в рас­творе других примесей.

Все известные примеси по летучести можно сгруппиро­вать в четыре вида: голов­ные, хвостовые, промежуточ­ные и концевые.

К, головным примесям относят те, которые об­ладают большей летучестью, т. е. большим коэффициен­том испарения, чем этиловый спирт при всех концентраци­ях его в растворе. Для них всегда K'>1. при введении в полную ректификационную колонну водно-спиртовой жидкости в смеси с головными примесями последние легко извлекаются из смеси в отгонной части колонны и концентрируются в укрепляющей части колонны как л.л.к. Водно-спиртовая смесь в данном случае выступает в роли т.л.к. Основные представители головных примесей: уксусный и масляный альдеги­ды, акролеин, муравьиноэтиловый, укс уснометиловый, уксусноэтиловый и диэтиловый эфиры (кривые 1—11 на рис. 14).

Летучесть хвостовых примесей всегда меньше летучести этилового спирта (К'<1), поэтому хвостовые примеси в смеси с водно-спиртовой жидкостью могут рассматриваться как т.л.к. (бу­дут уходить в остаток). Типичные хвостовые примеси — уксусная кислота и фурфурол.

Промежуточные примеси обладают двоякими свойст­вами: при высоких концентрациях спирта они имеют характер хвос­товых примесей (К'<1), при низких концентрациях — характер го­ловных примесей (К'>1). При определенной концентрации спирта летучесть промежуточных примесей равна летучести этилового спирта (К'=1). В силу этого промежуточные примеси в полной рек­тификационной колонне, где крепость спирта изменяется от нуля до азеотропной точки, будут накапливаться в ее средней части, где К'≈1, поскольку ниже этой зоны промежуточные примеси ведут се­бя как хвостовые и оттесняются вниз более летучим компонентом — этиловым спиртом. Промежуточные примеси отбираются обычно из зоны максимального их накопления, как правило, в средней части полной ректификационной колонны.

 

 

Рис. 14. Коэффициенты ректификации летучих примесей, сопутствующих спир­ту:1 — диэтиловый эфир; 2 — уксусный альдегид; 3 — муравьиноэтиловый эфир; 4 — акролеин; 5 — уксуснометиловый эфир; 6 — уксусноэтиловый эфир; 7 н-масляный альдегид; 8 — ди-ацетил; 9 — триэтиламин; 10 — кротоновый альдегид; 11 — триметиламин; 12 — изопропанол; 13— изомасляноэтиловый эфир; 14 — изовалерианоэтйловый эфир; 15 — пропионоэтило-вый эфир; 16 — уксусноизоамиловый эфир; 17 — н-пропанол; 18 — изовалерианоамиловый эфир; 19 — изобутанол; 20 – н-бутанол; 21 – изоамилол; 22 – фурфурол; 23 – метанол;

Примеси: промежуточные; головные; концевые; -о-о-о-о хвостовые.

 

Основными представителями промежуточных примесей являются изоамиловый, изобутиловый и пропиловый спирты, изовалерианоизоамиловый, уксусноизоамиловый, изовалерианоэтиловый эфиры (кривые 12—21 на рис. 14). Для каж­дой промежуточной примеси есть своя зона максимального накопления. Промежуточные примеси, имеющие коэффици­ент ректификации К'=1 при крепости спирта≥ 70 об. %, ус­ловно именуют верхними; при меньшей крепости — ниж­ними промежуточными примесями. К числу верх­них промежуточных примесей относят изовалерианоэтиловый и изомасляноэтиловый эфиры, к числу нижних промежуточ­ных примесей—спирты сивуш­ного масла (кроме изопропанола), изовалерианоизоамиловый и уксусноизоамиловый эфиры. Та­кое деление промежуточных примесей условно, однако оно дает воз­можность: детализировать зоны группового концентрирования про­межуточных примесей.

