На главную страницу

Получение абсолютного этилового спирта

Абсолютирование спирта растворами солей. Солевое обезвоживание этилового спирта

Молекулярные сита для обезвоживания этилового спирта на основе цеолита

Обезвоживание этилового спирта азеотропным методом с помощью бензола

Выход спирта, учет и хранение

Производство ЭтилТретБутиловогоЭфира ETBE без использования изобутилена

Производство биоэтанола

Производства этанола в США

Сравнение стоимости производства этанола в США и Германии

Производство Био-дизеля из спирта

ГОСТ на спирт

ВЫХОД СПИРТА, ЕГО УЧЕТ И ХРАНЕНИЕ

 

ВЫХОД СПИРТА

Под выходом спирта понимают количество его в декалитрах, получаемое из 1 тонны сбраживаемых углеводов сырья (крахмала, сахара) в пересчете на крахмал.

 

Теоретический выход спирта. Теоретический выход спирта вычисляют по уравнению спиртового брожения

С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2С02 + 28ккал.

180,1      92,1          88

Из 100 кг гексоз должно получиться 51,14 кг безводного спирта и 48,86 кг углекислого газа. При относительной плотности спирта d420 = 0,78927 теоретический выход его составит 51,14 : 0,78927 = 64,79 л, или 64,79 дал из 1 тонны гексоз.

 

Согласно уравнению спиртового брожения сахара

С12Н22О11 + Н20 = 4С2Н5ОН + 4С02

          342,2                  184,2

при сбраживании 100 кг сахарозы должно получиться спирта (184,2-100) : 342,2 = 53,82 кг, или 68,20 литров, а из 1 тонны сахарозы - 68,20 дал, т.е. 682,0 литров спирта.

 

Выход спирта из крахмала увеличивается пропорционально от­ношению молекулярных масс глюкозы и крахмала:

6Н1005) n + п Н20 = п С6Н12О6.


162,1           180,1

 

Отсюда теоретический выход спирта из 1 тонны крахмала будет ра­вен (180,1 : 162,1) 64,79 = 71,98 дал.

          

Коэффициент для пересчета сахарозы в условный крахмал: 324,9 : 342,2 = 0,95.

 

 

Потери сбраживаемых углеводов и спирта. Потери в производстве склады­ваются из механических и технологических. Механические потери спирта вызваны неис­правностью оборудования или недосмотром обслуживающего персонала и могут быть на всех стадиях производства. К механическим потерям относятся рассыпа­ние зерна и картофеля при перевозках, утечка полупродуктов производства и спирта через неплотности во фланцевых соединениях трубопроводов, через саль­ники насосов и запорную арматуру, потери полупродуктов производства при мой­ке технологического оборудования, испарение спирта через фланцы ректификационных колонн, дефлегматоров, конденсаторов, холодильников и т.п.

Меры устранения механических потерь вполне понятны и не нуждаются в пояснении.

Технологические потери спирта обусловлены самой сущностью процессов спиртового производства, имеют скрытый характер и могут быть выявлены только при постадийном учёте производства и химико-технологическом контроле на каждом участке.

Чем совершеннее технология и оборудование спиртового производства, тем меньше потери сбраживаемых углеводов и спирта и, следовательно, больше практический выход приближается к теоретическому.

Таким образом, на величину фактического выхода спирта влияет:

  • 1). Количество крахмала содержащегося в зерне,

  • 2). Величина производственных потерь в процессе переработки зерна на спирт.

  

Потери при подготовка сырья к брожению. Потери при мойке картофеля вследствие повреждения и проскакивания мелких клубней через решетку прини­мают не более 0,1%. Потери крахмала при измельчении зерна не должны пре­вышать 0,3% от содержания крахмала в сырье.

Потери сбраживаемых углеводов в процессе водно-тепловой обработки крахмалсодержащего сырья в связи со сложностью их учета включа­ют в неопределяемые потери.

При подготовке мелассы к брожению потерь не должно быть.

Потери при солодоращении. Потери сбраживаемых углеводов на этой стадии технологии не должны превышать 16% от крахмала солодовенного зерна, или 1,2% от всего крахмала, введенного в производство (см. главную страницу сайта, в которой из­ложены и меры по снижению потерь).

