Оборудование для перегонки и ректификации

При производстве растительных масел методом экстракции возникает необходимость отгонки растворителя из мисцеллы. Мисцелла, выходящая из экстрактора, представляет собой раствор двух жидкостей: летучей (растворителя) и нелетучей (масла).

Доля масла в мисцелле составляет 10… 15% при экстракции по способу погружения масличного материала в растворитель и.

30…35% при экстракции по способу многократного ступенчатого орошения. Чем выше концентрация мисцеллы, тем ближе ее свойства к свойствам масла.

Двухступенчатая дистилляционная установка НД-1250 состоит из предварительного пленочного дистиллятора и окончательного дистиллятора, работающего под вакуумом.

Пленочный дистиллятор состоит из нагревательной 3 (рис. 8.43) и сепарационной 8 секций, соединенных между собой. Нагревательная секция 3 представляет собой цилиндрический корпус 2, внутри которого установлен пучок нагревательных трубок 4, развальцованных в верхней и нижней трубных решетках 13 и 17. Общая площадь поверхности нагрева 100 м². Над верхней трубной решеткой 13 расположен центробежный сепаратор 7, выполнен;

Рис. 8.43. Предварительный трубчатый пленочный дистиллятор:

Рис. 8.44. Окончательный дистиллятор:

• 7 — патрубок для отвода конденсата пара; 2—корпус нагревательной секции; J—нагревательная секция; 4— пучок нагревательных трубок; 5—лапы; 6 — патрубок для отвода упаренной мисцеллы; 7— сепаратор; 8— сепарационная секция; 9 — каплеотражатель; 10— патрубок для паров растворителя; 77 — корпус сепарационной секции; 72—люк; 13, 17— верхняя и нижняя трубные решетки; 14,15— патрубки для подвода водяного пара и мисцеллы; 76—патрубок для слива мисцеллы из аппарата
• 1, 3, 5 — паровые рубашки; 2—дезодорационная камера; 4— пленочная камера; 6 — распылительная камера; 7— труба; фонарь; 9— люк-лаз; 10— каплеуловитель; 11, 13 — отбойники; 72— патрубок для паров растворителя; 14— трубка пеногасигеля; 75—форсунки; 76 — смотровое окно; 77— змеевик; 18— щитки; 19— сетчатая тарелка; 20— барботср; 27 —патрубок для слива жидкости из аппарата; 22— переливная трубка

ный из спирально изогнутых пластин. В сепарационную секцию 8 вмонтирован каплеотражатель 9. Пленочный дистиллятор снабжен патрубками 14 и 15 для подвода глухого водяного пара и мисцеллы, патрубками 6 и 1 для отвода конденсата упаренной мисцелЛы, паров растворителя и патрубком 16 для окончательного слива мисцеллы из аппарата. Кроме этого, в корпусе 11 сепарационной секции 8 приварен люк 12. Дистиллятор закреплен лапами 5 в перекрытиях здания в вертикальном положении.

Дистиллятор работает следующим образом. Мисцелла, нагретая до температуры, близкой к кипению, подается через патрубок в нижнюю часть нагревательной секции. Проходя по трубкам, в межтрубное пространство которых вводят перегретый пар температурой 180…220 °С, она примерно на 1/3 высоты трубок начинает кипеть. Во время кипения мисцеллы образуется большое количество паров растворителя, увлекающих мисцеллу с большой скоростью вверх в виде тонкой пленки, покрывающей внутреннюю поверхность нагретых паром трубок. Благодаря тонкому слою мисцеллы из нее быстро испаряется растворитель. Парожидкостная смесь с высокой скоростью ударяется о пластины центробежного сепаратора, который направляет ее к стенке корпуса. Отделившиеся пары растворителя поднимаются вверх, а уносимые капельки мисцеллы задерживаются каплеотражателем.

Далее паровой поток через патрубок 10 поступает на конденсацию в конденсатор.

