Извлечение метанола из спиртаА.Ю.Радостев,технический директор ООО «НПО ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ»Как ведет себя метанол в разных колоннах при разных режимах, в какой колонне БРУ следует его извлекать?Продолжим разговор об извлечении примесей на БРУ и рассмотрим метанол.Содержание метанола в спирте допускается в Люксе не более 0,03% об., в Альфе 0,003% об. или 237 мг/л и 23,7 мг/л соответственно.Рассмотрим варианты извлечения метанола по колоннам БРУ.Эпюрационная колонна.В эпюрационной колонне (ЭК) на степень извлечения метанола влияют следующие факторы:

1. 
   глубина гидроселекции.
   
2. 
   количество тарелок и их кпд.
   
3. 
   удельный расход пара на колонну.
   
4. 
   количество отбираемой головной фракции.
   
5. 
   рабочее давление в колонне.
   
6. 
   крепость бражного дистиллята.
   
7. 
   наличие кипятильника.
   

Глубина гидроселекции поставлена на первое место, поскольку в данном случае это самый важный фактор. Приведем частный случай для двухтысячного аппарата с эпюрационной колонной, имеющей 49 тарелок (с кпд 0,5) и кипятильник (рис. 1). На тарелку питания поступает бражной дистиллят крепостью 72 % об. Из конденсатора отбирают 5 % головной фракции, удельный расход пара на колонну - 12кг/дал. Рис. 1. Зависимость извлечения метанола в эпюрационной колонне от гидроселекцииКак видно из графика при полном отсутствии гидроселекции 80% метанола уходит из эпюрационной колонны с головной фракцией. Но уже при гидроселекции больше двух тонн, практически весь метиловый спирт переходит с эпюратом в ректификационную колонну. Таким образом, для извлечения метанола в эпюрационной колонне придется уменьшать гидроселекцию, увеличивая тем самым содержание в спирте изопропанола и ухудшая органолептику. Поэтому мы не рекомендуем этого делать. Извлекать метиловый спирт надо с не пастеризованным спиртом ректификационной колонны или с головной фракцией колонны окончательной очистки. Влияние остальных факторов не так велико как первого, поэтому в этой статье они рассматриваться не будут. Дополнительную информацию вы можете получить на нашем сайте www.npo-vt.narod.ruРектификационная колонна

---

Проведем анализ основных факторов, влияющих на извлечения метилового спирта в ректификационной колонне:Количество тарелок в зоне пастеризации и их кпд. Рассмотрим концентрацию метанола в ректификационной колонне, имеющей 84 тарелки (рис. 2), и колонне с 94 тарелками (рис. 3) при одинаковых режимах работы.Рис. 2. Концентрация метанола на тарелках ректификационной колонны при 84 тарелкахРис. 3. Концентрация метанола на тарелках ректификационной колонны при 94 тарелкахОказывается, что в обеих колоннах минимальная концентрация метанола достигается на 30-й тарелке, считая сверху. В данном случае она в 5,5 раз меньше чем его концентрация в эпюрате. Следовательно, при таких режимах работы оптимальное количество реальных тарелок в зоне пастеризации будет 30 (при расчетах принималось кпд тарелок – 0,5). Другими словами ограничением для уменьшения метанола в ректификационной колонне будет количество тарелок, так как спускать отбор спирта ниже по колонне нельзя до определенного значения – в спирте могут появиться промежуточные примеси. Удельный расход пара на колонну. При увеличении удельного расхода пара на ректификационную колонну, концентрация метанола в конденсаторе увеличивается, а в спирте падает (рис. 4).Рис. 4. Концентрация метанола в ректификате в зависимости от удельной тепловой нагрузки.Как видно из графика, снижение метанола в спирте с увеличением удельного расхода пара с 23 кг/дал до 30 кг/дал дает снижение метанола всего на 19 %. Более того, при увеличении тепловой нагрузки может происходить повышенный брызгоунос на верхних тарелках колонны и, следовательно, падение их кпд. А это уже приведет к обратному эффекту. Поэтому, казалось бы, нет никакого смысла увеличивать расход пара на ректификационную колонну. Но все же можно увеличивать нагрузку

---

, для того чтобы увеличить зону пастеризации. Другими словами, вести отбор спирта с более нижних тарелок; а для того, чтобы получать необходимую крепость и чистоту от промежуточных примесей, можно, в разумных пределах, увеличить удельный расход пара на ректификационную колонну.

Количество отбираемого непастеризованного спирта. Естественно, чем больше отбирается непастеризованного спирта, тем меньше метанола в ректификате. Другой вопрос, куда направляется непастеризованный спирт? Главный принцип здесь такой же как и для всех примесей - концентрация метанола в возвратных потоках не должна увеличиваться.