Для концевых примесей, как и для промежуточных, харак­терна летучесть в локальных условиях, но в противоположность им концевые примеси обладают коэффициентом ректификации К'>1при высоких крепостях спирта и К'< 1 — при низких крепостях. В связи с этим концевая примесь не накапливается в середине ко­лонны, а в зависимости от крепости спирта идет вверх по колонне (как головная примесь) или вниз (как хвостовая). Характерной концевой примесью является метиловый спирт (см. кривую 23 на рис. 14).

На рис. 15 приведена примерная шкала зон максимальной кон­центрации отдельных примесей по высоте полной ректификацион­ной колонны и указано направление движения отдельных групп при­месей в зависимости от крепости этилового спирта. Знание коэффи­циентов испарения спирта и его примесей дает возможность обосно­ванно подойти к созданию установок для выделения спирта из бражки и его очистки от примесей путем ректификации.

 

 

Рис. 15. Шкала зон максимальной концентрации примесей и примерные эпюры концентраций их в зависимо­сти от крепости этилового спирта:

1 — головные; 2 — промежуточные; 3 — хво­стовые; 4 — концевые.

 

 

Летучая часть бражки представлена 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. 16, а.

В практике ректификации применяют схемы, построенные как по I, так и по II варианту, однако преимущественное распространение получил I вариант. Это объясняется тем, что коэффициенты ректи­фикации почти всех головных примесей выше при низкой крепости спирта, в связи с чем выделение их из некрепких спиртов осу­ществляется легче — при меньшем числе тарелок в колонне и мень­шем расходе пара. В данном случае в колонне А происходит выде­ление головных примесей; этот процесс называется эпюрацией, а колонна — эпюрационной. Спирт-сырец, освобожденный от головных примесей, получил название эпюрата.

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 крепость спирта изменяется в пределах, охватывающих зону максимального накопления примеси. Наилучшими условиями кон­центрирования всех промежуточных примесей будут те, при которых крепость спирта по высоте колонны изменяется от нуля до азеотропной точки. В связи с этим выделение промежуточных при­месей, очевидно, возможно только в колонне Б Iварианта схемы или в колонне А IIварианта, как показано на рис. 16,б. Такие ко­лонны именуются спиртовыми.

Концевые примеси при средних крепостях спирта имеют коэффи­циент испарения, близкий к коэффициенту испарения спирта, поэтому в колонне А в схеме 1 и 2 вариантов они будут в значительной мере сопутствовать этиловому спирту. Попав в колонну Б 1вариан­та схемы, концевые примеси пойдут вверх вместе с этиловым спир­том. Движение их вниз по колонне Б возможно, но в небольших ко­личествах, так как коэффициент испарения при низких крепостях спирта остается больше единицы, но меньше, чем у этилового спир­та. Часть концевых примесей уйдет с головными примесями в ко­лонне А.

Для получения этилового спирта, свободного от концевых при­месей, по 7 варианту схемы необходима установка дополнительной колонны (рис. 16,в).

Очистка спирта по второму варианту не требует установки до­полнительной колонны, так как в колонну Б вводится крепкий 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, поэтому в практике ректификации спирта вместо пропуска его через колонну окончательной очистки часто применяют пастери­зацию. Суть ее состоит 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 тарелок (считая сверху) спиртовой колонны.

Рис. 16. Принципы построения схем установок для очистки спирта от сопутству­ющих примесей (1,2 — варианты).

 

На верхних тарел­ках, в дефлегматоре и конденсаторе происходит некоторое концент­рирование концевых примесей. При пастеризации (отборе спирта из жидкой фазы) необходимо из верхней 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 (1 вариант). Очистка спирта от примесей пастеризацией тем эффективнее, чем выше коэффициент испарения примеси при крепости пастеризованного спирта и чем больше флегмовое число (степень орошения). Пастеризация, несом­ненно, будет эффективна только при небольшом содержании приме­си. Если же концентрация примеси высока, необходима установка колонны окончательной очистки, в которой, по существу, осуществ­ляется повторная эпюрация спирта, но при высокой его концент­рации.

Часто рассмотренные схемы установок дополняют колонной Д (рис. 16,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 освободить колонну Б от промежуточных примесей благодаря увеличенному отбору фракции; при этом улучшаются условия работы по отделению хвостовых при­месей.

