SU1092168A1 - Брагоректификационный аппарат и способ автоматического управлени брагоректификационным аппаратом - Google Patents

Abstract

1. Брагоректификационный аппарат , содержащий колонну с отгонной и укрепл ющей секци ми, тарелки дл  массообмена жидкость-пар, расположенные по высоте колонны, теплообменник , взаимосв заннь1й системой трубопроводов с укрепл ющей секцией колонны , и патрубки, соответственно, дл  подвода сырь  и греющего пара и отвода кубового продукта, 6т л ичающийс  тем, что, с елью увеличени  выхода готового продукта. повышени  его биологической доброкачественнос .ти и снижени  энергетических затрат,, площадь поперечного сечени  верхней части укрепл ющей секции колонны, расположенной вьпче 2-8 тарелки от патрубка подвода сырь  составл ет 0,25-0,64 площади поперечного сечени  остальной части колонны и суммарна  емкость тарелок верхней части укрепл ющей секции составл ет 0,04-0,40 от суммарной емкости остальных тарелок колонны. 2, Способ автоматического управлени  брагоректификационным аппаратом, предусматривающий регулирование поДачи Ьырь  и греющего пара в колонну и отбора конденсата, при этом подачу (Л греющего пара в колонну корректируют С в зависимости от потерь спирта с кубовым продуктом, о т л и ч а ю щ и i1с   тем, что, с целью увеличени  выхода готового продукта, повышени  его биологической доброкачественности и снижени  энергетических затрат, одновременно корректируют подачу сырь  и отбор конденсата в зависимости от потерь спирта с кубовым продуктом , причем последние определ ют по содержанию спирта в царовой фазе кубового продукта, наход щегос  на 2-5 тарелке отгонной части колонны.