Потери при брожении. Потери при сбраживании складываются

  • траты углеводов на образование биомассы дрожжей и вторичных продуктов бро­жения,

  • трат из-за нарастания кислотности бражки и углеводов, оставшихся несброженными,

  • трат углеводов сырья затраченных на образование спирта, но уносимого из бражки диоксидом углерода.

При переработке крахмалсодержащего сырья в спирт траты сбраживаемых углеводов на синтез биомассы дрожжей принимают равными 1,5%, на образование глицерина — 2,5%, а всего — 4%;

При переработке мелассы в спирт траты на синтез биомассы дрожжей составляют 1,8—4,0%, на образование вторичных продуктов — 3,8—5,8%, всего — 5,6—9,8%. Величина их зависит от многих условий, подробно рассмотренных на главной странице.

 

Количество несброженных углеводов - истинный отброд - является интегральным показателем работы спиртового завода, так как отражает правильность не только процесса брожения, но и всех предшествующих ему стадий технологии. ВНИИПрБ на ос­новании разработанного им антроново-колориметрического метода определения сбраживаемых углеводов в бражке предложил следующую оценку работы спиртовых заво­дов по этому показателю (в г/100 мл): истинныйй отброд 0,25 и менее — отличная работа спиртзавода; 0,25—0,35 — хо­рошая; 0,35—0,45 — удовлетворительная; более 0,45 — неудовлетворительная. Определение видимой плотности зрелой бражки - видимый отброд - используют лишь в целях ориен­тировочного оперативного контроля процесса брожения.

При переработке мелассы потери несброженного сахара по отношению к са­хару, введенному в производство, П 1 определяют по формуле (в %):

 

П 1 = C · 100 / C+1,543а+0,45 D

 

где С — содержание несброженного сахара в меласспой бражке, г/100 мл; 1,543 — коэффициент перевода полученного спирта в израсходованный сахар; а — содер­жание спирта в бражке, об.%; Dнарастание кислотности, град.

 

 

По данным УкрНИИСПа, содержание несброженного сахара в зрелой бражке, определенное резорциново-колориметрическим методом, не должно быть более 0,30 г/100 мл, или 2,5% по отношению к введенному в производство сахару.

 

Нарастание кислотности в процессе сбраживания зерно-картофельного сусла не должно превышать 0,2°. При большем нарастании величину потерь сбраживаемых углеводов определяют по формуле (в %)

П2=4,5МV • 100 / К,

где 4,5 — коэффициент, учитывающий траты сбраживаемых углеводов при нарастании кислотности на 1°, кг/м3; М — сверхнормативное нарастание кислотности, град; V — объем бражки в бродильном аппарате, м3; К. — количество сбраживае­мых углеводов, введенное в бродильный аппарат, кг.

Повышенная кислотность зрелой бражки свидетельствует об инфицированности.

 

Потери спирта с газами брожения принимают равными 0,8%. При наличии герметически закрытых бродильных аппаратов и спиртоловушек потери не долж­ны превышать 0,2%.

Потери спирта при выделении его из бражки и очистке на установке ректификации были рассмотрены на главной странице.

Потери спирта при перегонке бражки П3 (в %) могут быть вычислены по формуле

 

П3 = 100 АnmV / К,

где А—содержание спирта в барде, кг/м3; n — коэффициент для перевода массовых процентов спирта в крахмал, равный 1,852; m — коэффициент разбавления бражки при перегонке, приблизительно равный для одноколонных установок 1,15, для двухколонных — 1; V — объем бражки в бродильных аппаратах за сутки, м3; К — количество крахмала, соответствующее объему перегоняемой бражки, кг.

Неопределяемые потери сбраживаемых углеводов при переработке зерно-картофельного сырья представлены главным образом сахаром, разложившимся при разваривании; при переработке мелассы — они представлены сахаром, разложившимся при стерилизации и затраченным на образование спирта, увлеченного воздухом в дрожжегенераторах. Неопределяемые потери на мелассно-спиртовых заводах составляют 0,5—0,6%.

Приказом Минпищепрома СССР № 224 от 22/VШ 1970 г. были установлены нор­мы выхода спирта-сырца из 1 тонны крахмала в зависимости от вида сырья (табл.1).

