В.Н.Стабников, Перегонка и ректификация этилового спирта,

Издательство «Пищевая промышленность», Москва,1969

Одним из существенных недостатков азеотропного метода обезвоживания этилового спирта является то, что в абсолютном обезвоженном спирте, полученном по этому методу, всегда содержится некоторое количество дегидранта. Поэтому азеотропный метод непригоден в тех случаях, когда требуется получить вполне чистый абсолютный обезвоженный этиловый спирт.

Для получения химически чистого абсолютного обезвоженного спирта Л. Л. Добросердовым [1] разработан метод солевой дегидратации.

Принцип метода изложен Марийе [4] и заключается в том, что обезвоживаемую водно-спиртовую смесь в виде пара направляют в ректификационной колонне навстречу стекающему по тарелкам раствору соли в абсолютном спирте.

Марийе отмечает, что в качестве растворяемого вещества могут быть использованы: уксуснокислый калий, хлористый кальций, едкий натр, хлористый цинк. Марийе отметил практическую целесообразность этого метода, который, однако, не получил широкого распространения, хотя и привлекал внимание исследователей [9].

И. Н. Ципарис [10] в ряде работ разработал теорию и практику процесса экстрактивной ректификации с применением солей в качестве разделяющих агентов.

Л. Л. Добросердов провел глубокое теоретическое исследование влияния солей на равновесие в тройных системах вода — этанол — соль [11, 12, 13, 14, 15].

Для исследования им был использован прибор, основанный на циркуляционном принципе.

Исследованию был подвергнут ряд систем, причем третьим компонентом являлись следующие соединения: хлористый кальций, уксуснокислый калий, уксуснокислый натрий, хлористый цинк, азотнокислый кальций.

Установлено, что прибавление соли к системе, состоящей из двух взаимнорастворимых жидких компонентов, ведет к смещению равновесной кривой. При этом в паровую фазу переходит больше того компонента, в котором соль менее растворима. При разделении азеотропов солевым методом лучшие показатели имеет та соль, которая дает наиболее положительное отклонение от закона Рауля с более летучим компонентом и наиболее отрицательное отклонение — с менее летучим.

Из исследованных Добросердовым солей наилучшие разделяющие способности показал хлористый кальций.

На рис. XIII—4 показана кривая равновесия системы этанол— вода при нормальном давлении (нижняя кривая) и кривая равновесия той же системы в присутствии растворенного в хлористого кальция. Количество хлористого кальция взято из расчета 10 г/100 мл исследуемого раствора.

Из рассмотрения рис. XIII—4 видно, что в присутствии хлористого кальция азеотропная точка исчезает. Обогащение паровой фазы идет при всех концентрациях этилового спирта в жидкой фазе. Следует отметить также, что в присутствии хлористого кальция обогащение паровой фазы этиловым спиртом

идет значительно интенсивнее, чем без него. Аналогичное, но более слабое действие оказывают и некоторые другие соли. Так, на рис. XIII—5 показано смещение кривой равновесия в системе этанол — вода — уксусный калий. Содержание уксуснокислого калия было 1 г-моль на 1 л жидкой смеси. Здесь также наблюдается исчезновение азеотропной точки, но эффект увеличения летучести спирта несколько меньший, чем в случае хлористого кальция.

Солевой метод обезвоживания спирта был исследован Добросердовым в ректификационной колонне, изображенной на рис. XIII—6.

Установка состоит из куба 1, колонны 2 с 50-ю одноколпачковыми тарелками, дефлегматора 3, холодильников-конденсаторов 4 и 5, разделителя 6, солевого питателя 7, сборника 8 для поступающего на обезвоживание спирта. Сосуд 9 служит регулятором подачи воды. Нагревается куб электрической плиткой 17.

Емкость куба 16,5 л, высота колонны вместе с дефлегматором 3050 мм, а диаметр ее 80 мм. Производительность колонны 1 л ректификата в час. Аппарат работал как непрерывно действующий.

Абсолютирование спирта этом аппарате протекает следующим образом. Раствор, поступающий на абсолютирование, сборника 8 подается через капельницу 11 на 27-ю (сверху) тарелку. Лютер отводится через гидрозатвор 15. Флегма, возвращаемая из дефлегматора, делится на два потока; один из них направляется в колонну, второй — в солерастворитель 7, куда загружают мелко раздробленный хлористый кальций, флегма, поступая снизу, растворяет хлористый кальций и в виде раствора поступает в аппарат на 6-ю сверху тарелку.