Упаренная мисцелла через патрубок отводится на следующую ступень дистилляции. В греющую камеру секции через патрубок подают глухой насыщенный водяной пар давлением до 0,3 МПа.

На первой ступени, работающей при атмосферном давлении, мисцеллу упаривают до концентрации 60…70% по маслу. На второй ступени концентрацию мисцеллы доводят до 90…95%, вакуум поддерживают в интервале 0,01…0,03 МПа. Продолжительность дистилляции 6…10 мин.

Основные технические данные предварительного дистиллятора с восходящей пленкой установки НД-1250.

Производительность, м³/ч До 12.

Площадь поверхности теплообмена, м² 100.

Диаметры (наружный/внутренний) греющих трубок, мм 35/30.

Длина греющих трубок, мм 5000.

Масса, кг 4610.

Окончательный дистиллятор работает по принципу распыления мисцеллы под вакуумом и предназначен для отгонки растворителя из высококонцентрированной мисцеллы. Дистиллятор состоит из трех камер: распылительной 6 (рис. 8.44), пленочной 4 и дезодорационной 2, которые заключены в паровые рубашки 5, 3 и /. Над распылительной камерой 6 установлен каплеуловитель 10 с двумя отбойниками 11 и 13.

В распылительной камере 6 расположены три форсунки 15, соединенные с патрубком для подачи мисцеллы. В пленочной камере 4 установлены обогреваемые трубками змеевика 17 щитки 18. В дезодорационной камере размещены крестообразный барботер 20, выполненный из перфорированных трубок, сетчатая тарелка 19 и переливная трубка 22, предназначенная для отвода готового масла.

Окончательный дистиллятор снабжен перфорированной трубкой пеногасителя 14, двумя смотровыми окнами 16, люком-лазом 9, трубой 7 с фонарем 8 для слива и наблюдения за стоком мисцеллы из каплеуловителя 10 и патрубком 21 для окончательного слива жидкости из аппарата.

Окончательный дистиллятор работает следующим образом. Предварительно нагретая до 110…115 «С мисцелла под давлением до 0,3 МПа распыляется форсунками в верхней зоне дистиллятора под вакуумом. Распыление способствует увеличению площади поверхности испарения. Капли высококонцентрированной мисцеллы падают на обогреваемые щитки и в виде пленки стекают вниз в противотоке с острым водяным паром. При этом из мисцеллы дополнительно отгоняется растворитель. Масло со следами растворителя попадает в дезодорационную камеру. Здесь слой масла, который поддерживается с помощью переливной трубы на уровне 400…450 мм, интенсивно барботируется острым перегретым водяным паром. В дезодорационной камере удаляются последние следы растворителя, и готовое масло через переливную трубу откачивается насосом в бачки. Продолжительность дистилляции 4…5 мин, температура масла 100… 110 °C.

Давление острого водяного пара 0,02…0,03 МПа (избыточное), температура 170…190°С. Температура отходящей паровой смеси должна быть на 10… 15 °C выше температуры конденсации водяного пара при данном давлении в аппарате, вакуум поддерживают в интервале 0,04…0,06 МПа.

Основные технические данные окончательного дистиллятора установки НД-1250.

Производительность по маслу, т/сут:

с обогревом щитков 40.

без обогрева щитков 30.

Площадь поверхности нагрева, м²:

распылительной камеры 3,9.

пленочной камеры 6,8.

дезодорационной камеры 1,6.

щитков 14.

первого змеевика пленочной камеры 2.

Масса, кг 4100.

В спиртовой промышленности для выделения спирта-ректификата из бражки применяют ректификацию — разделение жидких летучих смесей на компоненты или группы компонентов путем многократного двустороннего теплои массообмена между противоточно движущимися паровым и жидкостным потоками.

