Обоснование и разработка технологии совмещенного производства абсолютированного спирта и биоэтанола

• Автор: Черепов, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.18.01, 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Применение абсолютированного спирта

1.2 Методы получения абсолютированного спирта

1.3 Абсолютирование спирта растворами солей солевое обезвоживание.

1.4 Азеотропный метод обезвоживания этилового спирта

1.5 Обезвоживание ректификованного спирта в паровой фазе

на цеолитах

1.6 Обезвоживание этанола путем испарения воды через мембрану

1.7 Совмещенные методы абсолютирования

1.8 Энергосбережение при получении абсолютирования спирта.
1.9 Перспективы использования биоэтанола
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1 Объекты исследований.
2.2 Методы исследований.
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1 Разработка математической модели постепенной перегонки расслаивающихся жидких систем.
3.2 Теоретическое и экспериментальное исследование закономерностей изменения температур кипения смеси этанол вода нгексан и состава фаз, полученных расслаиванием дистиллята при постепенной перегонке
3.3 Разработка методики расчета состава азеотропов и обобщение экспериментальных данных по бинарным и тройным азеотропам.
3.4 Разработка математической модели идеальной ректификации и определение концентрационных областей разделения гетероазеотропной смеси
этанол вода нгексан.
3.5 Разработка ректификационной установки периодического действия, обеспечивающая непрерывное получение с верха
колонны гетероазеотропа для осуществления эффективной дегидратации и получения в кубе абсолютированного
спирта.
3.6 Экспериментальное исследование технологических
операций дегидратации ректификованного спирта, отгонки от него разделяющего агента, расслаивания в системе жидкость жидкость
3.6.1 Исследование дегидратации ректификованного спирта с использованием в качестве разделяющего агента гексана на стендовой экспериментальной установке
3.6.2 Исследование дегидратации ректификованного спирта с использованием в качестве разделяющего агента бензола методами математического моделирования
3.6.3 Исследование дегидратации ректификованного спирта с использованием в качестве разделяющего агента гексана методами математического моделирования
3.7 Разработка инновационной технологии совмещенного производства абсолютированного спирта и биоэтанола из
бражки, выработанной из зерна злаковых культур.
3.8. Экологические аспекты безопасности жизнедеятельности .
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


Затем спирт отгоняют из колбы в приемник, защищенный от влаги воздуха хлоркальциевой трубкой. Первую порцию спирта в количестве мл отбрасывают. Получается ,5й спирт. Дальнейшее обезвоживание абсолютированного спирта с помощью магния приводит к получению ,го спирта. В колбу, снабженную обратным холодильником и защищенным хлоркальциевой трубкой, помещают 5 г стружек магния, 0,5 г иода, мл ,5го спирта. При выделении водорода смесь нагревают до полного растворения магния. После чего добавляют еще 0 мл ,5го спирта Смесь кипятят мин. Затем спирт отгоняют на водяной бане в приемник, защищенный хлоркальциевой трубкой от попадания влаги из воздуха. Первую порцию спирта в количестве мл отбрасывают. При этом получают ,ный спирг. Абсолютный спирт высокого качества получается при обезвоживании натрием в присутствии легкоомыляющихся сложных эфиров диэтилфталата, диэтилоксалата. В колбу,, снабженную обратным холодильником с хлоркал ьциевой трубкой, помещают 1 л ,5го этанола и 7 г натрия. После растворения всего иагрия прибавляют г диэтилфталата. Смесь кипятят 1 ч при наличии обратного холодильника. Затем спирт отгоняют на водяной бане в приемник, защищенный от попадания влаги из воздуха. Первые порции спирта в количестве мл отбрасывают. Содержание воды в таком спирте составляет от 0,0, . Температура кипения спирта ,3 С. Вместо диэтилфталата используют также этилформиат в количестве г или диэгилоксалат в количестве г. Применяя негашеную известь, можно получить абсолютированный спирт, так как вода поглощается известью с образованием гидрата окиси кальция. Аналогичное действие оказывают хлористый кальций, уксуснокислые соли калия и натрия, гипс. Обезвоживание спирта при помощи твердых водоотнимающих веществ широкого распространения в промышленных масштабах не получило. В промышленных установках непрерывного действия применяется экстрактивная и азеотропиая ректификация. Применяя чистый глицерин, получают спирт крепостью ,2 об. Для целей повышения концентрации спирта в работе 2 промоделирован процесс обезвоживания спирта при помощи смеси этил ей гликоля и глицерина в качестве разделяющего агента. Для расчета равновесия в системе пар жидкость принята термодинамическая модель КИЛЬ. Рисунок 1. На рисунке 1. Питание экстрагента организовано двумя потоками i и 2. Исследованы номера тарелок подачи питания и соотношения i. Суммарный поток экстрагента составлял кмольч. Азеотропная смесь этанола и воды была зафиксирована на тарелку. В результате расчетов установлено, что экстрагент следует подавать одним потоком на 4ю тарелку сверху. При подаче питания экстрагента выше и ниже 4й тарелки либо ухудшается чистота обезвоженного спирта или возрастает количество теплоты, затрачиваемое на получение 1 кг абсолютного алкоголя. В таблице 1. Таблица 1. По результатам моделирования колонны предложена схема экстрактивной ректификации, представленная на рисунке 1. Рисунок 1. В дегидратационной колонне С азеотропная смесь подается па ю тарелку, а экстрагент на 4ю, при счете сверху вниз. Абсолютированный спирт 3 с концентрацией ,5 мол. В регенерационную колонну Сг поступает смесь экстрагента и воды, последняя 5 выводится сверху регенерационной колонны. Восстановленный экстрагент 6 рециркулируется па смешение со свежим разделяющим агентом 9, предварительно отдавая свою теплоту для нагревания азеотропной смеси этанол вода 1. Расчетные данные системы экстрактивной ректификации представлены в таблице 1. В работе 2 сделан вывод, что использование смеси этиленгликоля и глицерина является положительным фактором, так как добавление этиленгликоля снижает температуру кипения смеси и повышает способность отнимать влагу от этанола. Оптимальным является подача гликолей как экстрагентов в виде одного потока на 4ю тарелку дегидратационной колонны. Таблица 1. Расход азеотропной смеси. Ф ,8 0,6 0,5 . Наряду с приведенной выше схемой рисунок 1. Показано существенное снижение энергетических затрат по сравнению с обычными, процессами. Режим работы колонн приведен в таблице 1. Таблица 1. Таблица 1.