Приведенные нормы выхода спирта распространяются на периодическое и непрерывное производство спирта из мелассы и на любое из зерно-картофельного «сырья с учетом надбавок на герметическое закрытие бродильных аппаратов и установку спиртоловушек.

 

 


 

Таблица 1

 

 

Сырье

 

 

Выход спирта из 1 тонны крахмала

(в дал) при производстве

 

периоди-

ческом

 

полунепре-

рывном

 

непрерыв-

ном

 

Картофель

Кукуруза

Рожь

Пшеница

Ячмень

Овес и чумиза

Просо и гаолян

Гречиха

Вика, чечевица

Меласса (в пересчете на крахмал)

 

64,7

64,0

62,9

63,7

62,4

61,8

63,5

61,1

59,1

65,9

 

65,0

64,3

63,2

64,0

62,7

62,1

63,8

61,4

59,4

 

65,7

65,0

63,9

64,7

63,4

62,8

64,5

62,1

60,1

66,5

 

 

При внедрении технологических усовершенствований утверждены следующие надбавки к нормам выхода спирта (в дал на 1 тонну крахмала):

  • удлинение срока брожения до 72 ч — 0,8, в том числе за каждые 6 ч сверх 48 ч —0,2;
  • применение непрерывно-проточного или циклического способа брожения при сроке 60 часов (приравнивается к 72 часам периодического брожения) — 0,8;
  • осахаривание с вакуум-охлаждением — 0,1;
  • полная замена солода поверхностной культурой плесневых грибов — 0,3, час­тичная замена — 0,2.

Предельные нормы потерь при ректификации (табл. 48 и 49) исчислены при выработке спирта на ректификационных установках в процентах от взятого на ректификацию спирта-сырца, а при выработке на брагоректификационных уста­новках — в процентах от условного спирта-сырца.

При ректификации смешанного спирта потери исчисляются отдельно по каж­дому виду спирта-сырца.

 

 

 

Таблица 48

 

 

Среднесуточная производи­тельность установок, дал безводного спирта

 

Предельные потери при ректификации спирта

 

зерно-картофельного

 

мелассного

 

апрель-сентябрь

 

октябрь — март

 

апрель-сентябрь

 

октябрь — март

 

Спирт I сорта

До 500

От 500 до 1000

Более 1000

 

0,8

0,7

0,6

 

0,8

0,6

0,5

1,15

1,00

0,85

1,00

0,90

0,80

 

Спирт высшей очистки

До 500

От 500 до 1000

Более 1000

1,1

0,95

0,80

0,90

0,75

0,60

1,6

1,4

1,2

1,35

1,20

1,05


 

 

 

 

 


 



Предельные потери при получении ректификованного спирта экстра

 

Таблица 49

Среднесуточная производительность установки, дал безводного спирта

 

 

 

апрель — сентябрь

 

 

октябрь— март

 

 

До 500

От 500 до 1000

Более 1000

 

1,3

1,15

1,0

 

1,1

0,95

0,8

 

 

Практический выход спирта. Практический выход спирта мень­ше теоретического, так как часть сбраживаемых углеводов и обра­зующегося при брожении спирта теряется. Практический выход спирта колеблется от 81,5 до 93% от теоретического. Чем совер­шеннее технология и оборудование спиртового производства, тем меньше потери сбраживаемых углеводов и спирта и, следователь­но, больше практический выход приближается к теоретическому.

Практический выход находят на основании следующих данных производственного учета: масса переработанного сырья, содержа­ние в нем сбраживаемых веществ, содержание безводного спирта в зрелой бражке, объем, температура и относительная плотность по­лупродуктов, количество полученного безводного спирта. Если в результате переработки G т сырья, содержащего ∑% сбраживае­мых веществ, получено Q дал безводного спирта, то практический выход спирта из 1 тонны условного крахмала будет равен (в дал):

B = Q · 100 / G ∑.

При производстве спирта из мелассы в уравнение необходимо подставить содержание сбраживаемых сахаров, умноженное на ко­эффициент 0,95.

Практический выход спирта по отношению к теоретическому составит (в %)

В' = В · 100 / 71,98.

Суммарные потери сбраживаемых веществ и спирта будут равны (в %)

П =100 —В'.

Фактические потери при переработке, например, мелассы в спирт рассчитывают следующим образом.

