автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка новых технологических приемов утилизации сивушных и подсивушных фракций на брагоректификационных установках

На правах рукописи -Л___

ЧИЧ Сайда Юлбековна /ю» 0030В2"702

РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ УТИЛИЗАЦИИ СИВУШНЫХ И ПОДСИВУШНЫХ ФРАКЦИЙ НА БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВКАХ

05 18 01 -Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных проектов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар - 2007

003062702

Работа выполнена в ГОУ НПО < Майкопский государственный технологический университет»

Научный руководи!ель: кандидат технических наук, доценг

Сшохов Хафсч Русланович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

А1еева Наталья Михайловна; кандидат технических наук Толмачев Олег Владимирович

Ведущая организация* Краснодарский научно-исследовательский

институт хранения и переработки сель кохозяйственной продукции Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 24 мая 2007 года в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 100 05 в Кубанском [ осударсгненном технологическом универешете по адресу 350072, г Краснодар, ул Мо. копская, 2, корпус "А", конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственною те> нологнческо1 о университета

Автореферат ра .ослан 20 апреля 2007 т

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 100 05,

канд техн наук ^ В В Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы Использование или утилизация вторичных продуктов производства является в настоящее время важной проблемой Один из путей решения этой проблемы - создание многопрофильных централизованных заводов по переработке отходов Более перспективным яг-ляется углубление переработки сырья непосредственно на заподе-производителе

Проблеме переработки на спиртзаводах вторичных продуктов браго-ректификации, в том числе сивушных фракции, >деляется большое внима ние Однако с повышением требований к качеству ректификованного спирта увеличены отборы сивушной фракции На егшртзаводе большой мощности (6000 дал/сутки этанола) ее накапливается за год до 350-400 тыс дал В этой связи задача ее переработки (утилизации) является актуальной

При длительном хранении в емкостях состав сивушной фракции изменяется по высоте, верхние слои содержат больше сивушных масел и имеют ниже концентрацию этилового спирта, нижние слои сивушной фракции характеризуются повышенным содержанием этилового спирта, что характерно и для поденвушных фракций

Для решения актуальной задачи разделения сивушной фракции непосредственно на брагоректификационной установке (БРУ) необходима разработка новых технологических приемов и схем разделения для утипизо ции смесей различного состава

Фракции с повышенным содержанием сивушных спиртоз и сивушных масел проявляют способность к расслаиванию даже при высоьих температурах, когда наряду с расслаиванием на две жидкие образуетгя и перовая фаза Этот эффект имеет место как на тарелках ректификационной колонны, так и при сепарации сивушных масел, отбираемых с тарелок, расположенных ниже тарелки питания В известных методиках при математиче-

ском моделировании колонн этот эффект не учитывается и не используется при анали ¡е и оп гимизации технологических схем

При расчете процессов сепарации обычно используют допущение о достижении равновесия между фазами Однако в методологии моделирования равновесия имеются недостатки, которые заключаются в том, что теория, основанная на различных выражениях для избыточной энергии Гиббса, во всех случаях предсказывает для состава паров зависимость волнового вида, что находится в противоречии с экспериментальными данными

В этой связи актуальной является задача разработки уточненной модели трехфазной сепарации на основе анализа особенностей процесса в облает фазовых переходов

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с инициативной научно-исследовательской темой «Региональный потребительский рынок качество, мониторинг, сертификация товаров к услуг» (№ гос регис фации 01 2 00J09344)

1.2 Цель исследования Цель настоящей работы состоит в разработке новых технологических приемов утилизации сивушных и подсивушных фракций на брагорекгификационных установках и методики расчета процесса трехфазной сепарации системы жидкость - жидкость - пар

1.3 Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

- проанализировать технологические приемы в схемах БРУ и технологические схемы разделения сивушных и подсивушных фракций, применяемые с целью выделения из них этилового ректификованного спирта и сивушного масла,

- выполнить термодинамический анализ равновесия жидкость - жидкость - пар, разработать математическую модель процесса трехфазной сепарации и использовать ее при моделировании и разработке технологических приемов, с хем н режимов работы БРУ,

- экспериментально определить покомпонентный состав сивушных и подсивушных фракций,

- разработать новые технологические приемы утилизации сивушной и подсивушной фракций, реализовать и внедрить их в схемы БРУ косвенного действия,

- разработать технологические режимы работы установок непрерывного действия для получения на модернизированных БРУ спирта ректификованного по ГОСТ Р 51652-2000 и сивушною масла по ГОСТ 17071-91 из сивушных и подсивушных фракций,

- получить экономический эффект от реализации ректификованного спирта, вырабатываемого при утилизации всех сивушных фракций

1.4 Научная новизна. Разработана и идентифицирована по экспериментальным данным математическая модель процесса трехфазной сепарации Разработаны математические модели усовершенстповагных технологических схем БРУ Предложена методика разработки новых технологических приемов утилизации сивушных смесей различною состава с получением пищевого этилового ректификованного спирта на БРУ Новизна технических решений поддержана патентом РФ на полезную модель № 55363 «Установка непрерывного действия для получения ректификованного спирта из фракций с повышенным содержанием эфиров, альдегидов, сивушных спиртов и сивушных масел»

1.5 Практическая значимость рабо1ы заключается в результатах научных исследований, которые позволили разработать программный модуль расчета процесса трехфазной сепарации (получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007611070 «Расчет фазового равновесия в системе пар-жидкость-жидкость для бинарных и многокомпонентных спиртовых смесей»)

Разработаны новые технологические приемы утилизации смесей сивушных фракций на брагоректификационных установках

Разработаны технологические режимы работы установок непрерывного действия для получения на модернизированных БРУ спирта ректификованного но ГОСТ Р 51652-2000 и сивушного масла по ГОСТ 17071-91 из сивушных и подсивушных фракций

Доказана возможность получения из сивушных и подсивушных фракции пищевого ректификованного спирта по ГОСТ Р 51652-2000 и сивуш-ною масла по ГОСТ 17071-91

Результаты рнедрены на предприятиях ОАО АПФ «Фанаюрия» и ОАО «Сииргзавод «Майкопский»

1.6 Реализация результатов »(.следования. При внедрении результатов исследования получено на модернизированной БРУ ОАО АПФ «Фанаюрия» 2700 дал ректификованною спирта марки I сорта, а также на ОАО «Спирташод (Майкопский» 3802 дал ректификованного спирта марки «Высшей очистки» с экономическим эффектом 162 тыс руб в год

1.7 Апробации работы Основные положения диссертации доложены на межрел ионаньчой научно практической конференции «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека» (г Красноярск, 2006 г ), на Второй Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и перспекшвы развшия сервиса образование, управление, технологии» (г Самара, 2006 г ), на VIII региональной научно-практической конференции молодых учечых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (i Краснодар, 2006 г), на региональной научно-практической конференции аспирантов, соиска[елсй и докторантов (г Майкоп, 2007 г )

1.8 Публикации результатов исследования По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемом жур-наче, получечы па ген г на полезную модель и свидетельство об официальной решетрации программы для ЭВМ

1 9 Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка испопьзованной литературы, приложений Основной текст диссертации илложен на 117 страницах компьютерно-

го текста, содержит 20 рисунков и 13 таблиц Список использованной литературы включает 126 наименований, из них 14 - зарубежных авторов

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследований. В соответствии с поставленной целью и задачами в качестве объектов исследований использовали сивушную и подсивушную фракции, полученные при выработке ректификованного спирта из зернового сырья, а также - промышленные ЬРУ косвенною действия

2.2 Методы исследований. При выполнении работы использованы современные хроматографические методы анализа с расчетом составов анализируемых продуктов на ЭВМ и современные методы моделирования сложных химико-технологических схем

Процесс равновесной трехфазной сепарации рассмотрен с позиций термодинамического анализа равновесия жидкость - жидкость - пар Алгоритм расчета процесса трехфазной сепарации реализован в среде Borland Pascal с применением численных методов анализа При моделировании технологических схем использовали стандартные модули процессов ректификации, конденсации и теплообмена

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Моделирование равновесных процессов при наличии фазовых переходов. На рисунке 1 приведено сравнение результатов расчета с использованием метода UNIQUAC и экспериментальных данных по равновесию для смеси изобутанол — вода В области трехфазной системы наблюдается качественная несогласованность теории и опыта Это характерно и для других расслаивающихся смесей в трехфазной области Ниже показано, что этот недостаток устраняется при расчете области расслаивания с использованием методики расчета равновесной трехфазной сепарации жидкость - жидкость — пар

С целью разработки этой методики записана исходная система уравнений этого процесса. При равновесии энтропия системы, состоящей как из трех (уравнение (1)), так и из двух фаз (уравнение (2)), является максимальной и равна сумме экгропий фаз

5,23 (1)

">,2=^-^2 (2) Учтено, что при равновесии в замкнутой системе ее внутренняя энергия (У, объем Г и число молекул N не изменяются

£[/, = сопи , (3) 7=1

,¿VJ =соги1,( 4)

=соча, (5)