Верхний продукт из колонны Д содержит целевой продукт — этиловый спирт, загрязненный концевыми и головными примесями. Он может быть использован как товарный (низший сорт) для тех­нических целей или направлен на повторную очистку. Фракция II, 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 по выделению (концентрированию) про­межуточных примесей называется 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. Они обычно имеют 3 основные колонны и 1—3 дополнительные, устанав­ливаемые по мере необходимости (рис. 17).

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 которой удаляются экстрактивные вещества, взвешенные частицы, большая часть воды и значительное количество хвостовых примесей. Летучая часть бражки, содержащая этиловый спирт, воду и сопутствующие летучие примеси, в виде пара (рис. 17, а) или бражного дистиллята (рис. 17,6) поступает на питание эпюрационной колонны Б. Да­лее идет процесс очистки спирта, как рассматривалось выше (см. рис. 16). Спирт-сырец, спирто-водный пар, выходящий из бражной колонны, и бражный дистиллят различаются только по крепости: спирт-сырец имеет крепость не менее 88 об. %, спирто-водный пар и. бражный дистиллят—40—55 об. %. Состав примесей спирта в ос­новном тот же.

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

Принципиальная особенность установок прямого дейст­вия состоит в питании ректификационной колонны спирто-водны-ми парами, выходящими непосредственно из бражной колонны (рис 17,в). В установках прямого действия тепло греющего пара используется двукратно. Свежий греющий пар вводится только в нижнюю часть бражной колонны А, а эпюрационная колонна Б и спиртовая колонна В обогреваются спирто-водным паром, выходя­щим из верхней части бражной колонны. Бражная колонна питает­ся бражкой, освобожденной от головных примесей (эпюрированной), и флегмой, поступающей из спиртовой колонны. Таким образом, в бражной колонне происходит извлечение спирта из бражки II флегмы. Концентрация сухих веществ в барде при этом понижает­ся в связи с разбавлением ее лютерной водой, получающейся после извлечения спирта из флегмы.

На рис. 17,г представлена несколько видоизмененная схема ус­тановки прямого действия, в которой предусмотрено раздельное выделение спирта из бражки и флегмы. При этом требуется допол­нительный ввод греющего пара в нижнюю (отгонную) часть спир­товой колонны.

 

 

Рис. 17. Принципы построения схем брагоректификационных установок:

колонны: А — бражная; Б — эпюрационная; В — спиртовая; Г — без названия; Д — сивушная; Е — окончательная; Ж — дефлегматор; П — греющий пар; М — бражка; 3 — барда; Л — ли­терная вода; ГФ и ГФ' — головная фракция; РС и PC' — ректификованный спирт; СМ — си­вушное масло.

 

Принципиальная особенность установок косвенного действия (см. рис. 17,б)—предварительное извлечение из бражки спирта и сопутствующих ему летучих примесей, в результа­те чего получается бражный дистиллят. Спирто-водньй пар, выхо­дящий из бражной колонны, направляется в конденсатор Ж. Эпю­рационная колонна Б питается спирто-водным (бражным) дистил­лятом, поступающим из конденсатора. Спирто-водный дистиллят в колонне Б подвергается очистке от головных примесей благодаря введению в нижнюю часть колонны свежего пара. Поступающий в колонну В эпюрат освобождается от хвостовых и промежуточных примесей 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 — паровыми потоками.

Установка, представленная на рис. 17, д, в некоторой мере по­добна установке прямого действия, однако в нее внесены существен­но отличительные элементы: эпюрационная колонна обогревается эпюрированным паром из бражной колонны (что характерно для установок прямого действия). Наличие колонны Г характерно для установок косвенного действия, однако колонна Г является остат­ком (отгонная часть) эпюрационной колонны установок прямого действия. Колонна Г обычно устанавливается непосредственно над колонной А и составляет с ней как бы одно целое. Поэтому число основных колонн и в этом случае равно трем.

