Патент на изобретение №2272018

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу переработки отходов спиртового производства. Способ заключается в прямой перегонке концентрата головных примесей этилового спирта или в ректификации промежуточной фракции этилового спирта в присутствии щелочного агента, выбранного из гидратов окисей, карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, аммиачной воды в случае переработки головных примесей этилового спирта и выбранного из гидратов окисей, карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, окиси кальция, аммиачной воды в случае переработки промежуточной фракции этилового спирта, при концентрации щелочного агента 0,01-3,0 мас.% и температуре куба 80-86°С. Обычно целевой продукт переработки используется в качестве компонента бинарной смеси. Как правило, кубовый остаток, полученный в процессе перегонки или ректификации, используется в качестве добавки в топочный мазут. Способ позволяет безотходно переработать новые отходы спиртового производства с использованием всех продуктов переработки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам переработки отходов спиртового производства.

По разделению смеси алифатических спиртов имеется много патентов. В частности по выделению этилового спирта из различных смесей путем гидрирования водородом (а.с. ЧССР 268100, МКИ С 07 С 29/04, 31.07.1990) или в виде смеси с толуолом (а.с. СССР 1620442, МКИ С 07 С 31/10, 15.01.1991). Эти способы громоздки и не пригодны для разделения КГП и ПФЭС.

Имеется патент №2109722 «Способ выделения алифатических спиртов» (заявка №96110443 от 23.05.1996 г.), но он касается выделения алифатических спиртов из головной (эфироальдегидной) фракции производства этилового спирта.

Имеется также патент №21836616, 20.06.2002 «Способ переработки фракции головной этилового спирта и концентрата головной фракции» (заявка №2001109844 от 16.04.2001) – взято за прототип. Способ осуществляется путем прямой перегонки головной фракции этилового спирта и концентрата головной фракции этилового спирта в присутствии щелочных реагентов, в качестве которых используют гидраты окисей, карбонаты и бикарбонаты натрия и калия, окиси кальция, аммиачную воду при концентрации щелочных агентов 0,01-3,0 мас.%. Способ ведут при температуре куба 81-92°С. Кубовый остаток, полученный в процессе перегонки, используют в качестве добавки в топочный мазут.

Продуктом перегонки по этому способу является компонент бинарной смеси следующего состава: вода – 7-9 мас.%, метанол – 0,1-0,6 мас.%, ацетальдегид – 0,1-0,5 мас.%, этилацетат – 0,1-1,0 мас.%, пропанол – 0,5-3,0 мас.%, этанол – 86-92 мас.%. Смесь бинарная применяется в производстве растворителей, нитролаков, нитроэмалей.

Способ по прототипу касается переработки фракции головной этилового спирта. концентрата головной фракции этилового спирта, которые по составу отличаются от концентрата головных примесей и промежуточной фракции этилового спирта. Концентрат головных примесей этилового спирта (ТУ 9182-478-00008064-2002) и промежуточная фракция этилового спирта (ТУ 9182-479-00008064-2002) являются новыми отходами спиртового производства.

Концентрат головных примесей этилового спирта (КГП) получается при переработке фракции головной этилового спирта по ОСТ 10-217-98 (ЭАФ(г.) централизованно на специальных предприятиях или при ее переработке в системе брагоректификации и ректификации непосредственно на спиртовых заводах с целью увеличения выхода ректификационного спирта. При этом кроме концентрата головных примесей этилового спирта, получается и промежуточная фракция этилового спирта.

Концентрат головных примесей этилового спирта (КГП) согласно ТУ 9182-478-00008064-2002 содержит, мас.%:

Промежуточная фракция этилового спирта (ПФЭС) в соответствии с ТУ 9182-479-00008064-2002 содержит, мас.%:

Целью предлагаемого изобретения является безотходная переработка новых отходов спиртового производства с использованием всех продуктов переработки.

Поставленная цель достигается тем, что по первому варианту предлагается способ переработки отходов спиртового производства прямой перегонкой концентрата головных примесей этилового спирта в присутствии щелочного агента, выбранного из гидратов окисей, карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, аммиачной воды, при концентрации щелочного агента 0,01-3,0 мас.% и температуре куба 80-86°С. Целевой продукт используется в качестве компонента бинарной смеси, кубовый остаток, полученный в процессе перегонки, используется в качестве добавки в топочный мазут. Температурный диапазон 80-86°С соответствует температуре кипения компонентов концентрата головных примесей и полуфабриката этилового спирта: ниже 80°С происходит неполная перегонка этанола, бутанола, изобутанола, пропанола, содержащихся в исходной массе, а при температуре выше 86°С повывшается содержание воды в готовом продукте, которой должно быть не более 9% по массе. Прямая перегонка КГП предназначена для удаления примесей (воды, солей и кислот) путем предварительной обработки щелочным агентом и дальнейшего использования полученного дистиллята в производстве бинарной смеси.

Переработка КГП

Из хранилища сырья в реактор насосом закачивается 700-900 л КГП, включается мешалка и через люк загружается расчетное количество щелочи (от 0,1 до 1,5 кг на 900 л сырья). При этом щелочной агент связывает находящиеся в сырье кислоты и сложные эфиры в соли, которые в процессе перегонки остаются в кубовом остатке. После добавки щелочи, делают выдержку 20-30 минут для прохождения реакции, затем в змеевик реактора подают теплоноситель (пар или горячую воду) и содержимое нагревают до температуры 80-86°С. При этой температуре происходит испарение легколетучих компонентов (алифатических спиртов, эфиров, альдегидов и сложных эфиров), пары которых поступают на дефлегматор, конденсируются за счет охлаждения речной водой и при температуре 20-40°С сливаются в приемник толуола, где смешиваются с находящимся там толуолом, а затем, по мере накопления, перекачиваются в хранилище готового продукта.