Ректификационные установки подразделяют на брагоперегонные для получения из бражки спирта-сырца (одноколонные и двухколонные); ректификационные для получения спирта-ректификата из спирта-сырца (периодического и непрерывного действия); брагоректификационные непрерывного действия и установки для получения абсолютного спирта (из бражки или спиртаректификата).

Одноколонный брагоперегонный аппарат состоит из колонны 2 (рис. 8.45), двухбарабанного дефлегматора 7 с горизонтальными трубами, конденсатора-холодильника 8 для спирта, поплавкового регулятора 1 и вспомогательного оборудования: пробного холодильника 3, сборника 4, термометра 5, вакуум-прерывателя 6, смотрового фонаря 11.

Во время работы аппарата бражка, представляющая собой слабоконцентрированный раствор спирта и примесей, насосом прокачивается через трубы дефлегматора, где прогревается до.

75…90 °С теплотой водно-спиртовых паров, частично конденсирующихся в межтрубном пространстве дефлегматора. Подогретая бражка проходит через смотровой фонарь 11 и поступает на верхнюю тарелку бражной части колонны, температура в которой измеряется с помощью термометра 5. Сюда же поступает и флегма из расположенной выше спиртовой части колонны. Бражка, стекающая по тарелкам, подогревается паром до кипения и из нее выделяются этиловый спирт и летучие примеси. Истощенная бражка отводится через поплавковый регулятор 1. Содержание спирта в отходящей бражке контролируется пробным холодильником 3.

Из бражной части колонны водно-спиртовые пары с объемной долей спирта 50% поступают на верхнюю часть колонны (спиртовую). На тарелках этой колонны они вступают в контакт с флегмой, стекающей из дефлегматора 7. В результате массобмена пар, поднимающийся по колонне, обогащается этиловым спиртом, а жидкость, стекающая по тарелкам, обедняется им.

Из верхней части колонны спиртовые пары попадают в дефлегматор, где большая часть паров конденсируется и в виде флегмы возвращается на верхнюю тарелку колонны.

Несконденсировавшиеся в дефлегматоре пары поступают в межтрубное пространство верхней части холодильника 8, где конденсируются, образуя спирт-сырец. Последний проходит через фильтр 9, спиртовой фонарь 10 и далее в спиртохранилище.

Вакуум-прерыватель 6 предотвращает образование в колонне вакуума. Жидкость из пробного холодильника поступает в сборник 4.

Количество флегмы, возвращающейся в аппарат, устанавливают в зависимости от требуемой крепости спирта. Отношение ко;

Рис. 8.45. Одноколонный брагоперегонный аппарат:

/ — поплавковый регулятор; 2— колонна; 3— пробный холодильник; 4— сборник; 5—термо метр; б—вакуум-прерыватель; 7—двухбарабанный дефлегматор; 8— конденсатор-холодильник; 9—фильтр; 10— спиртовой фонарь; //—смотровой фонарь личества флегмы к количеству дистиллята называют флегмовым числом. При крепости спирта 88% флегмовое число равно 2,5.

Колонну изготовляют из меди. При приемке ее испытывают под давлением 0,1 МПа.

Основные технические данные одноколонного брагоперегонного аппарата Производительность при переработке бражки 500.

с объемной долей спирта 7,5%, дал/сут Режим работы бражной колонны:

избыточное давление, МПа До 0,05.

средняя температура, *С 100.

Общее число тарелок 27.

В том числе:

в укрепляющей части многоколпачковые 7.

ситчатые 2.

в истощающей части одноколпачковые 18.

Диаметр колонны (внутренний), мм 700.

Высота колонны, мм 8240.

Масса, кг 9566.

Для получения спирта-ректификата спирт-сырец подвергают ректификации для выделения содержащихся в нем более 40 различных летучих веществ: высших спиртов, фурфурола, органических кислот, альдегидов, эфиров и других соединений.

Существует большое число различных аппаратов для непрерывной ректификации спирта-сырца.