7=1

=сопи, (6)

у-1

Y4VJ =согШ,(1) 7-1

у=СОИ5/, (8)

7 = 1

где г - номер компонента,у - номер фазы 1

2 0,9

а

0,8 0,7

° С

о о * «

ш с о о 5 г 0,6

>,

ю га 0,5

8 е-

| | 0,4 я. а з 2

2. « о.з

I- с

5 и 0 2

0,1

л

/

< у

у

-} 7*> -Я- у'

___ ©

"2 I

[

76С мм р ст

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,е 0,7 0,8 0,9 1

Концентрация изобутилового спирта в жидкой фазе, мол дол

® - экспериментальные данные

Рисунок 1 - Диаграмма фазового равновесия системы «изобутиловый сп/рт - вода»

Далее использован первый закон термодинамики и уравнения равновесия дополнены уравнениями общего и покомпонентного материальных балансов трехфазной сепчрации и сепарации жидкой фазы

ЦХ,.\+1<1Х,,2+С>> =Ссм*|

4 + в = Осм ,

см >

/,СМ 5

(9) (Ю) (11)

где <7СМ, ¿2, О - количество смеси, до ух жидких и паровой фаз, х,,, х/ 2 > хсм > -Г1 _ концентрация компонента в двух жидких фазах, в смеси и средняя в жидких фазах,у- концентрация компонента в паровой фазе

Для бинарной смеси / = 12 Полученная в ито1е система уравнений содержит 11 уравнений с 12 неизвестными

Рассмотрим равновесные кривые в координатах у-х, которые являются изобарами Для такой кривой задано давление Р, и система станови;ся замкнутой Необходимо еще одно уравнение для расчета количества подведенной теплоты Q Это уравнение теплового баланса (/ - энтальпия)

Показано, что для рассматриваемого случая систему уравнений удобно решать как две подсистемы Первая подсистема позволяет рассчитать составы всех 3-х фаз независимо от величин х, и г, гм Это обстоятельство свидетельствует о том, что в области составов х, в которой жидкая фаза расслаивается составы всех 3-х фаз х11, х, 2 и у, не зависят от вели нш х, см и х, и поэтому остаются постоянными на участке расслаивания В Г (рисунок 1), на котором видно постоянство в этой области состава паров у, Участок АВ - двухфазная система пар-жидкость с высоким содеря анн-ем изобутанола в жидкой фазе, участок ВР - трехфазная система пар-жидкость-жидкость, а - двухфазная система пар-жидкость с высоким содержанием воды

Как показано выше, в области расслаивание состав каждой из жидких фаз г,,, и х, 2 остается неизменным при изменении состава суммарном жидкости х. Те же составы фаз имеют место и в точках Р и В В точке Г количество фазы с высоким содержанием изобутилово! о спирта стреми ¡с/ к нулю, а состав жидкости х, г = х,, В точке В количество фазы с высоким

¿,/,+ /<!/2+С/ = Осм/см 4 0

(12)

содержанием воды стремится к нулю, а состав жидкости х, в - х, 2 Кривая же, построенная с использованием уравнений иМриАС, имеет волнообразный вид РЕОСВ, чго качественно не согласуется с опытными данными 3.2 Методика расчета парожидкостного равновесии дли условия расслаивания жидком фчзы. В соответствии с выполненным термодинамическим анализом рг5рабо!ана мегодика расчета составов равновесных фаз системы жидкость - жидкость - пар, блок-схема алгоритма которой при-ведеча на рисунке 2 1>анк данных состоит из 38 компонентов спиртовых смесей, представленных четырьмя основными группами альдегидами, эфирами, спиртами и кислотами Свойства включают молекулярную массу, плотность, константы Аыуана для расчета упругости паров чистых компонентов, энергетические параметры бинарного межмолекулярного взаимодействия и т д Подпрограмма расчета второй производной энергии смешения Гиббеа &2glcz? и юмпгратуры кипения исходной смеси 7КИП проводятся по известные методикам В качестве первого приближения температуры кипения трехфазной системы I принимается температура кипения исходной смеси Т = 7КИП состава г,, а коэффициент распределения К, - константам сизовою равновесия системы пар - жидкость Усовершенствованный расчет составов двух жидких фаз в виде блок-схемы приведен на рисунке 5 По найденным равновесным составам двух жидких фаз ра1.считыЕ:аютея температуры их кипения Найденные температуры кипения жидкой фазы Гк'ип и Гк"н„ сравниваются между собой и с заданной Т"кип Если относительное расхождение между этими температурами не превышает 0,01 %, то температуре трехфазной системы присваивается значение температуры кипения жидкой фазы с большим количеством Цикл расчета составов равновесных фаз системы жидкость - жидкость повторяется до достижения относительного расхождения между температурами 0,01 % Печггакпсч результаты расчета равновесные составы двух

жидких фаз х\, т* Равновесный с ними состав парой фазы у] рассчитывается по уравнению равновесия у* - К1х1

Состав исходной смеси г,

База свойств по компонентам

1м"|

Подпрограмма расчета второй производной

Подпрограмма расчета температуры кипения исходном смеси ГКН(,

Присвоение температуре трехфачной системы жидкость - жидкость - пар значения температуры кипения Т - 7"кип

Подпрограмма расчета равновесных составов двух жидких фаз х\ х'

Определение температуры кипения жидких фаз и Г^,,

Сравнен 1е заданной температуры трехфазной системы жидкость - жидкость - пар Т с температурой кипения жидкой фазы Гк'нп

Гк'н,, - Т Т

\ ' КИП

) 00 < О 01

100<0,0!

Т _г'

' ы I) ' КИП

100 < 0 01

У

Присвоение температуре

трехфазной системы жидкость - жидкость - пэр значения температуры кипения Т -Т

1 ' кип

Определение температур кипения

двух жидких фаз /'кил и Гк"ип ----?-

Лечат» разновесных составов фаз <. У,

Печать температур кипения да ух жидких фаз Т' Т'

' кип • кип

Рисунок 2 - Блок-схема алгоритма расчета

составов равновесных фаз системы жидкость - жидкость - пар

В подпрограмме расчета равновесных составов двух жидких фаз, приведенной в виде блок-схемы на рисунке 3, доля фазы /, первоначально принимается равной 0,5 (это согласуется с рекомендациями С Уэйлеса) При 1 = 0 и / = 1 составы образующихся фаз равны составу исходной смеси 2, = х\ - х" Вычисляется значение функции цели

Г, =■ X----'/----г-1=0 и

запоминается ее знак Как следует из уравнения 2.

величины

1 + (1-1)К, всех х[ положительны Состав х[ нормируется к еди-« п

нице х, - х\ / Xи из ма-1=1

гериального баланса рассчитывается состав второй фазы по уравнению

1-1

Задание начального значения доли одной из фаз / «-О, ¿ = 1, 1 = (а + Ь)>2

•Е

Функция цет Г, = -1 ■-т -

(«1 +

Нормировка 2

1-1

----г~-:::

Состав второй фаты

. _ - /

1-/

1 1---

Коэффициенты активности по уравнению ЦМЮЦАС у' и у"

Коэффициенты распределения К, = у]/у", I

; т _

Функция цели Гг = X *; -1 = V ———г -1 1=1 |-1А1

/ = (а + М75]Ф = /|-«

|__Нет 1

■ЗЕТ

Подпрофаммэ расчета значения доги фазы I по мет<>ду кчезтельных Ньютона

Состав первой фазы г] =

К, </(!- К,)

Норчирозка х', =

1=1

---------? -

Состав втоэой фазы х" ~

г, - / т,' 1 -/ "

Коэффициенты активности по уравнению имСЗиАС у) н у*

-------зс-----

1 Коэффициенты распределения К, - у] / у' |

д-4

->о

•»СЮ-*

Цикл завершается при совпадении коэффициентов

распределения для двух постРАоаатепьных итерации

Функция цели

1=1 -'-X ч 1

СБЕИ*—

Печать равноэесных составов фаз х] и х' |

Принято, что в случае / = 0 или / = 1 расслаивания нет, состазы фаз х\ и х" равны составу г, При нормированных значениях х\ суммарный состав второй фазы автоматически

п

равен Однако, как

следует из уравнения

, г, - / х'.