Description

Изобретение относитс  к гидролиз ной промьшшеНности, а именно к браг ректификационным аппаратам, в частйости протиБоточного типа, установ . кам дл  получени  этилового и к способам управлени  ими. Известен брагоректификационный аппарат дл  получени  конденсата крепостью 0-30%, содержа0р1Й колонн с отгонной и укрепл ющей секци ми, теплообмейник, взаимосв занный сис темой трубопроводов с укрепл ющей секцией. Колонна снабжена расположенными по ее высоте тарелками дл  массообмена жирйсость-пар и патрубка ми, соответственно, дл  подвода сырь  и греющего пара и отвода кубово го продукта flj. Недостатком этого брагоректифика ционного аппарата  вл етс  невозмож ность получени  товарного спирта высокого качества из сырь , содержа щего менее 3% спирта, поскольку с кубов№1 продуктом при содержании спирта выше 30% удал ютс  основные примеси (органические кислоты, эфиры и др.). Известен способ автоматического управлени  брагоректификационным аппаратом, предусматривающий регули рование подачи сырь , грен дего пара , отбора конденсата, определение отклонений содержани  спирта в конденсате и изменений подачи сырь  в зависимости от установленного отклонени , при этом фактическую производительность определ ют по расходу конденсата и содержанию спирта в нем, которое, в свою очередь, определ ют в зависимости от давлени  и температуры жидкой фазы продукта в контрольном сечении укрепл ющей части колонны 1.. . Одним из недостатков указанных брагоректификационного аппарата и способа управлени   вл етс  невазмо ность обеспечени  наиболее полного извлечени  спирта из сырь , например , при колебани х содержани  спир та в нем, из-за отсутстви  непрерыв ного контрол  за потер ми спирта с кубовым продуктом и соответствзлощей корректировки технологического режи ма. Поскольку используемое сырье (бражку) получают на основе сбражив ни  раствора Сахаров, получаемых, в свою очередь, с помощью периодически работающих гцдролиз-аппаратов то неритмичность потока и иестабиль ность условий проведени  процесса гидролиза приводит к значительным колебани м содержани  спирта в сырье , которые достигают 50-60%. Особенгф остро этот недостаток про вл етс  при использовании сырь  с содержанием спирта менее 3%, когда даже небольшие по абсолютному значению потери спирта с кубовым продуктом , например , ведут к значительному уменьшению (на 1-1,5%) выхода готового продукта. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  способ автоматического управлени  брагоректификационным аппаратом,предусматривающий регулирование подачи сырь  и греющего пара в колонну и отбора конденсата ,при этом подачу греющего пара в колонну корректирзтот в зависимости от потерь, спирта с кубовым продуктом и брагоректификационный аппарат, содержащий колонну .с отгонной частью и укрепл ющей секцией, тарелки дл  массообмена жидкость-пар, расположенные по высоте колонны, теплообменник , взаимосв занный системой трубопроводов с укрепл ющей секцией колонны , и патрубки, соответственно, дл  подвода сырь , греющего пара и отвода кубового продукта J3. Недостатком брагоректификационного аппарата и .способа его управлени   вл етс  то, что они не обеспечивают возможности снижени  энергетических затрат, повышени  биологической доброкачественности конечного продукта и увеличени  его выхода, поскольку конструкци  аппарата и способ управлени  им не обеспечивают выполнени  основньпс требований, предъ вл емых к ведению процесса обеспечение стабильных заранее заданных значений содержани  спирта в бражном коденсате и потерь спирта с кубовым продуктом, соответствующих оптимальному выходу готового продукта , так как наличие большого времени запаздьтани  реакции системы на изменение контролируемых параметре не позвол ет проводить своевременную , коррекцию управл ющих параметров (из-; .менение подачи сырь , пара и отбора конденсата). При этом потери спирта ., с кубовым продуктом достигают дл  гидролизных бражек 2-3%, а выход 3 . 1 готового продукта за.счет этого уменьшаетс  на 1,5-2,5%. Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода готового -продукта, повышение его биологической доброкачественности и снижение энергетических затрат, Поставленна  цель достигаетс  тем что в брагоректификационном аппарате содержащем колонну с отгонной и ук- репл ющей секци ми, тарелки дл  массообмена жидкость-пар, расположенные по высоте колонны, теплообменник взаимосв занный системой трубопроводов с укрепл ющей секцией колонны, и патрубки, соответственно, дл  подвода сырь  и греющего пара и отвода кубового продукта, площадь поперечного сечени  верхней части укрепл ющей секции колонны, расположенной выше 2-8 тарелки от патрубка подвода сырь , составл ет 0,25-0,64 площади поперечного сечени  остальной части колонны и суммарна  емкость тарелок верхней части укрепл ющей секции сое тавл ет 0,04-0,40 от суммарной емкос ти остальных тарелок колонны. Согласно способу автоматического управлени  брагоректификационным аппаратом , предусматривающему регулиров .ание подачи сырь  и греющего пара в колонну и отбора конденсата, при этом подачу греющего пара в колонну корректируют в зависимости от потерь спирта с кубовым продуктом, одновременно корректируют подачу сьфь  и отбор конденсата в зависимости от по терь спирта с кубовым продуктом, причем последние определ ют по содер жанию спирта в паровой фазе кубового продукта, наход щегос  на 2-5 тарел ке отгонной секции колонны. На чертеже схематично.изображен брагоректификационный аппарат с сис темой, реализующей способ автомати ческого управлени  им. Брагоректификационный аппарат состоит из бражной колонны 1 и теплообменника 2. Колонна состоит из корпуса 3 с установленными внутри корпуса по всей его высоте тарелками 4 дл  жидкости, снабженными отвер сти ми 5 дл  прохода пара и стаканами 6 дл  перетока жидкости с тарелки на тарелку. Колонна 1 снабже на патрубком 7 дл  подводи сырь  в колонну, который раздел ет колонну 1 по ее высоте на укрепл ющую сек 84 ЦИ10 в и отгоннзпо секцию 9, а также патрубком 10 дл  подвода греющего пара и патрубком 11 дл  отвода кубовог .