Траты сахара на образование глицерина (в % к введенному в производство) равны

Г= 10000Б Г' • 1,394/Сах,

где Бколичество зрелой бражки, м3;

Г' — содержание глицерина в зрелой бражке, г/100 мл;

1,394 — количество сахарозы, расходуемое на образование 1 г глицерина, г;

Сахколичество переработанного сахара, кг.

 

Потери в виде несброженного сахара (в % к введенному в про­изводство) составляют

Н = 10000БН'/Сах,

где Н' содержание несброженного сахара в зрелой бражке, г/100 мл.

Потери спирта (в %) при выделении спирта из бражки П' рассчитывают по уравнению

П' = (Сп' — Сп)100 / ∑ 0,95-71,98

где Сп' —количество безводного спирта, содержащегося в зрелой бражке, дал; Спколичество безводного спирта в бражном дистилляте, дал.

Потери спирта с газами брожения принимают равными 0,16% от количества полученного безводного спирта.

На образование биомассы дрожжей и вторичных продуктов спиртового брожения, за исключением глицерина, расходуется са­хара (в %)

П" = П — (Г + Н + П'+V)

где V — потери спирта с газами брожения, %.

УЧЕТ И ХРАНЕНИЕ СПИРТА

Количество выработанного спирта учитывают в декалитрах, при­веденных к температуре 20°С, в пересчете на безводный спирт. Объем спирта измеряют с помощью контрольных снарядов, а также конических и цилиндрических мерников. Контрольные снаряды предназначены только для оперативного учета спирта, полученного на брагоректификационной установке за определенный промежу­ток времени. Снаряд измеряет объем прошедшего через него ректификованного спирта и одновременно показывает его крепость и объем безводного спирта. Показания контрольного снаряда верны при температуре спирта 20°С. В зависимости от температуры спирта отклонения от истинного количества безводного спирта могут достигать 1%.

Ректификованный спирт, головная фракция и сивушное масло поступают в спиртоприемное отделение, оборудованное спиртоприемниками прямоугольной или цилиндрической формы и коническими и цилиндрическими мерниками. Спиртоприемники рассчитаны на хранение одно- или двух суточной выработки спирта. Из них спирт подают в мерники, а затем — в спиртохранилище закрытого типа или в цистерны, расположенные на открытом воздухе.

Мерники спирта имеют первый класс точности и допускают погрешность между действительной и истинной вместимостью не бо­лее ±0,2%. Конические мерники, изготовляемые вмести­мостью 250—1000 дал, служат для измерения больших количеств, спирта, цилиндрический мерник — для измерения объе­мов спирта до 75 дал. Спиртоприемное отделение оборудуют двумя коническими и одним цилиндрическим мерником для учета спирта. Такими же мерниками учитывают и головную фракцию. Зная объем спирта при 20°С и крепость при той же температуре, вычисляют количество безводного спирта в данном объеме. Если температура спирта отличается от 20°С, то находят объем его при фактической температуре, а затем определяют истинную крепость спирта. По ис­тинной крепости спирта и его температуре, пользуясь специальной таблицей, находят множитель, на который надо умножить объем спирта при фактической температуре для определения объема со­держащегося в нем безводного спирта, приведенного к температу­ре 20°С.

Хранят спирт в металлических резервуарах объемом 100 — 4000 м3.

Спиртохранилище рассчитывают на 15—20-суточный запас спирта. Для оперативной передачи спирта из одного резервуара в другой во время ревизии склада и на случай ремонта одной из них устанавливают не менее двух цистерн.

Резервуары закрытого типа снабжают молниеотводами, уста­навливаемыми на крыше здания, резервуары открытого типа — молниеотводами и заземлителями.

Транспортирование, хранение и перекачки спирта вызывают потери, величина которых зависит от времени года, дальности перевозки, вида и объема тары, в которой спирт хранится или перевозится

Причина потерь спирта при хранении — «дыхание» резервуа­ров, вызываемое изменением температуры наружного воздуха, вследствие чего происходит движение газов через дыхательный клапан. Для уменьшения потерь спирта в закрытом складе поддерживают постоянную температуру, резервуары на открытом воздухе покрывают белой краской, а летом орошают холодной водой. Резервуары должны иметь минимальный незаполненный объем.

Аппараты для перевозки и транспортирования спирта

 



 


 


 


 

Hosted by uCoz