х,=—-может ока-

1 -/

заться, что концентрации некоторых компонентов второй фазы будут отрицательными Поэтому / уменьшается до тех пор, пока значения концентраций всех компонентов не станут положительными По найденным составам фаз х', и х" при помощи уравнения фазового равновесия иМОиАС определяются коэффициенты

Рисунок 3 - Блок-схема алгоритма расчета равновесных составов двух жидких фаз

активности /-го компонента в фазах у| и У" и соответствующие значения коэффициентов распределения К, =у',/у", Затем вновь рассчитывается состав фазы «'» и вычисляется значение функции цели Г2 На каждой итера-

ции значение функции цели

-1: < б! сравнивается с заданной точно-

/=I I

стью Вышеописанная процедура определения новых значений К, повторяется При достижении смены знака функции для определения доли одной из равновесных фаз I применяется метод касательных Ньюгона Затем процедура определения коэффициентов распределения АГ, рочгорчрт-ся При вычислении значения доли фазы / может оказаться, что />! или /< О Такие ситуации возможны, ко1да составы в гетерогенной области близки к составам, лежащим на ветвях бинодальной кривой В этих случа ях приращение Д/ уменьшается но методу деления огрезка пополам до тех пор, пока величина / не окажется в пределах 0 < / < 1 Использование меп) да касательных Ньютона приводит таьже к ситуациям, когда расчетная концентрация одного или нескольких компонентов в фазах х] или х" становятся отрицательными И в этих случаях приращение А/ также умень шается по методу деления отрезка пополам до тех пор, пока все концентрации компонентов в фазах не станут положительными Пеле вычисления коэффициентов распределения К, проводится проверка значений второй производной энергии смешения Гиббса В глу"ае, когда для какой-либо пары компонентов вторая производная отрицательна, то вычисляется функция цели Если значение функции цели удовлетворяет заданной точности |р3|<с2, то расчет процесса расслаивания заканчивается, и составы равновесных фаз х] и х" выводятся на печать Если вторая производная энергии смешения Гиббса для всех пар компонентов положительна, то проводится расчет при заданном / коэффициентов распределения А", до достижения совпадения их значений для двух последовательных итераций

5 5

к О

Ф С1

« с;

с о

5 2

п т а

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,* 0,3 О I 0,1 о

г

2 X

г

/

— 7 /

О 0,1 О,? 0,3 О 4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Гонцрнтрация мегалацегата в жидкой фазе, мол дол

*• с

« о

£ т

И

Л О

к та

п .¡к о. О

£ о

з

§2

^ а

4

1 2 А

* » У

У

:—

7

0 0,1 0 2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Концентрация этмлацетата в жидкой фазе, мол дол

б)

©А - зкспериментальнье данные,

1 - расчет равновесия жидкость-пар по параметрам метода имюиАС,

2 -расчет рзвнозес ия по алгоритму жидкость жидкость-пар,

по паоаметрам метода ШЮиАС

Рисунок 4 - Диаграмма фазового равновесия системы

а) метилацетат - вода, б) этилацетат - вода

Использование такой последовательности расчета показало, что задача обеспечивает сходимость вычислений составов образующихся фаз Установлено, что если состав исходной смеси получался равным составам обеих фаз, то исходная смесь при температуре кипения не расслаивается Пели состав исходной смеси равен составу одной фазы, но не равен составу второй фазы, то полученное решение лежит на одной из ветвей бино-дальной кривой По описанному алгоритму получена расчетная кривая равновесия 2, которая качественно согласуется с экспериментальными данными (кривая 2, рисунки 1 и 4)

3.3 Экспериментальное опредспенис покомпонентного состава си-пушной и подсивушной фракций и разработка новых технологических приемов в схемах брагорскткфикационных установок. Хроматографи-ческим методом определены состав верхнего слоя сивушной фракции, отобранной на ОАО А11Ф «Фанагория^> и состав подсивушной фракции, отобранной на ОАО «Спиртзавода сМаикоиский» (Таблица 1) Разработка новых технологических приемов утилизации сивушной и подсивушной фраьций проводилась по следующей оригинальной поэтапной методике

На первом этапе анализа технологического режима БРУ показано, что при переработке верхнего слоя сивушной фракции в работе эпюрационнои колонны возникают ситуации, при которых колонна не работает, так как на нескольких нижних тарелках колонны происходит расслаивание смеси В производственных условиях это приводит к нарушению работы колонны и останову технологического процесса из-за накопления расслоенной жидкости на тарелках колонны и роста перепада давления на гарелках

Для устранения отмеченного недостатка на втором этапе моделирования принято решение снижения концентрации сивушных спиртов и сивушных масел на тарелках эпюрационнои колонны при использовании приема гидроселекции Этот прием позволил избавиться oi расслоения жидкости на тарелках эпюрационной колонны при получении эпюрата крепостью 30-40 об % Однако при этом на спиртовой колонне не удается

получить пищевой ректификованный спирт, а спиртовая колонна не может работать с таким большим содержанием сивушной фракции, в том числе при использовании предложенного О В Мариненко приема отбора сивушной фракции снизу колонны

Таблица 1 - Покомпонентный состав сивушной и подсивушной фракций

Наименование компонента Концентрация, мг/дм' смеси Наименование компонента Концентрация, мг/дм3 смеси

Сивушная фракция Подсивушная фракция Сивушная фракция Подсивушная фракция

Альдегиды Первичные спирты

Ацстальдсгид 27,282 14,45 Метанол 26,173 -

Капроновый 17,17 - Этанол, % об 32,099 15,25

Каприновый 5,8443 - 1-пропанол 22112 7947,2

Фурфурол 69,012 30,99 1-бутанол 614,79 305,14

& тоны 1-амилол 62,299 29,48

Ацетоин 0,194 31,76 1-гексанол 337,1 154,15

Днацетил - - Вторичные спирты

Связанные аидегиды (.ацетаты) 2-пропанол - -

Метилацеталь 0,093 - 2-бутанол 2137,1 1711,5

Этилацеталь - 1,64 Шобутанол 54322 14798

Простые эфиры Июамитовыб 141160 28408

Диэтиловый эфир 4,585 - Третичные спирты

Сложные эфиры Трет-бутанол 0,148 -

Эгилформиаг 0,166 1,33 Ароматические одноатомные спирты

Метилацетаг 0,976 - Фенилэтэнол 13,958 7,79

Этилацетат 2,501 66,54 Многоатомные спирты

Этилвалериат 0,841 28,90 2,3-бутилен гликоль 28,661 12,2!

Изоамилацетат 2,109 0,24 Кислоты

Мегилкаприлат 0,992 2,12 Уксусная 25,414 96,87

Эгичхапри лат 0,470 6,11 Масляная 1928,9 3,06

Этиллактат 2,592 2,81 Изомасляная 6,565 0,37

Угле( одороды Изовалериановая 0,669 3,81

Лимонен 55,109 0,6 3 Крепость, % об 60,01 22,3

На третьем этапе моделирования был использован боковой отбор с нижних тарелок эпюрационной колонны как прием выведения сивушных спиртов и сивушных масел и освобождения эпюрата, выводимою традиционно снизу эпюрационной колонны, от их значительного количества Однако и при использовании эгого приема процент выхода ректификованного спирта низкий, а спирт-ректификат содержит значительное количество сивушных спиртов и сивушных масел Поэтому было принято решение отказа от традиционной схемы и технологического режима работы эпюрационной колонны

На четвертом этапе моделирования показано, что частично освободиться от сивушной фракции молено путем ее отбора снизу эпюрацчоннои колонны При этом вывод эпюрата должен осуществляться с 5-6 тарелки эпюрационной колонны, считая снизу Таким образом, достигается оевп болдение этилового спирта от метанола, альдегидов и эфиров за счет отбора с эфиро-альдегидной фракцией из конценсатора эпюранионной колонны и частично от метанола, сивушных спиртов и сивушных масел "Л счет отбора снизу эпюрационной колонны Выход ректификованного спирта в спиртовой колонне превышал 50 % от потенциального содержания этанола в разделяемой смеси и соответствовал спирту марки I сорта

Расчетным путем установлено, что чем больше концентрация сивушных спиртов и сивушных масел в сивушной фракции, отбираемой спи ¡у колонны, тем больше и концентрация этанола в этой фракции С целью снижения потерь этанола на пятом этапе моделирования показана целесообразность установки трехфазного сепаратора Трехфазный сепаратор обеспечивает вывод из установки балансового избытка сивушного масла, которое получается при расслаивании в сепараторе жидкости (сивушной фракции) Fia две фазы легкую (сивушное масло) и тяжелую (подсивушную воду) Качество сивушного масла по содержанию в нем этилочого спирта согласно ГОСТ 17071-91 «Масло сивушное» достигается за счет отвода из

трехфазного сепаратора паровой фазы, содержащей значительное количество этанола

Отличие разработанной технолмической схемы от известных заключается в замене сип^хопромывателч на трехфазный сепаратор жидкость -хидкость - пар и кардинальном изменении работы эшорациокнон колонны Ошор эшората в виде бокового погона из эпюрационной колонны и установка трехфазного сепаратора являются новыми приемами в схемах БРУ Разработанная технологическая схема для утилизации сивушной фракции работает следующим образом (рисунок 5)

Рисунок 5 - Остановка непрерыоного действия для получения этипоБою ректификованного слирта из фракций с повышенным содержанием сивушных спиртов и сивушных масел