Схема, приведенная на рис. 17, а, ближе к схеме установок кос­венного действия. Единственное отличие ее — питание эпюрацион­ной колонны Б спирто-водным паром, выходящим непосредственно из бражной колонны, а не бражным дистиллятом.

Установки, имеющие схемы а и д (рис. 17), относят к уста­новкам полупрямого действия, хотя это деление в зна­чительной мере условно.

Выше были рассмотрены принципиальные схемы брагоректифи-кационных установок, состоящих только из основных колонн. Вклю­чение дополнительных колонн (Е — окончательной очистки и Д — сивушной) не зависит от принципа действия установки.

На рис. 17, е и ж приведены схемы установок прямого и косвенного действия с двумя дополнительными колоннами.

На отечественных спиртовых заводах приняты за типовые брагоректификационные установки косвенного действия. Они обладают высокими эксплуатационными качествами: стабильны в работе, легки в управлении и регулировке, обеспечивают выработку спирта сравнительно высокого качества. Примеси из спирта выводятся в концентрированном виде.

Наибольшее распространение получили трехколонные установки. В настоящее время машиностроительные заводы стали поставлять четырехколонные установки (с дополнительной колонной окончательной очистки) производительностью 1000, 1500 и 2000 дал спирта в сутки и пятиколонныё (с двумя дополнительными колоннами — окончательной очистки и сивушной) производительностью 3000 и 6000 дал спирта в сутки. Ряд крупных спиртовых заводов в качестве дополнительной (4, 5 или 6-й) применяют колонны для выделения спирта из головной фракции (разгонную колонну).

Трехколонная брагоректификационная установка косвенногодействия. Схема установки представлена на рис. 18. Бражная ко­лонна имеет 23 одноколпачковые тарелки двойного кипячения смежтарелочным расстоянием 280 или 340 мм либо 24 ситчатые та­релки с межтарелочным расстоянием 500—550 мм. Ситчатыми та­релками оснащаются бражные колонны при производительности ус­тановки 3000 дал спирта в сутки и более.

В эпюрационной колонне независимо от производительности обычно устанавливают. 39—40 многоколпачковых тарелок с межтарелочным расстоянием 170 мм. Питание вводят на 20, 27 или 36-ю тарелку, считая снизу.

В спиртовой колонне устанавливают 71—74 тарелки того же ти­па, что и в эпюрационной. Ввод питания предусмотрен на 16-ю та­релку с низу колонны.

 

Рис. 18. Аппаратурно-технологическая схема трехколонной брагоректификационной установки косвенного действия:

1 — бражная колонна; 2 — эпюрационная колонна; 3 — спиртовая колонна; 4 — конденсатор сепаратора CO₂; 5 — сепаратор СО₂; 6 —основной конденсатор бражкой колонны; 7 —конденсатор бражной колонны; 8 — подогреватель бражки; 9 — ловушка-сепаратор; 10 — вакуум-прерыватели; 11 —регулирующие клапаны; 12 — пробные холодильники; 13 — гидрозатворы; 14 — спиртоловушки; 15— дефлегматор эпюрационной колонны; 16 — конденсатор эпюрационной колонны; 17 — дефлегматор спиртовой колонны; 18 — конденсатор спиртовой колонны; 19 — фонарь; 20 — холодильник спирта; 21 — холодильник сивушных фракций; 22 — экстрактор сивушного масла; 23 — контрольный снаряд; А —бражка; Б — барда; В — вода; Л — лютерная вода; Н — неконденсирующиеся газы; П —греющий пар; PC — ректификованный спирт; СМ — сивушное масло; ГФ — головная фракция.

 

Колонны обогреваются открытым или закрытым паром. Послед­нее часто практикуется на мелассно-спиртовых заводах. К каждой колонне подключены теплообменники для конденсации пара, выхо­дящего из колонн. Спирто-водный пар из бражной колонны прохо­дит ловушку-сепаратор для улавливания пены и брызг (иногда ее встраивают внутрь колонны) и конденсируется в основном в подо­гревателе бражки. Остальная часть пара конденсируется в связи с отдачей тепла воде в основном и дополнительном конденсаторах. Бражный дистиллят направляют на питание эпюрационной колонны.