о продукта. При этомукрепл юща  секци  8 состоит из двух частей: верхней части 12, расположенной выше 2-8 тарелки, и нижней части 13. Емкость тарелок верхней части 12 составл ет 0,04-0,40 от-суммарной емкости остальных тарелок колонны I. Площадь поперечного сечени  верхней части составл ет 0,25-0,64 площади поперечного сечени  остальной части колонны 1. Крышка 14 колонны 1 соединена трубопроводом 15 с паровой секцией (на чертеже не показана) теплообменника 2. Секци.  (на чертеже не показана) теплообменника дл  бражного конденсата сообщена трубопроводом 16 с верхней тарелкой 4 колонны 1 и трубопроводом 17 с последующей колонной (на чертеже не показана) брагоректификационной установки. После верхней тарелки 4 нижней части 13 укрепл ющей секции 8 колонны 1 содержание спирта в паровой фазе составл ет 20-30%. Брагоректификационный аппарат работает , следующим образом. Гидролизную бражку подают в колонну 1 через патрубок 7. В нижнюю часть колонны 1 через патрубок 10 подают. греющ1-га пар, а через патрубок 11 отбирают кубовый продукт. Жидкость на нижней тарелке, нагреваема  греющим паром, закипает. В результате ее кипени  образуетс  пар,. .обогащенный спиртом, который поступает в вышерасположенную тарелку через отверсти  5, Жидкость с посто нно умень- .шаемьФ содержанием спирта, последевательно перетекает сверху вниз через стаканы 6 дл  перетока жидкости с тарелки на тарелку. Укрепленные пары с содержанием 40.-95% спирта через отверстие в крьтке 14 колонны 1 по трубопроводу 15 поступают в паровую секцию теплообменника 2, в котором конденсируютс , образу  бражной конденсат, постз/пающий в полость теплообменника 2 дл  бражного кон денсатгг. .,Часть бражного конденсата возвращают в виде флегмы на верхнюю тарелку 4 колонны 1 по трубопроводу 16, а остальную чйсть конденсата направл ют по трубопроводу i 7 на по следу1ощу1о очистку дл  получени  товарного спирта. Управление брагоректификационным аппаратом осуществл ют следующим об ,разом. На вход функционального блока 18 подают сигналы, пропорциональные заданным значени м содержани  спирта в бражном конденсате и потерь спирта в кубовом продутсте - задани , ; Сигналы с датчика 19 содержани  спирта в бражном конденсате и с. датчика 20 потерь спирта с кубовым продуктом, определ емых путем изме реки  содержани  спирта в паровой фазе продукта, оаход щегос  на 2-5 тарелке отгонной части колонны 1 , подают на вход функционального блока 18, где определ ют отклонени  указан ных параметров от заранее заданных и устанавливают требуемые значени  подачи сырь , греющего пара и отбора конденсата, которые поступают в виде заданий на регул тор 21 контура регулировани  подачи сырь , на регул тор 22 контура регулировани  подачи греющего пара и на регул тор 23 контура регулировани  отбора конденсата . Указанные регул торы на основе сравнени  заданий, поступаювщх в виде сигналов от функционального блока 18, с сигналами от датчиков 24-26, соответственно, расхода сырь  греющего пара и конденсата, формируют сигналы на управление исполнитель ными механизмами соответствующих контуров. При этом исполнительные ме ханизмы 27-29 осуществл ют изменение соответственно, подачи сырь , греющего пара и отбора конденсата до дос тижени  заранее заданных значений содержани  спирта в бражном конденсате и потерь спирта с кубовым продуктом , поступающих (на чертеже не показано) в виде посто нных заданий на входе функционального блока 18, П р и м е р 1. В брагоректификационный аппарат с бражной колонной, снабженньй 60 тарелками, на 26 тарел ку через патрубок подвода сырь  подают 45 бражки, содержащей 1,2% спирта. Верхнюю часть укрепл ющей секции колонны оборудуют 26 клапанными тарелками, емкость которых равна 2 м по жидкости, что составл ет от емкости остальных-тарелок колонны . Площадь поперечного сечени  верхней части укрепл ющей секции сос тавл ет 0,25 от площади поперечного сечени  остальной части колонны. На 8-й тарелке вьппе патрубка подвода сырь  содержание спирта в парах составл ет 22-28%. Получают бражной конденсат, содержащий 9§% спирта и 400-600 мг/л суммарного количества органических примесей (органических кислот, эфиров альдегидов и др. веществ, характеризуюир х качество товарного спирта ) . После дальнейпсей очистки бражного конденсата на эпкфационной,спиртовой и .метанольной колоннах получают товарный спирт, который по своим физико-химическим показател м не уступает лучшему пищевому спирту марки Экстра, выпускаемому по ГОСТ 5962-67, а по биологическому действию не отличаетс  от пищевых спиртов. Потери спирта в кубовом продукте составл ют 0,012%, Затем нач1р1ают подавать бражку с содержанием спирта 1,5%, в результате чего измен ютс  составы бражного конденсата и кубового продукта, при этом изменение подачи пара,бражки и отбора кондейсата регулирзтот с учетом потерь спирта с кубовые продуктом , определ емым по содержанию спирта в napoBoit фазе кубового продукта, наход щегос  на 2-5 тарелке отгонной секции колонны. Переходный режим составл ет 15-20 мин, после чегополучают бражной конденсат, содержащий 95,1% спирта и 380-600 мг/л суммарных органических примесей. Качество товарного спирта как в переходном, так и в установившемс  режиме не измен етс . Потери спирта составл ют 0,012%, В переходном режиме они остаютс  практически на том же уровне. В брагоректификадионньй аппарат, описанный в прототипе с тем же числом тарелок, подают бражку, содержащую 1,2% спирта и получают бражной конденсат , содержащий 90-94% спирта и 800-1500 мг/л суммарных органических примесей. После аналогичной дальнейр1ей -Ьчистки получают товарный спирт, который по своим показател м уступает спирту Экстра и соответствует спирту высщего сорта, выпускаемому по ГОСТ 18300-72, По биологическому действию он хуже пищевых спиртов. Потери спирта в кубовом продукте составл ют 0,024-0,025%. Затем начинают цодавать бражку, содержавшую 1,5% спирта. Переходный