Сивушная фракция (СФ) крепостью 60-70 об % (в том числе 25-30 об % составляют эфиры, альдегиды, сивушные спирты и сивушные масла) подается на питательную тарелку эпюрационной колонны 1 Снизу в эпюрационную колонну 1 подается глухой пар По выходе из колонны I пары, содержащие летучие примеси, пройдя дефлегматор 5 и конденсатор 7, состоящие из эфиров, альдегидов, метанола и растворимых в них летучих веществ, в виде эфиро-альдегидной фракции (ЭАФ) выводятся из установки Нижняя часть колонны 1 снабжена глухой тарелкой со штуцером для отбора сивушных спиртов и сивушных масел Сивушная фракция отводится снизу эпюрационной колонны в смеситель 13 Эпюрат, освобожденный от основной массы головных и частично хвостовых примесей, отбирается из штуцера, расположенного в нижней части эпюрационной колонны 1 и подается на питательную тарелку спиртовой колонны 2 Снизу в спиртовую колонну 2 подается глухой пар Непастеризованный спирт (головная фракция) ГФ, отбираемый из конденсатора 8 спиртовой колонны 2, сбрасывается на верхнюю тарелку эпюрационнои колонны 1 Ректификованный спирт отбирается с верхних тарелок колонны 2 Нижняя час. гь колонны снабжена глухой тарелкой со штуцером для отбора сивушных спиртов и сивушных масел Сивушная фракция отводится снизу спиртовой колонны в смеситель 13 для смешения с сивушной фракцией, выводимой из эпюрационной колонны 1 Полученная смесь нагревается в теплообменнике-нагревателе 11 и в виде паро-жидкоггной смеси поступает в трехфазный сепаратор 3, где паровая фаза отделяется о г жидкой фазы, конденсируется в конденсаторе 10 и поступает в ректификационную колонну 4 Легкая фаза (сивушное масло), выводится из трехфазного сепараторов 3 в виде готового продукта Тяжелая фаза (подсивушная вода) охлаждается в теп пообменнике-охлади геле 12 и подается на питательную тарелку ректификационной колонны 4, обогреваемой острым паром Пары на выходе из колонны 4 поступают в конденсатор 9, где полностью конденсируются Часть конденсата подается на верхнюю тарелку колонны 4 в качестве жид-

костного орошени?, другая часть (спиртосодержащий дистиллят) рецирку-лируется на верхнюю тарелку эпюрационной колонны 1 Лютер выводится снизу ректификационной колонны 4

1 - эпюрациснная колонна 2 - сплртовая колонна, 3, 4 - дефлегматоры, 5, 6 - конденсаторы, 7 - сивухопрэмыватель, 8 - смеситель

Рисунок 6 - Установка непрерывного действия для получения этилового ректификованного спирта из подсичушных фракций с повышенным содержанием этанола

При разработке технологической схемы БРУ для утилизации подси-вушной фракции (рисунок 6) учтено, что разработка трехколонной установки является нецелесообразной из-за небольшого содержания этанола и сивушного спирта в смеси. Такую смесь желательно перерабатывать на двухколонной установке, включающей эпюрационную и спиртовую колонны, т е на установке, которую легко реализовать путем модернизации БРУ косвенного действия на любом работающем спиртовом заводе

На предлагаемой установке выход ректификованного спирта марки «Высшей очистки» составляет 65 % от потенциальною содержания тию вого спирта в перегоняемой подсивушной фракции

3.4 Промышленная апробация новых технологических приёмов утилизации сивушных и подснвуишых фракций на бра го ректификационных установках. Проведена промышленная апробация новых технологических приемов утилизации сивушной фракции на БРУ ОАО АГ1Ф «Фанагория» (рисунок 5) и подсивушной фракции на БРУ ОЛО «Спиртза-вод «Майкопский» (рисунок 6) В таблицах 2-4 приведены расчетный и промышленный режимы работы зпюрационной, спиртовой колонн и трехфазного сепаратора установки непрерывного действия (рисунок 5) Вира ботка спирта-ректификата I сорта на модернизированной БРУ ОАО ЛПФ «Фанагория» производительностью 1000 дал/сутки составила в среднем 270 дал/сутки На модернизированной БРУ «Спиртзавод «Майкопскии» переработано 38356 дал подсивушной фракции Получено 3802 дал спнр-та-рекгификата «Высшей очистки» Экономический эффект 162 гыс руб

Таблица 2 - Технологический режим работы зпюрационной колонны

Расчетный Промышленный

Расход сивушной смеси, дал/сутки 1000 1000

Расход воды, дал/сутки 100 100

Крепость сивушной смеси, об % 60 (хрочатограчма) 60 (ареометр)

Концентрация этанола в сивушной смеси, об % 32,67 (хроматограмча) че определялась

Давление низа, МПа 0,123 0,122

Температура низа, °С (1-я тарелка) 95,6 95,5

Температура верха, °С 79 78,8

Температура на тарелке питания, °С 82,3 7 не определялась

Отбор ЭАФ из дефлегматора, дал/сугки 30 30

Боковой отбор эшората, дал/сутки 820 820

Отбор сив>шной фракции снизу колонны, дал/сутки 250 250

Номер тарелки питания/всего тарелок 44/55 44/55

Тарелка отбора эшората д 4

Таблица 3 - Технологический режим работы спиртовой колонны

Расчетный Промышленный

Номер тарелки питания/всего тарелок 16/96 16/96

Давление низа, МПа 0,123 0,123

Температура низа, иС (1 -я тарелка) 93,7 93-94

Температура верха, °С 79 78,8

Температура на тарелке питания, °С 87,6 87,5

Отбор Г Ф из дефлегматора, дал'сутки 5 10

Номер тарелки отбора спирга-ректифиг ата 92 92

Отбор спирта-ректификата, дал/сутки 260 260

Крепость спирта-ректификата, об % 96,3 96,37

(хро«атограмма)

Таблица 4 - Технологический режи^ работы трехфазного сепаратора

Расчетный Промышленный

Расход сивушной фракции, дал/сутки 555 550

Выход сивушного масла, дал/сутки 200 190

Концентрация этанола, об %

в сивушном масле 4,7 не определялась

в подсивушнои воде 3,5 3,9 (ареометр)

л паровой фазе 13,65 не определялась

Расход паровой фазы, дал/сутки 182 170

Расход подсивушнои фракции, дал/сутки 173 190

ВЫВОДЫ

1 Разработана математическая модель процесса трехфазной сепарации и оформлена в виде программного модуля, что позволяет использовать ее для моделирования сложных химико-технологических систем разделения многокомпонентных спиртовых смесей, в том числе сивушных фракций (получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007611070)

2 Предложена оригинальная методика поэтапного анализа при разработке новых технологических приемов утилизации сивушных и подсивушных фракций на бра! оректификационных установках

3 Разработанные, реализованные и внедренные новые технологические приемы в схемах БРУ отбор эпшрата в виде бокового погона из эпюра-

ционной колонны и установка трехфазного сепаратора обеспечивают утилизацию сивушных и подсивушных фракций

4 Разработана трехколонная технологическая схема непрерывного действия для получения ректификованного спирта из сивушной фракции и оптимальные параметры ее технологического режима ( для эпюрацион-ной колонны температура низа (1 таречка) 95,6 °С, давление низа 0,123 МПа, отбор эпюрата с 4 гарелки, считая снизу, для спиртовой колонны температура низа (1 тарелка) 93,7 °С, давление низа 0,123 МПа, температура на тарелке питания 87,6 °С ), которые обеспечивают выход этилового ректификованного спирта до 85 % по ГОСТ Р 51652-2000 (получен naieHT РФ на полезную модель Кч 55363)

5 Разработана двухколонная технологическая схема непрерывного действия для получения ректификованного cnnpia из нодсивушной фракции и оптимальные параметры ее технологическою режима (для эпюраци-онпои колонны температура низа (1 тарелка) 93 °С, давление низа 0,12 МПа, отбор >шорага с 4 тарелки, считая снизу, для спиртовой колонны температура низа (1 тарелка) 92,5 °С, давтение низа 0,128 Mlla, температура на тарелке питания 89,1 °С), которые обеспечивают выход этилового ректификованного спирта до 65 % по ГОСГ Р 51652-2000 (недоизвлеченный спирт перерабатывается вместе с бражкой)

6 Модернизированные БРУ обеспечивают утилизацию сивушных и подсивушных фракций непосредственно на спиртзаводе и снижают количество отходов производства

7 Выполненные научные исследования обеспечили разделение сивушной фракции на модернизированной БРУ ОАО АПФ «Фанагорня» с получением этилового ректификованного спирта марки «I сорт» и нодсивушной фракции на модернизированной БРУ ОАО «Спиртзавод «Майкопский» с получением этилового ректифиюванного спирта марки «Высшая очистка» с реальным экономическим эффектом в размере 162 тыс руб в г од

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1 Константинов Е И, Сиюхов X Р , Короткова Т Г, Мариненко О В , Чич С К, Романшпин П Е , Бондарь JIМ Разработка технологического режима для переработки стг/шно-эфиро-альдегидной фракции на брагоректификационной установке косьекного действия с получением высококачественного спирта // Известия вузов Пищевая технология, 2006 -№ 2-3 -С 64-66

2 Короткова Т Г, Мариненко О В , Чич С К, Сиюхов X Р , Константинов Е Н Моделирование нестабильного с остояния системы жидкость - жидкость многокомпонентных спиртовых смесей // Изв вузов Пищевая технология, 2007 -№ 1 -С 65-67