Бражку, поступающую в установку, нагревают в подогревателе, затем в сепараторе освобождают от выделившегося диоксида угле­рода и других неконденсирующихся газов, после чего вводят в бражную колонну. Вместе с неконденсирующимися газами уносит­ся некоторое количество спирта, улавливаемого в конденсаторе. Конденсат направляется в верхнюю часть эпюрационной колонны. В нижней части к бражной колонне подключен бардортводчик или гидравлический затвор с пробным холодильником.

Пар, выходящий из эпюрационной колонны, конденсируется в дефлегматоре и конденсаторе в результате отвода тепла водой. Часть пара, конденсирующаяся в конденсаторе, имеет максималь­ную концентрацию головных и концевых примесей и называется головной фракцией (ГФ).

Освобожденный от головных и частично от концевых примесей бражный дистиллят — эпюрат поступает на питание спиртовой колонны, которая оснащена дефлегматором и конденсатором. Ос­новная масса пара, выходящего из спиртовой колонны, конденсиру­ется в дефлегматоре и в виде непастеризованного спирта направляется в верхнюю часть эпюрационной колонны. С ним отво­дятся головные и концевые примеси, выделенные и сконцентриронанные в пастеризационной части (Выше места отбора ректификонанного спирта) спиртовой колонны. Конденсация пара осуществля­ется благодаря отводу тепла водой.

Ректификованный (пастеризованный) спирт, отбираемый с 3, 7, 8 или 10-й-тарелки, считая сверху спиртовой колонны, проходит холодильник, контрольный снаряд и поступает в спиртоприемное от­деление.

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

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

Каждая колонна снабжена верхним и нижним вакуум-прерывателями, регуляторами подачи пара, воды, бражки и отвода ректификованного спирта. Для установки 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 питающей (16-й) тарелке спиртовой колонны. Термометры устанавливаются и 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 и бражного дистиллята, отбора головной фракции, непастеризованного, сивушного и ректификованного спирта, а также сивушной фракции устанавливают расходомерные устройства, обычно ротаметры.

Всю аппаратуру и трубопроводы, соприкасающиеся со спиртопродуктами, изготовляют из меди. Допускается изготовление отдельных элементов из специальной кислотостойкой нержавеющей стали. Подогреватель бражки, дефлегматоры, конденсаторы, кипятильники, а часто и холодильники выполняются в виде кожухотрубных теплообменников.

Брагоректификационные установки обычно размещают в отдельном изолированном помещении. Все оборудование располагается в четырех этажах. На отметке 4,8—6 м размещается рабочее место апаратчика, где сосредоточены все контрольно-измерительные приборы и средства регулирования и управления, стоит щит КИПиА. На отметке 16—18 м помещают подогреватели бражки, дефлегматоры, конденсаторы, сепаратор СО₂ и спиртоловушки.

Брагоректификационная установка с дополнительными колоннами.На рис. 19 риведены схемы обвязки колонны для выделения I спирта из ГФ (разгонной колонны) (а), колонны окончательной очистки (б) и сивушной (в).

Безводная часть ГФ, отбираемой из конденсатора эпюрационной колонны, содержит 92—97% этилового спирта и только 8—3% го­ловных примесей. Этой фракции отбирают на зерно-картофельных заводах 2—3%, на мелассных — 3—4% (при выработке хлебопе­карных дрожжей до 5%) от спирта, поступающего с бражкой.

Установка разгонной колонны дает возможность выде­лить спирт из ГФ, а головные примеси получить в концентрирован­ном виде. Колонна имеет 39—40 многоколпачковых тарелок с расстоянием между ними 170 мм, снабжается дефлегматором и декантатором. Питание (ГФ) подается на 24-ю тарелку снизу, на верх­нюю тарелку вводится горячая вода, а в нижню часть колонны — греющий пар. При поступлении воды на верхнюю тарелку колонны крепость спирта на тарелках снижается, а летучесть головных при­месей увеличивается, в результате чего они извлекаются. Спирт, ос­вобожденный от примесей, выходит из нижней части колонны (ку-Гювая жидкость) и направляется в бражку или бражную колонну и таким образом вводится снова в цикл брагоректификации.