7 - 10921 ежим составл ет 4-6 ч, при этом в роцессе стабилизации нового режима ачество товарного спирта ниже покаателей дл  спирта высшего сорта, его потери достигают 0,03-0,04%. В 5 : установившемс  режиме получают бражной конденсат крепостью 91-94,5% и 800-1600 мг/л суммарных органических примесей. Из этого бражного конденсата получают товарный спирт высшего 10 сорта, аналогичный спирту прехснего установившегос  режима. Его потери составл ют 0,025-0,026%.

При использовании изобретени  поучают спирт более высокого качества 15 арки Экстра вместо спирта высшего орта по известному методу, при этом отери спирта уменьшаютс  в два раза, врем - переходного режима в 1618 раз.20

Прим ер 2,В колонну брагоректификационного аппарата с.42 колпач- . ковыми тарелками на 26 тарелку через патрубок подвод  сырь  подают 46 бражки, содержащей 1,1 об. спирта. Верхнюю часть укрепл ющей секции колонны оборудуют 12 тарелками, емкость которых составл ет 0,9 м, что составл ет 0,18 емкости остальных, тарелок . Площадь поперечного сечени  верхней части укрепл ющей секции - составл ет 0,50 от площади поперечного сечени  остальной части Колонны. На 5 тарелке вьшю патрубка подвода сырь  содержание спирта в паровой 35 фазе составл ет 20-22%. Получают бражной конденсат, содержащий 70-72% спирта и 500-600 мг/л суммарных органических примесей. После дальнейшей очистки получают спирт марки 0 Экстра, который по биологическому действшс не отличаетс  от пищевых спиртов, Потери спирта вкубовом продукте составл ют 0,011-0,012%.

Затем начинают подавать бражку с 5 содержанием спирта 1,6% и осуществл ют регулирование подачи сырь  и греющего пара в колонну и отбора конденсата , с коррекцией этих параметров в зависимости от потерь спирта с ку- 50 бовым продуктом, определ емым по содержанию спирта в паровой фазе кубового продукта, наход щегос  на 2-5 тарелке отгонной секции колонны. Через 15-20 мин при новом установив- 55 щемс  режиме получают бражной конденсат , содержащий 71-72% спирта и 300600 мг/л органических при688

месей. Качество товарного спирта как в переходном, так и установившемс  режиме не измен етс . Потери спирта составл ют 0,011-0,012%. В переходном режиме они остаютс  практически на том же уровне.

В брагоректификационньй аппарат по способу-прототипу с Тем же числом тарелок подают бражку, содержащую 1,1% спирта, и получают бражной конденсат , содержащий 65-68% спирта и 900-1600 мг/л суммарньпс органических примесей. После аналогичной дальнейшей очистки получают товарный спирт, который по своим показател м уступает спирту Экстра и соответствует спирту высшего сорта. По биологическому действию он-хуже пищевых .спиртов. Потери спирта в кубовом продукте составл ют 0,024-0,028%.