3 Чич С К , Короткова Т Г, Сиюхов X Р , Константинов Е Н Моделирование равновесий жидкость - жидкость - пар многокомпонентных спиртовых смесей // Изв вузов Пищевая технология, 2007 -№ 1 -С 82-86

4 Короткова Т I', Константинов Е Н , Чич С К Особенности моделирования равновесных процессов при наличии фазовых переходов // Изв вузов Пищевая технологии, 2007 2-3 -С 90-94

5 Патент на полезную модель № 5 )363 Установка непрерывного действия для получения ректификованного спирта из фракций с повышенным содержанием эфиров, альдегидов, сивушных спиртов и сивушных масел / Е Н Константинов, Т Г Короткова, X Р Сиюхов, С К Чич по заявке № 2006111561,3арег 10 08 2006 г Бюп № 22

6 Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007611070 Расчет фазового равновесия в системе пар - жидкость - жидкость для бинарных и многокомпонентных спиртовых смесей / Е Н Константинов, Т Г Ксроткова, С К Чич (РФ) -Заявлено № 2007610133 от 16 01 2007

7 Повышение качества ректификованною спирта из вторичных продуктов бра-горектификации / X Р Сиюхов, О В Мариненко, С К Чич, Т Г Короткова // Сб матер межрегион научно-практич конф «Здоровое питание - основа жизнедеятель носги человека» -Красноярск изд-во КГТЭИ, 2006 -С 308-314

8 Установка непрерывного действия для получения этилового ректификованного спирта да фракций с повьпненным содержанием эфиров, альдегидов, сивушных спиртов и сивушных масел / С К Чич, X Р Сиюхов, Е11 Константинов, ТГ Короткова // Матер Второй Всерос научно-техшгч конф «Состояние и перспективы развития сервиса образование, управление, технологии» -Самара, ОФОРТ, 2006 -С 369-374

9 Моделирование процесса трехфазной сепарации сивушных спиртов и сивушных масел /ОС Спесивцев а, С К Чич, X Р Сиюхов, Т Г Короткова // Матер VIII регион наушо-праьтич конф молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» -Краснодар, 2006 -С 237-239

10 Чич С К Установка непрерывного действия для получения спирта этилового ректификовашгого из подсивушных фракций с повышенным содержанием этанола // Матер регион научро-практнч конф аспирантов, соискателей и докторантов -Майкоп, 2007 -С 126-128

Отпсч ООО «Фирма Гам ni» < № 3!!9 гирал 100 ->к? ф Аз ípjCH'nap, у i IbiiUKOicivaa 79 Tel 255-73-16

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Характеристика и особенности сивушных смесей -побочного продукта брагоректификационных установок.

1.2 Моделирование равновесных процессов при наличии фазовых переходов жидкость-пар и жидкость-жидкость-пар

1.3 Анализ технологических приёмов и установок для выделения спирта и сивушного масла из сивушной фракции.

1.4 Моделирование химико-технологических систем.

1.5 Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Объекты исследований.

2.2 Методы исследований.

2.3 Моделирование равновесных процессов при наличии фазовых переходов.

2.4 Методика расчета парожидкостного равновесия для условия расслаивания жидкой фазы.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ПОКОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА СИВУШНОЙ И

ПОДСИВУШНОЙ ФРАКЦИЙ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЁМОВ В СХЕМАХ

БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВОК.

3.1 Моделирование вариантов технологических схем брагоректификационных установок для утилизации сивушных фракций с повышенным содержанием сивушных спиртов и сивушных масел.

3.2 Установка непрерывного действия для получения спирта этилового ректификованного из сивушных фракций сивушных масел.

3.3 Установка непрерывного действия для получения спирта этилового ректификованного из подсивушных фракций с повышенным содержанием этанола.

ГЛАВА 4 ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ НОВЫХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЁМОВ УТИЛИЗАЦИИ СИВУШНЫХ И ПОДСИВУШНЫХ ФРАКЦИЙ НА БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВКАХ.

4.1 Модернизация БРУ на ОАО АПФ «Фанагория» для утилизации сивушной фракции с повышенным содержанием сивушных спиртов и сивушных масел.

4.2 Модернизация БРУ на ОАО «Спиртзавод «Майкопский» для утилизации подсивушной фракции с повышенным содержанием этанола.

ВЫВОДЫ.

Использование или утилизация вторичных продуктов производства является в настоящее время важной проблемой. Один из путей решения этойпроблемы - создание многопрофильных централизованных заводов по переработке отходов. Более перспективным является углубление переработкисырья непосредственно на заводе-производителе.Нроблеме переработки на спиртзаводах вторичных продуктов брагоректификации, в том числе сивушных фракций, уделяется большое внимание.Однако с повышением требований к качеству ректификованного спирта увеличены отборы сивушной фракции. На спиртзаводе большой мощности (6000дал/сутки этанола) её накапливается за год до 350-400 тыс. дал. В этой связизадача её переработки (утилизации) является актуальной.При длительном хранении в ёмкостях состав сивушной фракции изменяется по высоте, верхние слои содержат больше сивушных масел и имеют ниже концентрацию этилового спирта, нижние слои сивушной фракции характеризуются повышенным содержанием этилового спирта, что характерно идля подсивушных фракций.Для решения актуальной задачи разделения сивушной фракции непосредственно на брагоректификационной установке (БРУ) необходима разработка новых технологических приёмов и схем разделения для утилизациисмесей различного состава.Фракции с повышенным содержанием сивушных спиртов и сивушныхмасел проявляют способность к расслаиванию даже при высоких температурах, когда наряду с расслаиванием на две жидкие образуется и паровая фаза.Этот эффект имеет место как на тарелках ректификационной колонны, так ипри сепарации сивушных масел, отбираемых с тарелок, расположенных нижетарелки питания. В известных методиках при математическом моделировании колонн этот эффект не учитывается и не используется при анализе и оптимизации технологических схем.5При расчёте процессов сепарации обычно используют допущение о достижении равновесия между фазами. Однако в методологии моделированияравновесия имеются недостатки, которые заключаются в том, что теория, основанная на различных выражениях для избыточной энергии Гиббса, во всехслучаях предсказывает для состава паров зависимость волнового вида, чтонаходится в противоречии с экспериментальными данными.В этой связи актуальной является задача разработки уточнённой моделитрёхфазной сепарации на основе анализа особенностей процесса в областифазовых переходов.Диссертационная работа выполнялась в соответствии с инициативнойнаучно-исследовательской темой «Региональный потребительский рынок:качество, мониторинг, сертификация товаров и услуг» {Ж гос. регистрации01.2.00309344).Цель исследования. Цель настоящей работы состоит в разработке новых технологических приёмов утилизации сивушных и подсивушных фракций на брагоректификационных установках и методики расчёта процессатрехфазной сепарации системы жидкость - жидкость - пар.Основные задачи нсследования. Для достижения поставленной целирешались следующие задачи:- проанализировать технологические приёмы в схемах БРУ и технологические схемы разделения сивушных и подсивушных фракций, применяемыес целью выделения из них этилового ректификованного спирта и сивушного масла;- выполнить термодинамический анализ равновесия жидкость - жидкость пар, разработать математическую модель процесса трехфазной сепарациии использовать её при моделировании и разработке технологическихприёмов, схем и режимов работы БРУ;- экспериментально определить покомпонентный состав сивушных и подсивушных фракций;6- разработать новые технологические приёмы утилизации сивушной и подсивушной фракций, реализовать и внедрить их в схемы БРУ косвенногодействия;- разработать технологические режимы работы установок непрерывногодействия для получения на модернизированных БРУ спирта ректификованного по ГОСТ Р 51652-2000 и сивушного масла по ГОСТ 17071-91 изсивушных и подсивушных фракций;- получить экономический эффект от реализации ректификованного спирта,вырабатываемого при утилизации всех сивушных фракций.Научная новизна. Разработана и идентифицирована по экспериментальным данным математическая модель процесса трехфазной сепарации.Разработаны математические модели усовершенствованных технологическихсхем БРУ. Предложена методика разработки новых технологических приёмов утилизации сивушных смесей различного состава с получением пищевого этилового ректификованного спирта на БРУ. Новизна технических решений подтверждена патентом РФ на полезную модель JV2 55363 «Установканепрерывного действия для получения ректификованного спирта из фракцийс повышенным содержанием эфиров, альдегидов, сивушных спиртов и сивушных масел».Практическая значимость работы заключается в результатах научныхисследований, которые позволили разработать программный модуль расчетапроцесса трехфазной сепарации (получено свидетельство об официальнойрегистрации программы для ЭВМ N2 2007611070 «Расчет фазового равновесия в системе пар-жидкость-жидкость для бинарных и многокомпонентныхспиртовых смесей»).Разработаны новые технологические приёмы утилизации смесей сивушных фракций на брагоректификационных установках.Разработаны технологические режимы работы установок непрерывногодействия для нолучения на модернизированных БРУ спирта ректификован7ного по г о с т Р 51652-2000 и сивушного масла по ГОСТ 17071-91 из сивушных и подсивушных фракций.Доказана возможность получения из сивушных и подсивушных фракцийпищевого ректификованного спирта по ГОСТ Р 51652-2000 и сивушногомасла по ГОСТ 17071-91.Результаты внедрены на предприятиях ОАО АПФ «Фанагория» и ОАО«Спиртзавод «Майкопский».Реализация результатов исследования. При внедрении результатовисследования получено на модернизированной БРУ ОАО АПФ «Фанагория»2700 дал ректификованного спирта марки I сорта, а также на ОАО «Спиртзавод «Майкопский» 3802 дал ректификованного спирта марки «Высшей очистки» с экономическим эффектом 162 тыс. руб. в год.Основные иоложения диссертационной работы, выносимые иазащиту.1. Метод расчета процесса трехфазной сепарации сивушных фракций с повышенным содержанием сивушных масел.2. Новые технологические приёмы утилизации сивушных и подсивушныхфракций на брагоректификационных установках.3. Технологические схемы установок непрерывного действия для полученияректификованного спирта из сивушных и подсивушных фракций для получения спирта этилового ректификованного при обеспечении его качества по ГОСТ Р 51652-2000.4. Оптимальные параметры технологического режима, обеспечивающие реальный выход спирта этилового ректификованного по ГОСТ Р 51652-2000из сивушных и подсивушных фракций.8

ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель процесса трехфазной сепарации и оформлена в виде программного модуля, что позволяет использовать ее для моделирования сложных химико-технологических систем разделения многокомпонентных спиртовых смесей, в том числе сивушных фракций (получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007611070).

2. Предложена оригинальная методика поэтапного анализа при разработке новых технологических приёмов утилизации сивушных и подсивушных фракций на брагоректификационных установках.

3. Разработанные, реализованные и внедренные новые технологические приёмы в схемах БРУ: отбор эпюрата в виде бокового погона из эпюраци-онной колонны и установка трехфазного сепаратора обеспечивают утилизацию сивушных и подсивушных фракций.

4. Разработана трехколонная технологическая схема непрерывного действия для получения ректификованного спирта из сивушной фракции и оптимальные параметры ее технологического режима ( для эпюрационной колонны: температура низа (1 тарелка) 95,6 °С, давление низа 0,123 МПа, отбор эпюрата с 4 тарелки, считая снизу; для спиртовой колонны: температура низа (1 тарелка) 93,7 °С, давление низа 0,123 МПа, температура на тарелке питания 87,6 °С ), которые обеспечивают выход этилового ректификованного спирта до 85 % по ГОСТ Р 51652-2000 (получен патент РФ на полезную модель № 55363).

5. Разработана двухколонная технологическая схема непрерывного действия для получения ректификованного спирта из подсивушной фракции и оптимальные параметры ее технологического режима (для эпюрационной колонны: температура низа (1 тарелка) 93 °С, давление низа 0,12 МПа, отбор эпюрата с 4 тарелки, считая снизу; для спиртовой колонны: температура низа (1 тарелка) 92,5 °С, давление низа 0,128 МПа, температура на тарелке питания 89,1 °С), которые обеспечивают выход этилового ректификованного спирта до 65 % по ГОСТ Р 51652-2000 (недоизвлечённый спирт перерабатывается вместе с бражкой).

6. Модернизированные БРУ обеспечивают утилизацию сивушных и подси-вушных фракций непосредственно на спиртзаводе и снижают количество отходов производства.

7. Выполненные научные исследования обеспечили разделение сивушной фракции на модернизированной БРУ ОАО АПФ «Фанагория» с получением этилового ректификованного спирта марки «I сорт» и подсивушной фракции на модернизированной БРУ ОАО «Спиртзавод «Майкопский» с получением этилового ректификованного спирта марки «Высшая очистка» с реальным экономическим эффектом в размере 162 тыс. руб. в год.

97

1. Артюхов В.Г., Березникова Д.С. Пути совершенствования технологии переработки сивушного масла (Обзорная информация).-М.: ЦНИИТЭИ-пищепром.-Сер. 24 «Спиртовая и ликероводочная пром-сть».-Вып. 10.-1986.-25 с.

2. Артюхов В.Г., Сиваченко Б.М., Березникова Д.С. Показатели состава сивушного масла // Ферментная и спиртовая промышленность, 1971.-№ 6.-С.8-12.

3. A.C. № 412251, М. Кл. С 12 F 1/06. Способ производства спирта ректификованного из фракций, загрязненных спиртовыми примесями / В.Г. Артюхов, П.В. Рудницкий, Г.К. Дроговоз и др. // Опубл. 25.01.1974.-Бюл. № 3.

4. A.C. № 1275037, М. Кл. С 12 F 1/06. Способ выделения этилового спирта из сивушных фракций / Артюхов В.Г., Дроговоз Г.К., Ковальчук В.П. и др. // Опубл. 07.12.1986.-Бюл. № 45.

5. Ачмиз Б.М. Совершенствование процесса брагоректификации с учетом массопередачи в многокомпонентных смесях. Дисс. . канд. техн. наук, 05.18.12.-Краснодар, 2000, КубГТУ.-158 с.

6. Бабурина Л.В., Маклашина Н.С. Моделирование равновесий жидкость -жидкость пар для бинарных и трехкомпонентных систем // Журнал физической химии, 1997.-Т. 71.-№ 1.-С.86-90.

7. Багатуров С.А. Теория и расчет перегонки и ректификации.-М.: Гостоптехиздат, 1961.-410 с.

8. Баранцев В.И., Процюк Т.Б., Стабников В.Н. Новообразования некоторых примесей спирта при различных режимах перегонки мелассных бражек // Ферментная и спиртовая промышленность, 1976.-№ 2.-С.24-27.

9. Ветохин В.Н., Комиссаров Ю.А., Ценев В.А. Система автоматизированного расчета химико-технологических процессов 8АССР V 1.00 // Теоретические основы химической технологии, 1990.-Т.24.-№ 6.-С.817-819.

10. Выделение высших спиртов в эпюрационной колонне с боковым отводом продуктов / В.М. Перелыгин, И.Ф. Салов, Ю.П. Богданов и др. // Ферментная и спиртовая промышленность, 1977.-№ 5.-С.10-15.

11. Гладилин Н.И. Руководство по ректификации спирта.-М.: Пищепромиз-дат, 1952.-450 с.

12. Головченко В.Н., Буряков В.Г. Предсказание равновесия жидкость пар многокомпонентных смесей методом ШИБАС // Известия вузов. Пищевая технология, 1988.-№ 5.-С.86-88.

13. Головченко В.Н., Николаев А.П., Суходол В.Ф. Расчет парожидкостного равновесия систем спиртового производства // Известия вузов. Пищевая технология, 1984.-№ 6.-С.87-88.

14. Головченко В.Н., Николаев А.П., Суходол В.Ф. Учет взаимного влияния компонентов при расчете процессов многокомпонентной ректификацииспиртового производства // Известия вузов. Пищевая технология, 1985.1.-С.106-108.

15. ГОСТ Р 51652-2000 «Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия».-М.: ГОССТАНДАРТ России.

16. ГОСТ 17071-91 «Масло сивушное».-М.: ГОССТАНДАРТ России.

17. Грязнов В.П. Практическое руководство по ректификации спирта.-М.: Пищевая промышленность, 1968.-192 с.

18. Грязнов В.П. Сравнительная оценка пастеризации спирта и его очистки в окончательной колонне // Ферментная и спиртовая промышленность, 1972.-№ 7.- С.13-15.

19. Грязнов В.П., Богданов Ю.П. Очистка спирта от метанола в ректификационной колонне // Ферментная и спиртовая промышленность, 1970.-№ 8.-С.5-9.

20. Грязнов В.П., Голобородкин С.И., Мозжухин A.C. Исследование эпюра-ции спирта от микропримесей методом математического моделирования //Ферментная и спиртовая промышленность, 1979.-№ 1.-С.13-18.

21. Дроговоз Г.К., Артюхов В.Г. Выделение примесей спирта из крепких растворов в условиях гидроселекции // Ферментная и спиртовая промышленность, 1980.-№ 3.- С.22-27.

22. Дудкина И.В., Шумкина О.И., Аристович В.Ю. Описание фазовых равновесий жидкость пар модельных систем спиртового производства // Ред. «Журнал прикладной химии» JL, 1986 (Рукопись деп. в ВИНИТИ 25.04.86 № 3088-В).

23. Жаров В.Т., Серафимов JI.A. Физико-химические основы дистилляции и ректификации.-JI.: Химия. 1975. 240 с.

24. Забродский А.Г., Лацимирский Ф.Т. Обработка сырого сивушного масла для получения стандартного продукта // Известия вузов. Пищевая технология, 1960.-№ 4.

25. Задачи по термодинамике и статистической физике / Под ред. П.Л. Ланд-сберга.- М.: Мир, 1974.-640 с.