Головные примеси концентрируются в верхней части колонны. После конденсации пара, выходящего из колонны, получается смесь, состоящая в основном из эфиров, альдегидов и воды, которая на­правляется в декантатор для расслаивания. Верхний слой, представляющий собой эфиро-альдегидный концентрат (ЭАК) с малым содержанием спирта, выводится из установки как побочный продукт ректификации. Нижний водный слой, содержащий некоторое коли­чество головных примесей, служит флегмой для колонны.

Установка разгонной колонны дает возможность увеличить вы­ход ректификованного спирта с 95—96% до 98—98,5% от спирта, введенного с бражкой.

 

 

 

Рис. 19. Схемы обвязки дополнительных колонн:

а — разгонной; б — окончательной очистки; в — сивушной; 1— колонны; 2— дефлегматоры; 3 — конденсаторы; 4— декантатор; 5 — испаритель (кипятильник); 6 — холодильник спирта; 7 — фонарь; 8 — холодильник сивушных фракций; 9 — гидравлический затвор; 10— экстрактор сивушного масла; 11— регулирующие клапаны; 12— вакуум-прерыватели; 13 — рота­метры; 14 — пробный холодильник; В — вода; ГФ и ГФ'—головная фракция; КЖ—кубовая жидкость; ЭЛК — эфиро-альдегидный концентрат; Н — неконденсирующиеся газы (к спир-головушке); PC и PC'— ректификованный спирт; СС — сивушный спирт; СФ — сивушная фракция; СМ — сивушное масло; Л — лютерная вода; П — греющий пар.

 

В колонне окончательной очистки из ректификованного спирта выделяют остатки головных и концевых примесей, что улучшает дегустационные и аналитические показатели качества спирта. Колонна имеет 30 многоколпачковых тарелок, 20 в отгонной и 10 в концентрационной части и обогревается только закрытым паром.

Головных и концевых примесей, выделенных в нижней части ко­лонны и сконцентрированных в виде головной фракции, отбирают 0,5—1%от спирта, введенного в колонну. Головная фракция вво­дится в верхнюю часть эпюрационной колонны, а при наличии раз­гонной колонны присоединяется к ГФ эпюрационной колонны. Рек­тификованный спирт выводится из нижней части колонны.

В сивушной колонне проводят дальнейшее концентриро­вание сивушного масла и других промежуточных примесей, начатое в спиртовой колонне. Она 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 располагают аккумулятор (рис. 20), в котором находится значительный объем спирто-водной жидкости, обеспечивающей равномерную ра­боту колонны. Высота слоя жид­кости в аккумуляторе от 200 до 700 мм.

Питание в колонну подают на тарелку, расположенную непосредственно над аккумулятором, а концентрированные промежуточные продукты отбирают из аккумулятора. В аккумуляторе накапливается большое количество спиртов сивушного масла, в результате чего поступающая в него флегма расслаивается, образуя верхний слой с высоким содержанием указанных спиртов (концентрат сивушного масла), и нижний — подсивушный, состоящий из раствора этилового спирта и других спиртов в воде.

 

Рис. 20. Аккумулятор.

 

Часть аккумулятора, в которой размещены сливные стаканы вышележащей тарелки, отделена перегородкой от основного объема его так, что образуется карман. Перегородка внизу не доходит до дна, а вверху оканчивается выше уровня жидкости, что обеспечивает сообщение кармана с остальной частью аккумулятора и спокойную поверхность жидкости в карма­не. На уровне жидкости к карману с помощью штуцера прикреплен фонарь, через который отводится из аккумулятора концентрат си­вушного масла.

Этиловый спирт и головные примеси концентрируются в верх­ней части колонны и выводятся в эпюрационную колонну. Иногда лот спирт отбирают как низший сорт для технических целей. Снизу колонны отводится лютерная вода. Обогрев колонны может быть открытым или закрытым.