Двухколонный ректификационный аппарат, состоящий из эпюрационной 4 (рис. 8.46) и ректификационной 21 колонн, получил наибольшее распространение.

В двухколонной ректификационной установке спирт-сырец из напорного резервуара 5 через регулятор 6 поступает в подогреватель 31. Здесь спирт-сырец подогревается за счет охлаждения лютерной воды, отходящей из ректификационной колонны 21. Подогретый спирт-сырец поступает в смеситель 3, где смешивается с лютерной водой, которая поступает из напорного резервуара 16, закачиваемой насосами 33 из емкости 32.

Спирт-сырец разбавляется лютерной водой для повышения коэффициента ректификации примесей. Разбавленный подогретый Рис. 8.46. Двухколонный ректификационный аппарат непрерывного действия:

1, 15, 20— вакуум-прерыватели; 2— ротаметр; 3 — смеситель; 4— эпюрационная колонна; 5, 76—напорный резервуар; 6—регулятор; 7—дефлегматор эпюрационной колонны; 8— трубчатый конденсатор; 9, 11, 17, 26, 28— смотровой фонарь; 10, 22—сепараторы; 72—конденсатор ректификационной колонны; 13— бак охлаждающей воды; 14 — двухбарабанный дефлегматор ректификационной колонны; 18— холодильник; 79—паровой манометрический регулятор; 27 — ректификационая колонна; 23— пробный холодильник; 24 — смеситель; 25— маслоотделитель; 27—холодильник; 29— сборник сконденсировавшихся водно-спиртовых паров; 30, 31 — подогреватели; 32— емкость для лютерной воды; 33— насос.

спирт-сырец поступает в эпюрационную колонну 4, которая состоит из двух частей: нижней, расположенной ниже входа спиртасырца, и верхней. Эпюрационная колонна снабжена горизонтальным трубчатым дефлегматором 7с водяным охлаждением и вертикальным трубчатым конденсатором 8 со смотровым фонарем 9. В этой колонне выделяются головные продукты, которые поступают в фонарь 28, а оттуда в сборник.

Спирт-сырец (эпюрат), освобожденный от большей части головных примесей, направляется из нижней части эпюрационной колонны в ректификационную колонну 21. Эта колонна снабжена двухбарабанным дефлегматором 14 и конденсатором 12 со смотровым фонарем 11. В колонне 21 спирт-ректификат отбирается с одной из верхних тарелок (4-й или 5-й сверху) и направляется в холодильник 18для спирта-ректификата, а оттуда в фонарь 17. Часть головных продуктов, оставшаяся в эпюрате, выделяется в ректификационной колонне и отводится из конденсатора 12 в эпюрационную колонну. Этот продукт называется непастеризованным или нестандартным спиртом.

Пары сивушного масла через сепаратор 22 попадают в верхнюю секцию холодильника 27, где конденсируются. Конденсат поступает в маслоотделитель 25 через смеситель 24, в который добавляют воду, необходимую для выделения масла. Выделившееся масло направляется в сборник, а водно-спиртовой раствор возвращается в колонну через подогреватель 30. В ректификационной колонне отбираются также промежуточные продукты (крепкий сивушный спирт), которые поступают через нижнюю секцию холодильника 27 в фонарь 26. Греющий пар, подача которого контролируется паровым манометрическим регулятором 19, направляется в нижнюю часть ректификационной колонны.

Эпюрационная колонна обогревается паром, поступающим из кубовой части ректификационной колонны. Неконденсирующиеся газы из конденсаторов через сепаратор 10 направляются в конденсатор, установленный в баке с холодной водой 13. В конденсаторе собирается спиртовой пар, унесенный газами, а газы удаляются в атмосферу. Вакуум-прерыватели 1, 15, 20 предохраняют аппаратуру от сжатия. Количество воды и спирта-сырца контролируется ротаметрами 2. Потери спирта с лютерной водой контролируются с помощью пробного холодильника 23, в котором водно-спиртовые пары конденсируются и собираются в сборнике 29.