Рабочее давление в колонне. При уменьшении рабочего давления в колонне летучесть метилового спирта по сравнению с этиловым повышается (рис. 5). Но учесть это можно только при проектировании новой колонны.



Рис. 5. Концентрация метанола в зависимости от давления

Метанольная колонна

Когда мы говорим о метанольной колонне, подразумевается, что она работает в режиме эпюрации. Рассмотрим факторы, влияющие на извлечение метанола в этой колонне.

Количество тарелок и их кпд. С этим пунктом все ясно. Естественно, чем больше тарелок и больше их кпд, тем меньше будет содержание метилового спирта в ректификате.

Тарелка питания и количество отбираемой головной фракции. Для примера рассмотрим колонну с 39-ю тарелками (рис. 6). Удельный расход пара составляет 10 кг/дал, процент отбираемой головной фракции составляет 2 %.


Рис. 6. Концентрация метанола в зависимости от тарелки питания при отборе 2 % головной фракции
В данном случае наиболее оптимальной тарелкой питания является 16-ая, считая сверху. Но не случайно мы связываем зависимость тарелки питания и количество отбора головной фракции. При отборе 1 % головной фракции вместо 2 % оптимальной тарелкой питания является уже 19-ая (рис. 7):


Рис. 7. Концентрация метанола в зависимости от тарелки питания при отборе 1 % головной фракции
Следовательно, оптимальная тарелка питания завит от процента отбора головной фракции из конденсатора.

---

Рабочее давление в колонне. Для определения зависимости содержания метанола в ректификате от удельной нагрузки на кипятильник метанольной колонны приведем пример метанольной колонны, имеющей 39 тарелок, процент отбора головной фракции из ее конденсатора равен двум, тарелка питания – пятнадцатая, считая сверху (рис. 8):Рис. 8. Зависимость содержания метанола в ректификате от удельной нагрузки на кипятильник метанольной колонныКак видно из графика, при увеличении удельного расхода пара с 8 кг/дал до 12 кг/дал происходит более чем трехкратное снижения метанола в ректификате. И при нагрузке 12 кг/дал количество метилового спирта в ректификате по сравнению со спиртом, входящим в метанольную колонну, снижается более чем в 48 раз.Рабочее давление в колонне. С уменьшением рабочего давления в метанольной колонне, как и в ректификационной, расчет коэффициент летучести метилового спирта (рис. 9).Рис. 9. Содержание метанола в ректификате в зависимости от давления в метанольной колоннеПри снижении рабочего абсолютного давления в метанольной колонне с 2 атмосфер до 0,35 метанол в ректификате снижается в семь раз. Следовательно, при установке новой метанольной колонны необходимо ставить ее под разрежение.Выводы. Максимального снижения содержания метилового спирта в ректификате лучше добиваться в метанольной колонне, а не в ректификационной и тем более не в эпюрационной. Это выгодно и с точки зрения затрат на оборудование, так как увеличение тарелок в ректификационной колонне более дорогостоящее мероприятие, чем установка метанольной колонны, имеющей всегда меньший диаметр по сравнению с ректификационной. А для экономии пара и увеличения степени извлечения метилового спирта метанольная колонна ставится под разрежение. При этом она обогревается парами, выходящими из других колонн.Надписи на полях рисунков:Рис. 1. Отношение содержания метанола в эпюрате к содержанию его в бражном дистилляте

---

Вода на гидроселекцию, кг/чРис. 2. Номер тарелки, считая сверхуМассовые долиРис. 3. Номер тарелки, считая сверхуМассовые долиРис. 4. Содержание метанола в спиртеУдельная тепловая нагрузка на кипятильник ректификационной колонны, кг/далРис. 5. Содержание метанола в спиртеРабочее давление в колонне, атмРис. 6. Концентрация метанола в ректификатеТарелка питания, считая сверхуРис. 7. Концентрация метанола в ректификатеТарелка питания, считая сверхуРис. 8. Содержание метанола в ректификатеУдельная тепловая нагрузка на кипятильник метанольной колонны, кг/далРис. 9. Содержание метанола в ректификатеАбсолютное давление в колонне, атм

---

Смотрите также файлы

• Курсты Жмыс мамандыы 0709000 Пайдалы азбаларды байыту (кен байыту).docx

• Н. Н. Мошак должность, уч степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия.docx

• Закон не будет утверждён, в соответствии ст. 39 Конституции 1936 года закон считается утвержденным, если он принят обеими палатами Верховного Совета ссср простым большинством каждой.docx

• Практическая работа к теме 1 Ценности и их роль для человека и общества Изучение учебных материалов по теме.docx

• 1. Ксіптік даярлау,айта даярлау жне білікті арттыру блімінде ауіпсіздік занамасын оыту.docx