26. Зайцев A.A. К теории фазового перехода жидкость газ // Журнал физической химии, 1977.-Т. LI.-№ 2.-С. 310-312.

27. Зайцев A.A., Устинов А.Н. Применение решеточных моделей для описания расслоения в бинарных растворах // Химия и химическая технология, 2002.-Т. 45.-Вып. 6.-С.140-142.

28. Исследование компонентов сивушного спирта при ректификации / Ар-тюхов В.Г., Осипенко A.A., Березникова Д.С. и др. // Ферментная и спиртовая промышленность, 1976.-№ 7.-С.9-11.

29. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Перов B.JI. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств: Методология проектирования и теория разработки оптимальных технологических схем.-М.: Химия, 1979.-320 с.

30. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии.-М.: Наука, 1976.-500 с.

31. Климовский Д.Н., Стабников В.Н. Технология спирта.-М.: Пищепромиз-дат, 1960.-515 с.

32. Коган В.Б. Гетерогенные равновесия.-JI.: Химия, 1968.-427 с.

33. Коган В.Б. Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром.-M.-Jl.: Наука, 1966.-423 с.

34. Константинов E.H., Короткова Т.Г., Ачмиз Б.М. Моделирование процесса ректификации для непрерывных установок получения пищевого спирта // Известия вузов. Пищевая технология, 1996.-№ 5-6.-С.55-59.

35. Кравец Ю.М., Искра П.М., Рабинович Б.Д. Эффективность закрытого обогрева колонн брагоректификационного аппарата на спиртовых заводах // Ферментная и спиртовая промышленность, 1971.-№ 5.-С.24-27.

36. Кривчун А.Н., Соколовская А.И., Францишко C.JL Оптимизация работы установки для выделения сивушного масла из БРУ // Ферментная и спиртовая промышленность, 1986.-№ 5.-С.23-25.

37. Кривчун А.Н., Соколовская А.И., Францишко C.JI. Установка для перегонки сивушного масла // Ферментная и спиртовая промышленность, 1987.-№ 2.-С.21-23.

38. Кузнечиков В.А., Берлин М.А., Гаврилова В.П. Моделирование газоперерабатывающих производств как системы произвольной структуры // Сб. трудов «Переработка нефтяных газов».-Краснодар, 1979.-Вып.5.

39. Литвинова H.A. Математическое моделирование и совершенствование процессов и систем брагоректификации. Дисс. . канд. техн. наук, 05.18.12.-Краснодар, 2006, КубГТУ.-165 с.

40. Лызлова Р.В. Экспериментальное исследование фазовых равновесий в тройной системе н-бутиловый спирт изобутиловый спирт - вода при 760 мм. рт. ст. // Журнал прикладной химии, 1979.-52.-№ 3.-С.545.

41. Малежик И.Ф. Расчет фазового равновесия бинарных и многокомпонентных систем спиртового производства // Известия вузов. Пищевая технология, 1973 .-№ 2 .-С. 148-151.

42. Марийе Ш. Перегонка и ректификация в спиртовой промышленности,-М.-Л.: Снабтехиздат, 1934.-400 с.

43. Мариненко О.В. Разработка и математическое моделирование системы разделения нестандартных сивушных фракций брагоректификационных установок: Дис. . канд. техн. наук, 05.18.12.-Краснодар, КубГТУ, 2006.124 с.

44. Маринченко В.А. Метюшев Б.Д., Швец В.Н. Технология спирта из ме-лассы.-Киев: Вища школа, 1975.

45. Математическое моделирование при помощи электронно-вычислительной машины равновесия жидкость жидкость - пар многокомпонентных смесей / Бриль Ж.А., Мозжухин A.C., Петлюк Ф.Б. и др. II Журнал физической химии, 1973.-Т. 47.-№ 11.-С.2771-2773.

46. Матюша А.Г., Егоров A.C., Петровская М.В. Исследование баланса эфи-ров, альдегидов и кислот при брагоректификации спирта, вырабатываемого из патоки // Труды УкрНИИСП, 1964,-Вып. IX.-М: Пищевая пром-сть, 1964.-С-44-50.

47. Метюшев Б.Д. Фазовое равновесие между жидкостью и паром в тройной системе этанол вода - изобутанол // Известия вузов. Пищевая технология, 1960.-№ 4.-С.121-126.

48. Метюшев Б.Д. Фазовое равновесие между жидкостью и паром тройной системы этанол вода - пропанол // Известия вузов. Пищевая технология, 1963.-№ 4.-С.123-126.

49. Метюшев Б.Д. Влияние изоамилового спирта на летучесть этилового спирта в вводно-спиртовых смесях // Известия вузов. Пищевая технология, 1964.-№ З.-С.145-147.

50. Метюшев Б.Д., Петрова P.C. Уравнения для определения коэффициентов испарения и ректификации изоамилового спирта // Известия вузов. Пищевая технология, 1963.-№ 4.-С.127-133.

51. Моделирование колонных аппаратов / В.В. Кривошеина, E.H. Константинов, В.А. Кузнечиков и др. // Химическая технология, 1978.-№ 4.-С.25-26.

52. Моделирование фазового равновесия и ректификации в гетерогенной системе вода спирты С2 - С5 / Ковальчук В.П., Артюхов В.Г., Ровный В.Б. и др. // Известия вузов. Пищевая технология, 1986.-№ 4.-С.118-119.

53. Мотыль Д.Н., Волин Ю.М., Островский Г.М. Структурный анализ больших химико-технологических схем // Теоретические основы химической технологии, 1981.-Т.15.-№ 2.-С.232-245.

54. Никитина С.Ю. Разработка методов расчета и совершенствование процессов брагоректификации с целью получения высокоочищенного этилового спирта. Автореф. канд. . техн. наук, Воронеж, 1999, ВГТА.-16 с.

55. Николаев А.П. Оптимальное проектирование и эксплуатация брагорек-тификационных установок.-М.: Пищевая промышленность, 1975.

56. О балансе головных примесей при ректификации спирта / Г.Л. Виснев-ская, А.С. Егоров, А.И. Скирстымонский и др. // Известия вузов. Пищевая технология, 1961.-№ З.-С.143-146.

57. Островский Г.М., Волик Ю.М. Моделирование сложных химико-технологических схем.-М.: Химия, 1975.-312 с.

58. Островский Г.М. Проблемы моделирования сложных химико-технологических систем. Дополнение редактора к кн. Кроу К., Гамилец А., Хоф-мак Т. и др. Математическое моделирование химических производств.-М.: Мир, 1973.-391 с.

59. Перелыгин В.М. О гидроселекции // Ферментная и спиртовая промышленность, 1970.-№ 1.-С.7-10.

60. Перелыгин В.М. Физико-химические основы расчета и проектирования брагоректификационных аппаратов в спиртовой промышленности: Дис. . докт. техн. наук.-Краснодар, КПИ, 1970.-367 с.

61. Перелыгин В.М., Богданов Ю.П., Салов И.Ф. Об эффекте пастеризации спирта // Ферментная и спиртовая промышленность, 1979.-№ 3.-С.26-28.

62. Перелыгин В.М., Волков А.Г. Равновесие жидкость пар в системах этанол - изоамилацетат и этанол - вода - изоамилацетат // Ферментная и спиртовая промышленность, 1971.-№ 1.-С.15-17.

63. Перелыгин В.М., Никитина С.Ю., Глянцев Н.И. Применение закрытых колонн для получения ректификованного спирта повышенного качества //Известия вузов. Пищевая технология, 1998.-№ 1.-С.65-66.

64. Перелыгин В.М., Никитина С.Ю., Порохова H.A. Оценка гидроселекции в эпюрационных колоннах // Известия вузов. Пищевая технология, 2003.-№ 4.-С.74-77.

65. Перелыгин В.М., Погорелова М.В. Расчет коэффициентов испарения микропримесей спирта-сырца // Ферментная и спиртовая промышленность, 1972.-№ 5.-С.5-9.

66. Перелыгин В.М., Погорелова М.В. Метод расчета фазовых равновесий жидкость пар в многокомпонентных системах из этанола, воды и легколетучих примесей // Известия вузов. Пищевая технология, 1973.-№ 1.-С.109-113.

67. Перелыгин В.М., Погорелова М.В. Использование интерполяционных уравнений с ограниченным числом констант для расчетов фазовых равновесий жидкость пар в многокомпонентных системах // Известия вузов. Пищевая технология, 1977.-№ 6.-С.119-122.

68. Перелыгин В.М., Ремизов Г.П. Об оптимальном положении питательной тарелки эпюрационной колонны // Ферментная и спиртовая промышленность, 1973.-№7.-С.10-13.

69. Перелыгин В.М., Салов И.Ф. Расчет эпюрационных колонн с боковым отводом продуктов // Ферментная и спиртовая промышленность, 1979.-№ 6.-С.26-28.

70. Перелыгин В.М. Сунцов Ю.К., Богданов Ю.П. Температура кипения и состав насыщенного пара бинарных систем спиртового производства // Известия вузов. Пищевая технология, 1979.-№ 4.-С.138-140.