Охлаждающая вода поступает из бака 13 и распределяется по холодильникам, конденсаторам и дефлегматорам.

На спиртовых заводах широко используют бракоректификационные установки, которые позволяют получать ректификованный спирт высшей очистки непосредственно из бражки.

Брагоректификационные установки бывают прямого, полупрямого и косвенного действия. Основные элементы брагоректификационной установки: бражная, эпюрационная и ректификационная колонны.

В установках прямого действия эпюрации (выделения головных примесей) подвергается бражка. При низких концентрациях спирта значения коэффициентов ректификации примесей высоки, следовательно, их удаление происходит более интенсивно.

Установка прямого действия состоит из эпюрационной колонны 3 (рис. 8.47) с концентрационной частью 4 и ректификационной колонны 9, в состав которых входят дефлегматоры 5 и 7, а также конденсаторы 6 и 8. Бражка поступает в бражную колонну 1. Здесь из бражки выделяются этиловый спирт, хвостовые примеси и остатки головных и промежуточных примесей. Основную массу паров из бражной колонны 1 направляют в ректификационную колонну 9. Некоторая часть паров из бражной колонны 1 поступает по трубе 2, снабженной дроссельным клапаном, в эпюрационную колонну 3 для ее обогрева. Хвостовые и промежуточные продукты, а также остатки головных продуктов отбирают в ректификационной колонне. Ректификат отводят с одной из верхних тарелок ректификационной колонны.

В установке полулрямого действия бражка, минуя предварительную эпюрацию, поступает непосредственно в бражную колонну 1 (рис. 8.48), где из нее выделяются спирт и все примеси. Пары через ловушку-сепаратор 3 направляются в эпюрационную колонну 2 с концентрационной частью 4, дефлегматором 5 и конденсатором 6. Здесь из них выделяются головные примеси.

Очищенный от головных примесей спирт, содержащий хвостовые и промежуточные примеси (эпюрат), поступает в ректифика;

Рис. 8.47. Принципиальная схема брагоректификацнонной установки прямого.

действия:

/—бражная колонна; 2 — труба; 3 — эпюрационная колонна; 4 — концентрационная часть эторационной колонны; 5, /—дефлегматоры; 6, 8— конденсаторы; 9— ректификационная колонна.

Рис. 8.48. Принципиальная схема брагорекгификационной установки полупрямого

действия:

/ — бражная колонна; 2— эпюраиионная колонна; 3 — ловушка-сепаратор; 4— концентрационная часть эпюрационной колонны; 5—дефлегматор; 6, 7—конденсатор; дефлегматор; 9— ректификационная колонна ционную колонну 9, снабженную дефлегматором 8 и конденсатором 7. Отбор спирта-ректификата, сивушного масла и промежуточных продуктов производится так же, как и в аппаратах прямого действия.

В установках косвенного действия водно-спиртовые пары, поднимающиеся из бражной колонны 1 (рис. 8.49), полностью сгущаются в дефлегматоре 2 и конденсаторе 3, после чего в жидком виде.

Рис. 8.49. Принципиальная схема брагоректификационной установки косвенного

действия:

/ — бражная колонна; 2—дефлегматор бражной колонны; 3— конденсатор; 4—эпюрационная колонна; 5—дефлегматор эпюрационной колонны; б — конденсатор эпюрационной колонны; 7—конденсатор ректификационной колонны; 8—дефлегматор ректификационной колонны; 9—ректификационная колонна поступают на эпюрацию в эпюрационную колонну 4 с дефлегматором 5 и конденсатором 6. Эпюрат направляется в ректификационную колонну 9, снабженную дефлегматором 8 и конденсатором 7, где выделяются промежуточные продукты, сивушное масло и спирт-ректификат. Данная установка принята в качестве типовой благодаря высоким эксплуатационным показателям.