Обоснование и разработка технологии совмещенного производства абсолютированного спирта и биоэтанола - Автореферат

Спирт этиловый абсолютированный крепостью не менее 99,7 % об., получаемый из зерна злаковых культур на предприятиях пищевой промышленности, считается сырьем высшего качества, широко используется в медицине и парфюмерно-косметической промышленности. Этиловый абсолютированный спирт, получаемый из зернового сырья для нужд медицинской и парфюмерно-косметической промышленности, предназначенный для непосредственного взаимодействия с организмом человека, получают азеотропной ректификацией. Поэтому обоснование и разработка совмещенной технологии производства абсолютированного спирта и биоэтанола представляют актуальную задачу, которая может быть решена на основе теоретических и экспериментальных исследований, математического моделирования сложных химико-технологических систем и структурно-параметрической оптимизации. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и региональных инвесторов в рамках грантов РФФИ «Обоснование термодинамических основ и разработка новых технологических способов переработки водно-спиртовых и углеводородных смесей с оптимальными параметрами получения биотоплива» (проект № 08.08.99134) и «Обоснование и теоретическое обеспечение энергосберегающего, экологически безопасного производства из зернового сырья пищевого спирта глубокой очистки путем совмещения стадий разваривания и брагоректификации с выпариванием барды, использования инновационного квазистационарного процесса ректификации, совмещенного с тепловым насосом, и переработки сивушных масел с выделением многокомпонентного гетероазеотропа» (проект № 11-08-96507-р_юг_ц). разработать инновационную технологию совмещенного производства абсолютированного спирта и биоэтанола из бражки, выработанной из зерна злаковых культур;В соответствии с поставленными целью и задачами в качестве объектов исследований использовали полученные на стендовой ректификационной установке периодического действия абсолютированный спирт и биоэтанол. Для теоретического исследования и получения экспериментальных данных методом постепенной перегонки были взяты чистые компоненты: этанол 96,7 % об. по ГОСТ Р 51652-2000, н-гексан по ТУ 2631-003-05807999-98 и дистиллированная вода по ГОСТ 6709-72. Для экспериментального исследования закономерностей разделения смеси «этанол-вода-н-гексан» методом периодической ректификации с получением абсолютированного спирта и биоэтанола взяты ректификованный спирт, полученный из спирта-сырца ОАО АПФ «Фанагория», выработанного из зерна злаковых культур, и н-гексан, полученный по ТУ 2631-003-05807999-98.Перегонку вели непрерывно, измеряя температуру кипения кубового остатка и дважды накапливая по 50 см3 конденсата паров (таблица 2). Таблица 3 - Результаты хроматографического анализа составов легкой и тяжелой фаз и кубового остатка, полученных при расслаивании при 20 ?С Полученная зависимость температуры кипения смеси «этанол - гексан - вода» от количества кубового остатка (рисунок 1) имеет необычный вид. Известная кривая при перегонке смеси «этанол - вода» качественно не согласуется с полученными экспериментальными данными (рисунок 1, кривая 3). На третьем участке изменение температур кипения являлось характерным для бинарной смеси «этанол - вода» и процесс шел по грани бинарной смеси «этанол - вода».Обоснована и разработана инновационная технология совмещенного производства абсолютированного спирта и биоэтанола из ректификованного спирта, полученного из зерна злаковых культур, предусматривающая совместную переработку спиртовых и углеводородных смесей и прямое использование дистиллята дегидратационной колонны в биоэтаноле. Теоретическим и экспериментальным исследованием постепенной перегонки смеси «этанол-вода-н-гексан» установлено, что зависимость температуры ее кипения от количества отобранного дистиллята имеет вид, характерный для расслаивающихся систем и удовлетворительно описывается разработанной математической моделью при использовании параметров энергетического взаимодействия модели NRTL. Разработана математическая модель идеальной гетероазеотропной ректификации и метод определения концентрационных областей, обеспечивающих получение продуктов заданного качества при разделении расслаивающихся жидких смесей.