Разработка и математическое моделирование системы разделения нестандартных сивушных фракций брагоректификационных установок

• Автор: Мариненко, Ольга Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Анализ показателей объемов производства и состава нестандартной сивушной фракции.

1.2 Способы и установки для выделения спирта и сивушного масла из сивушной фракции.

1.3 Анализ методов описания процесса расслаивания

жидких систем с образованием 2х жидких фаз

1.4 Термодинамические функции и равновесие

1.5 Моделирование химикотехнологических систем.

1.6 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА РАССЛАИВАНИЯ ЖИДКИХ И МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СПИРТОВЫХ СМЕСЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ НАРЯДУ С
ВОДОЙ, ЭТАНОЛОМ И СИВУШНЫМ МАСЛОМ ЭФИРЫ, АЛЬДЕГИДЫ И ДРУГИЕ ПРИМЕСНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
2.1 Зависимость коэффициентов активности от состава в
смеси сивушное масло вода
2.2 Термодинамический анализ
2.3 Методика прогнозирования наличия двух жидких фаз спиртовой смеси.
1 2.3.1 Получение уравнений для расчета второй производной
энергии смешения Гиббса для бинарных смесей
2.3.2 Получение уравнений для расчета второй производной энергии смешения Гиббса для многокомпонентных смесей
2.4 Математическая модель процесса расслаивания в
системе жидкость жидкость
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРТА ЭТИЛОВОГО РЕКТИФИКОВАННОГО ИЗ НЕСТАНДАРТНЫХ СИВУШНЫХ ФРАКЦИЙ
3.1 Моделирование вариантов технологических схем БРУ
3.2 Установка непрерывного действия для получения спирта этилового ректификованного из нестандартных сивушных фракций.
ГЛАВА 4 ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕКТИФИКОВАННОГО СПИРТА ИЗ НЕСТАНДАРТНОЙ СИВУШНОЙ ФРАКЦИИ .
ЛИТЕРАТУРА


Определены ее оптимальная структура и технологический режим. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель по заявке № . Результаты внедрены на предприятиях ОАО АПФ «Фанагория» и ОАО «Спиртзавод «Майкопский». Реализация результатов исследования. Математическая модель расслаивания жидких и многокомпонентных спиртовых смесей, содержащих наряду с водой, этанолом и сивушным маслом эфиры, альдегиды и другие примесные компоненты идентифицирована по собственным и литературным экспериментальным данным и включена в математическую модель двухфазного сепаратора. Реализация результатов моделирования позволила с высокой достоверностью спрогнозировать технологический режим модернизированной БРУ и получить на двухколонной брагоректификационной установке разделения нестандартной сивушной фракции на ОАО АПФ «Фанагория» спирт этиловый ректификованный марки I сорта и экономический эффект в размере 0 тыс. Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту. Метод расчета фазового равновесия жидкость - жидкость в бинарных и многокомпонентных спиртовых смесях с высоким содержанием примесных компонентов. Методика качественного прогнозирования области нахождения состава смеси на фазовой диаграмме (гетерогенная или гомогенная область) с использованием избыточной энергии Гиббса. Математическая модель процесса расслаивания и системы разделения нестандартных сивушных фракций. Технологическая схема двухколонной установки непрерывного действия для получения спирта этилового ректификованного при обеспечении его качества по ГОСТ Р 2- из НСФ. Оптимальные параметры технологического режима, обеспечивающие высокий выход спирта этилового ректификованного по ГОСТ Р 2- из нестандартных сивушных фракций. ГЛАВА 1. Дан критический обзор способов и технологических схем по выделению спирта из НСФ, приведены характеристики сивушных смесей, проанализированы методы расчета расслаивания в системе жидкость - жидкость многокомпонентных спиртовых смесей. Рассмотрены основы моделирования химико-технологических схем. Сформулированы задачи исследования. На брагоректификационных установках (БРУ) одним из побочных продуктов ректификации является сивушная фракция, отбираемая из зон ее максимального накопления с тарелок ниже и выше тарелки питания спиртовой колонны. Сивушную фракцию, отбираемую из паровой фазы с тарелок ниже тарелки питания, принято называть сивушным маслом, а с тарелок выше тарелки питания - сивушным спиртом, отбираемым из жидкой фазы []. Отбор сивушного спирта составляет 0,5-1,5 % от произведенного спирта из крахмалосодержащего сырья и 1,5-2 % - из мелассы. Отбор сивушного масла составляет 3-5 % от произведенного спирта []. Сивушный спирт в настоящее время как товарный продукт не используется из-за многокомпонентности и наличия воды []. Известно, что отбор сивушного спирта из спиртовой колонны улучшает показатели качества этилового спирта, так как сивушный спирт содержит значительное количество эфиров, которые попадают в зону отбора ректификованного спирта, а из высших спиртов в этой фракции в основном содержатся н-пропиловый, изопропиловый и изобутиловый спирты. Технология его переработки не разработана, в связи с чем его рециркулируют в передаточный чан или в эпюраци-онную колонну, или направляют в емкость сивушного масла. В -х годах прошлого столетия была предпринята попытка разработки технологии разгонки сивушного спирта с целью получения продуктов, реализуемых в народном хозяйстве. Хроматографическим методом был определен средний состав сивушного спирта (таблица 1), отобранного на спиртовых заводах []. Крепость по спиртометру, % об. Из таблицы 1 видно, что сивушный спирт представляет собой многокомпонентную смесь, основными компонентами которой являются вода, этиловый спирт и высшие спирты. Кислоты, эфиры, альдегиды и азотсодержащие вещества содержатся в небольших количествах. Приведенные пределы содержания компонентов зависят от мест отбора, режима работы спиртовой колонны, вида и качества сырья, расы дрожжей, режима брожения и т.