Так как флегма представляет собой по составу абсолютный спирт, то это значит, что в колонну поступает раствор хлористого кальция в абсолютном спирте. Этот раствор содержит также взвешенные частицы хлористого кальция, которые в дальнейшем, поступая в колонну, растворяются в водно-спиртовой жидкости.

Абсолютный спирт отбирается в жидкой фазе с 14-й (сверху) тарелки. Крепость его составляет 99,95—99,97% об. Полученный таким методом спирт не содержит примесей и является химически чистым продуктом.

Этот же аппарат был использован Добросердовым для получения абсолютного спирта из сырца и из гидролизного спирта при одновременном отборе головных продуктов.

Опыты показали, что и при этих условиях солевое обезвоживание дает возможность получить Абсолютный (безводный) спирт высокого качества.

Следует отметить, что сдвиг кривой равновесия для системы этанол—вода в присутствии соли весьма благоприятно отражается на эффективности тарелок колонны. Число теоретических контактов, необходимых для проведения процесса ректификации, снижается в 4—5 раз. Присутствие соли благоприятно влияет также и на процесс выделения примесей. Это обстоятельство сказывается на расходе пара, так как флегмовое число при солевой ректификации может быть значительно снижено.

Подсчеты, проведенные Добросердовым, показывают, что солевой метод дает значительную экономию в расходе пара.

Так, при получении обычного ректификата, согласно подсчетам, расход пара уменьшается на 25% за счет сдвига кривой равновесия и уменьшения флегмового числа.

При обезвоживании спирта солевым методом, согласно теоретическим расчетам, расход пара не будет превышать расхода его на получение ректификата обычным способом.

Расход хлористого кальция составляет 0,1—0,2 кг на 1 дал поступающей водно-спиртовой смеси. Раствор легко регенерировать выпариванием в многокорпусной выпарной установке и последующим высушиванием. Так как хлористый кальций является отходом некоторых производств, то может быть целесообразным не подвергать его регенерации. Все изложенное говорит о перспективности солевого метода получения абсолютного спирта и его конкурентноспособности с азеотропным методом обезвоживания [15].

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Добросердов Л. Л. Труды Ленинградского технологического института пищевой промышленности. Т. XV, 1958.

2. Ошмян О.Е. Труды ВНИИСПа. Вып. 10, 1953.

3. Раt а гt. Zeitschrift fur spiritusindustrie, N 45, 1936.

4. Марийе Ш. Перегонка и ректификация в спиртовой промышленности Снабтехиздат, 1934.

5. Фремель В. Б. «Спиртовая промышленность», 1936, № 7.

6. Вовк Е. А. Получение абсолютного спирта азеотропным методом. Кандидатская диссертация, 1941.

7. Gunitian H., Chemie et Industrie , N 3, 1926.

8. Гладилин Н. И. Руководство по ректификации спирта. Пищепромиздат, 1952

9. Лонгинов Б. и Дзиркан В. Журнал прикладной химии. Т VII Вып. 4, 1954.

10. Ципарис И. Н. Исследование процесса экстрактивной ректификации с применением солей в качестве разделяющих агентов, Ленинград. Автореферат диссертации, 1966.

11. Добросердов Л. Л., Ильина В. П. Труды Ленинградского технологического института пищевой промышленности. Т. XIV, 1958.

12. Д о б р осе р до в Л. Л., Ильина В. П. Труды Ленинградского технологического института пищевой промышленности. Т. XII, 1956.

13. Д о б р о с е р д о в Л. Л. Разделение азеотропных смесей методом солевой ректификации. Автореферат диссертации. КТИПП, 1959.

14. Ципарис И. Н. Сборник данных о влиянии солей на фазовое равновесие между жидкостью и паром. Изд. Литовской академии с. х. наук, 1966.

15. Ципарис И. Н., Добросердов Л. Л., ,К о г а н В. Б, Солевая ректификация. Изд-во «Химия». Л., 1969.

Назад, на главную страницу