По мере отгонки в реакторе понижается содержание легколетучих компонентов, а увеличивается содержание воды и солей, и после того, как уровень в аппаратах станет ниже уровня мешалки, отгонка прекращается. При этом перегоняется 97-99% исходной фракции концентрата головных примесей. Кубовый остаток перекачивается насосом в сборник и из сборника по мере накопления добавляется в мазут.

Продуктом переработки КГП является компонент бинарной смеси следующего состава: вода – 7-9 мас.%, метанол – 0,1-0,6 мас.%, ацетальдегид – 0,1-0,5 мас.%, этилацетат – 0,1-1,0 мас.%, пропанол – 0,5-3,0 мас.%, этанол – 86-92 мас.%, и кислотным числом не более 0,06 мг КОН/л. По своим свойствам полученный целевой продукт аналогичен продукту переработки головной фракции этилового спирта.

Отходами от переработки КГП является водоспиртовый раствор, содержащий алифатические спирты (этиловый, бутиловый, изобутиловый, изоамиловый) и растворенные в воде соли ацетата натрия. Отходы добавляются в топочный мазут и улучшают его качество (текучесть, энергетику).

По второму варианту предлагается способ переработки отходов спиртового производства ректификацией промежуточной фракции этилового спирта в присутствии щелочного агента, выбранного из гидратов окисей, карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, окиси кальция, аммиачной воды, при концентрации щелочного агента 0,01-3,0 мас.% и температуре куба 80-86°С. Целевой продукт используется в качестве компонента бинарной смеси, а кубовый остаток – в качестве добавки в топочный мазут.

Температурный диапазон 80-86°С соответствует температуре кипения компонентов полуфабриката этилового спирта: ниже 80°С происходит неполная перегонка этанола, бутанола, изобутанола, пропанола, содержащихся в исходной массе, а при температуре выше 86°С повышается содержание воды в готовом продукте, которой должно быть не более 9% по массе.

Переработка ПФЭС.

Из хранилища сырья в реактор насосом закачивается 700-900 л ПФЭС, добавляется расчетное количество щелочного агента, например, едкого натра, включается мешалка. Затем в змеевик реактора подается теплоноситель (пар или горячая вода) и содержимое нагревается до температуры 80-86°С. При этой температуре происходит испарение легколетучих компонентов, которые поступают по газоходу в массообменные роторные аппараты МРА-200, проходят через них и попадают в дефлегматор. В дефлегматоре пары конденсируются и при температуре 30-50°С попадают на делитель флегмы, который делит поток флегмы на две части: одна часть возвращается на верхние тарели МРА-200 для укрепления паров, другая часть флегмы в виде дистиллята выводится как головная фракция и попадает в сборник, где смешивается с находящимся там толуолом.

Флегмовое число устанавливается так, чтобы в дистилляте содержание воды не превышало 9% мас., то есть концентрация суммарная спиртов (по спиртометру) была не менее 94%. При понижении концентрации флегмовое число увеличивается от 4 до 8. Таким образом перерабатывается 50-60 мас.% полуфабриката этилового спирта.

По мере отгонки в реакторе понижается содержание легколетучих компонентов и увеличивается содержание воды и солей. После того как суммарная концентрация спиртов в дистилляте станет менее 94%, отгонку прекращают, а кубовый остаток перекачивается насосом в сборник и по мере накопления добавляется в мазут.

Продуктом переработки ПФЭС является компонент бинарной смеси состава: вода – 7-9 мас.%, метанол – 0,1-0,6 мас.%, ацетальдегид – 0,1-0,5 мас.%, этилацетат – 0,1-1,0 мас.%, пропанол – 0,5-3,0 мас.%, этанол – 86-92 мас.%, и кислотным числом не более 0,06 мг КОН/л. По своим свойствам полученный целевой продукт аналогичен продукту переработки головной фракции этилового спирта и концентрата головных примесей этилового спирта.

Отходами от переработки ПФЭС является водоспиртовый раствор, содержащий алифатические спирты (этиловый, бутиловый, изобутиловый, изоамиловый) и растворенные в воде соли ацетата натрия. Отходы добавляются в топочный мазут и улучшают его качество (текучесть, энергетику).

Формула изобретения

1. Способ переработки отходов спиртового производства прямой перегонкой концентрата головных примесей этилового спирта в присутствии щелочного агента, выбранного из гидратов окисей, карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, аммиачной воды, при концентрации щелочного агента 0,01-3,0 мас.% и температуре куба 80-86°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой продукт переработки используется в качестве компонента бинарной смеси.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кубовый остаток, полученный в процессе перегонки, используется в качестве добавки в топочный мазут.

4. Способ переработки отходов спиртового производства ректификацией промежуточной фракции этилового спирта в присутствии щелочного агента, выбранного из гидратов окисей, карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, окиси кальция, аммиачной воды, при концентрации щелочного агента 0,01-3,0 мас.% и температуре куба 80-86°С.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что целевой продукт переработки используется в качестве компонента бинарной смеси.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что кубовый остаток, полученный в процессе ректификации, используется в качестве добавки в топочный мазут.