71. Перелыгин В.М., Шаденкова Н.С. Равновесие жидких фаз в системе изо-бутиловый спирт вода - н-пропиловый спирт // Известия вузов. Пищевая технология, 1979.-№ 1.-С.40-42.

72. Переработка мелассы на спирт и другие продукты по безотходной технологии / Под ред. П.В. Рудницкого.-М.: АГРОПРОМИЗДАТ, 1985.

73. Платонов В.М., Берго Б.Г. Разделение многокомпонентных смесей.-М.: Химия, 1965.

74. Порохова Н.А. Повышение качества и увеличение выхода ректификованного спирта в системе брагоректификации. Автореф. дисс. . канд. техн. наук.-Воронеж, 2003.-16 с.

75. Праусниц Дж. Машинный расчет парожидкостного равновесия многокомпонентных смесей.-М.: Химия. 1971.-216 с.

76. Равновесие жидкость пар системы этанол - вода под атмосферным давлением / Процюк Т.Б., Метюшев Б.Д., Девятко В.И. и др. // Известия вузов СССР. Пищевая технология, 1969.-№ 1.-С.129.

77. Равновесие жидкость пар в системе этанол - вода - н-пропанол - изо-бутанол - изоамилол / Харин С.Е., Перелыгин В.М., Погорелова М.В. и др. // Труды Воронеж, технолог, ин-та, 1971.-19.-№ 2.-С.55.

78. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей.-JI.: Химия, 1982.-591 с.

79. Смирнова Н.А. Молекулярные теории растворов.-Л.: Химия, 1987.-336 с.

80. Способ выделения сивушного масла на брагоректификационных установках / Ковальчук В.П., Артюхов В.Г., Безсонова Н.И. и др. // Ферментная и спиртовая промышленность, 1981.-№ 3.-С.7-9.

81. Справочник работника спиртовой промышленности (производство спирта из мелассы) / Рудницкий П.В., Коваленко А.Д., Раев З.А. и др. // Под ред. П.В. Рудницкого.-Киев, TEXHIKA, 1972.-196 с.

82. Стабников В.Н. Новое в области ректификации спирта.-М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1967.-35 с.

83. Стабников В.Н. Перегонка и ректификация этилового спирта.-М.: Пищевая промышленность, 1969.-456 с.

84. Стабников В.H. Николаев А.П., Манделыптейн M.JL Ректификация в пищевой промышленности.-М.: Легкая и пищевая промышленость,1982.-232 с.

85. Стабников В.Н. Ройтер И.М., Процюк Т.Б. Этиловый спирт.-М.: Пищевая промышленность, 1976.-272 с.

86. Стабников В.Н., Харин С.Е. Теоретические основы перегонки и ректификации спирта.-М.: Пищепромиздат, 1951.-220 с.

87. Суходол В.Ф., Мальцев П.М. Исследование равновесия двух жидких фаз в системе сивушное масло этанол - вода // Известия вузов. Пищевая технология, 1961 .-№ 2.-С. 114-121.

88. Суходол В.Ф., Приходько JI.H. Примеси этилового спирта и их удаление при брагоректификации (обзор) // Известия вузов. Пищевая технология,1983.-№ 5.-С.23-28.

89. Термодинамика равновесия жидкость пар / А.Г. Морачевский, Г.Л. Куранов, И.М. Балашова и др.-Под ред. А.Г. Морачевского.-Л.: Химия, 1989.

90. Технология спирта / Под ред. В.А. Смирнова.-М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.-416 с.

91. Технология спирта / Яровенко В.Л., Маринченко В.А., Смирнов В.А., и др. / Под ред. д-ра техн. наук, проф. В.Л. Яровенко.-М.: Колос, 1999.464 с.

92. Умрихин Е.Д. Математическое моделирование массообмена при ректификации многокомпонентных спиртовых смесей в малогабаритных установках. Дисс. . канд. техн. наук, 05.18.12.-Краснодар, 2000, КубГТУ.-166 с.

93. ЮО.Устюжанинова Т.А. Совершенствование и математическое моделирование системы разделения эфиро-альдегидной фракции брагоректифика-ционных установок. Дисс. . канд. техн. наук, 05.18.12.-Краснодар, 2005, КубГТУ.-135 с.

94. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2-х кн. / Под ред. B.C. Бескова: Пер. с англ.-М.: Мир, 1989.

95. Ю2.Фертман Г.И., Семеновская В.Е. Разгонка сивушного масла для получения высших спиртов // Спиртовая промышленность, 1962.-№ 3.

96. Фракционирование сивушного масла / Березникова Д.С., Григоревс-кая Л.Г., Артюхов В.Г. и др. // Ферментная и спиртовая промышленность, 1976.-№ 6.-С.11-12.

97. Ю4.Фридт A.A. Математическое моделирование процесса замкнутой ректификации многокомпонентных спиртовых смесей. Дисс. . канд. техн. наук, 05.18.12.-Краснодар, 2001, КубГТУ.-168 с.

98. Ю5.Харин С.Е., Перелыгин В.М. Об эффекте эпюрации // Известия вузов. Пищевая технология, 1968.-№ 2.-С. 133-140.

99. Юб.Харин С.Е., Перелыгин В.М., Смирнов B.C. О выделении метанола в эпюрационной колонне // Ферментная и спиртовая промышленность, 1971.-№ 8.-С.11-13.

100. Цыганков П.С. К анализу работы эпюрационной колонны в случае подачи воды на ее верхнюю тарелку // Известия вузов. Пищевая технология, 1962.-№ 2.

101. Цыганков П.С. Новое в ректификации этилового спирта.-М.: ЦНИИ-ТЭИпищепром, 1973.-43 с.

102. Цыганков П.С., Малежик И.Ф. Влияние концентрации питания на режим ректификационной колонны // Известия вузов. Пищевая технология, 1964.-№ 2.-С.110-113.

103. Ю.Цыганков П.С., Цыганков С.П. Руководство по ректификации спирта.-М.: Пищепромиздат, 2001.-400 с.

104. И.Цыганков П.С., Шиян П.Л. Выделение примесей спирта за счет пастеризации // Ферментная и спиртовая промышленность, 1975.-№ 4.-С.9-10.

105. Эффективность выделения примесей на верхних тарелках концентрационных колонн / В.Г. Артюхов, Д.С. Березникова. Г.В. Дубенко и др. // Ферментная и спиртовая промышленность, 1977.-№ 5.-С.25-27.

106. Abrams D.S., Prausnitz J.M. Statistical Thermodinamics of Liquid Mixtures: A New Expression for the Exsess Gibbs Energy of Partly or Completely Miscible System // A.I.Ch.E Journal, 1975.-Vol.21 .-P. 116-128.

107. Anderson T.F., Prausnitz J.M. Application of the UNIQUAC Equation to Calculation of Multicomponent Phase Equilibria // Ind. Eng. Chem. Proc. Dec. Dev.-1978.-Vol.17,- № 4.-P.552-567.

108. Fredenslund Aa., Gmehling J. Rasmussen P. Vapor-Liquid equilibria using UNIFAC group contribution method. Ameterdam ets.: Elsevier, 1977.-380 p.

109. Fredenslund Aa., Jones R.L., Prausnitz J.M. Group Contribution Estimation of Activity Coefficients in Nonideal Liquid Mixtures // A. I.Ch.E Journal., 1975.-Vol.21.-№ 6.- P.l086-1099.

110. Guggenheim T.A. Mixtures // Clarendon Fress, Oxford (1952).

111. Himmelblan D.M. Bishoff K.B. Process Analysis and Simulation.-New York: John Wiley & Sons, 1968.-389 p.

112. Hirata M.S., and Nagahama. Computer-aided Data Book of Vapor Liquid Equilibria. Elsever, Amsterdam /1975/.121 .Kirshbaum E. Destillir und Rektifizier technick.-Berlin, 1961.

113. Konstantinov Eu.N. Korotkova T.G, Achmiz B.M. Effect of multicomponent mass-transfer on the rectification calculation with allowance to heat balance // The First European Congress Chemical Engineering Florence (Italy) May 4-7, 1997. Event 601 ofEFCE.

114. Motard R.L., Shacham M., Rosen E.M. Steady state chemical process simulation // A.I.Ch.E Journal, 1975.-Vol.21-№ 3.

115. Parag A. Gupte, Ronald P. Danner Prediction of Liquid Liquid Equilibria with UNIFAC: A Critical Evaluation // Amer. Chem. Soc.-Vol.26.-№ 10.-1980.-P.2036-2042.

116. Prausnitz J.M. Anderson T., Grens E., Eckert C., Hsieh R., O'Connell J. Computer Calculations for Multicomponent Vapor-Liquid and Liquid-Liquid Equilibria. Prentice Hall, 1980.

117. Renon H., Prausnitz J.M. Local Composition in Thermodinamic Exess Functions for Liquid Mixtures //A.I.Ch.E Journal., 1968.-Vol.l4.-№ 1.- P. 135-144.