Затем начинают подавать бражку, содержап1ую 1,6% спирта. Переходный режим составл ет 4-5 ч, при этом качество товарного спирта ниже показателей дл  спирта высшего -сорта, его потери достигают 0,03-:0,04%. В установившемс  режиме получают бражной конденсат с крепостью 66-70% спирта и 900-1500 мг/л суммарных органических примесей. Из бражного конденсата получают товарный спирт высшего сорта, аналогичный прежнему при установившемс  режиме. Его потери составл ют 0,024-0,028%.

Таким образом, при использовании данного брагоректификационного аппарата получают спирт более высокого качества, при этом потери спирта уменьшаютс  в два раза, а врем  переходного режима в 15 раз.

ПримерЗ. В колонну брагсректификационного аппарата с 36 колпачковыми тарелками на 30 тарелку через патрубок подвода сырь  подают 42 м /ч бражки, содержащей 1,0% спирта . Верхнюю часть укрепл ющей секции колонны оборудуют 4 тарелками, емкость которых равна 0,3 м , что составл ет 0,04 от емкости остальных тарелок. Площадь поперечного сечени  верхней части укрепл ющей секции составл ет 0,64 от площади поперечного сечени  остальной части колонны. На 3 тарелке выше патрубка подвода сырь  содержание спирта в парах составл ет 20-22%.

Получают бражной конденсат, содержапщй 42-45% спирта и 800 ,91

1000 мг/л суммарньпс органических примесей . После дальнейшей очистки по- ц лучают спирт марки Экстра. Потери спирта в кубовом продукте составл ют 0,005%..

Затем начинают подавать бражку с .содержанием спирта 1,6% и осуществ л ют регулирование параметров согласно предлагаемому способу. Через 1015 ми  при новом установившемс  режиме получают бражной конденсат, содержащий 42-45% спирта и 8001000 мг/л суммарных органических примесей . Качество товарного спирта и его потери как в переходном, так и установившемс  режиме практически не измен ютс .

В брагоректификационный аппарат, описанный в прототипе, с тем же числом тарелок подают бражку, содержащую 1,0% спирта, и получают бражной конденсат, содержащий 40-42% спирта и 1200-1700 мг/л суммарных органических примесей. После аналогичной дальнейшей очистки получают товарный

16810

спирт, который по своим показател м уступает спирту Экстра и соответсвует спирту высшего сорта. Потери спирта в кубовом продукте составл ют 0,01%.

Затем начинают подавать бражку, содержащую 1,6% спирта. Переходный период соста1зл ет 2-3 ч | при этом качество товарного спирта ниже показателей дл  спирта высшего сорта, его потери достигают 0,02%. В установившемс  режиме получают бражной конденсат крепостью 40-42 и 12001700 мг/л суммарных органических примесей . Из бражного конденсата получают товарный спирт высшего сорта, его потери составл ют 0,01%.

Таким образом, при использовании данного технологического режима получают спирт более высокого качества , при этом потери спирта з меньшаютс  в два раза, расход греющего пара уменьшаетс  на 10.%, а врем  переходного режима в 12 раз.

Claims (2)

1. Брагоректификационный аппарат, содержащий колонну с отгонной и укрепляющей секциями, тарелки для массообмена жидкость-пар, расположенные по высоте колонны, теплообменник, взаимосвязанный системой трубопроводов с укрепляющей секцией колонны, и патрубки, соответственно, для подвода сырья и греющего пара и отвода кубового продукта, Ь. т л ичающийся тем, что, с ЧЦелью увеличения выхода готового продукта, повышения его биологической доброкачественности и снижения энергетических затрат,, площадь поперечного сечения верхней части укрепляющей секции колонны, расположенной выше 2-8 тарелки от патрубка подвода сырья составляет 0,25-0,64 площади поперечного сечения остальной части колонны и суммарная емкость тарелок верхней части укрепляющей секции составляет 0,04-0,40 от суммарной емкости остальных тарелок колонны.

2. Способ автоматического управления брагоректификационным аппаратом, предусматривающий регулирование поДачи бырья и греющего пара в колонну и отбора конденсата, при этом подачу греющего пара в колонну корректируют в зависимости от потерь спирта с кубовым продуктом, отличающи йс я тем, что, с цепью увеличения выхода готового продукта, повышения его биологической доброкачественности и снижения энергетических затрат, одновременно корректируют подачу сырья и отбор конденсата в зависимости от потерь спирта с кубовым продуктом, причем последние определяют по содержанию спирта в паровой фазе кубового продукта, находящегося на 2-5 тарелке отгонной части колонны.