Дипломная работа: Модификация котельных топлив отходами спиртопроизводства

Сивушное масло (ГОСТ 17071-91) по внешнему виду - прозрачная жидкость, не мутнеющая при взбалтывании; цвет от светло-жёлтого до красно-бурого; запах свойственный сивушному маслу, без посторонних запахов; относительная плотность ≥ 0,837, показатель преломления ≥1,395; должно выдерживать пробу на чистоту с серной кислотой.

Отбор сивушной фракции обычно составляет 2...4 об. % от спирта, введенного в спиртовую колонну; содержание этилового спирта в ней 5...40 об. % и сивушного масла 10...45 %.

Процесс выделения сивушного масла водной экстракцией может быть организован по-разному: периодически или непрерывно, при однократном или многократном смешивании, при прямоточном движении воды и сивушного масла.

В практике брагоректификации наибольшее распространение получил способ многократной промывки. Верхний слой не отвечает требованиям стандарта на сивушное масло, следовательно, его необходимо вторично промыть водой.

В результате многократной промывки можно получить больший или, по крайней мере, тот же выход сивушного масла при меньшем расходе воды по сравнению с однократной. Еще более эффективна непрерывная противоточная экстракция. Следует предварительно декантировать гетерогенную сивушную фракцию и подвергать промывке только сивушный слой.

При однократной промывке смесительно-отстойным или прямоточным способом расход воды контролируют по плотности промывной воды. Подсивушный слой имеет видимую (по спиртомеру) концентрацию 13 об. %. Расход воды должен соответствовать указанной концентрации спирта в промывной воде.

В – вода; СФ – спиртовая фракция; СМ – сивушное масло

Рисунок 1 - Экстракторы

????? ???????? ????????????????? ??????????? ????????? ????????? ?? ??????? 2, ?. ???????? ??????? ? ???? ???????? ? ????????? I, ?????? ????? ????? ??????? 3 ????????? ? ???????? ????? 6, ??? ?????????????. ??????????? ???? ?????????? ????????? ?? ?????? ????? ??????????? ????? ??????????? 7 ? ???????????? ? ????????? ??? ???????? ???????. ?? ???? ?????????? ????????? ???? ? ??????? ????? ?????? (? ???????? ????????? ?? ?????? 5) ??? ????????????? ???-??? ???? ????????? ?????, ???????? ????? ???????? 2, ? ????? ??????????? ??????? ???? ????????? ????? ????? ??????? 4, ??? ???? ????? ??????????? ???? ???????? ??????????. ?? ??????? 2,? ???? ????? ??????????? ???????????? ????????. ?????? ??????? ? ???????? ?????????? ? ???????????, ?? ?????, ??????? ?????? ????????? ????. ??? ????????? ??????????? ?????????? ??????? ????????????, ?? ????????? ???????? ????????? ????? (??? ?????????? ?????? ???? ? ???????).

В воде для промывки сивушного масла не должны содержаться соли магния и кальция, образующие с некоторыми кислотами мыла, и минеральные масла, так как они увеличивают стойкость эмульсии и препятствуют расслоению сивушного масла и промывной воды. Сивушное масло после водной экстракции иногда не соответствует требованиям стандарта, поэтому его дополнительно промывают водой, обрабатывают поваренной солью или перегоняют. На большинстве заводов обработка сводится к дополнительной промывке масла лютерной водой или водой, подкисленной соляной (серной) кислотой. При пропускании сивушного масла через слой (до 1м) крупной поваренной соли фазовое равновесие сдвигается в сторону уменьшения воды в масле, в результате чего улучшаются его качественные показатели (предел перегонки, плотность). Перегонку сивушного масла проводят в кубе, снабженном поверхностью теплопередачи и конденсатором. Сивушное масло нагревают до кипения и отгоняют часть этилового спирта и воды. Если сивушное масло загрязнено минеральным маслом, то после отгонки полно-спиртовой фракции перегоняют и его, оставляя в кубе минеральное масло, как наименее летучее.

Выход сивушного масла на зерно - картофельных заводах обычно составляет 0,3 .0,45 % от количества спирта, на мелассных заводах — 0,25. .0,35 %. Пониженный выход сивушного масла на мелассных спиртозаводах объясняется повышенным содержанием доли пропилового спирта, который в значительном количестве переходит в подсивушную воду и возвращается в цикл ректификации, где постепенно накапливается и выходит с ректификованным спиртом или теряется. Для мелассных спиртозаводов целесообразно пересмотреть стандарт на сивушное масло, увеличив предел перегонки, что позволит уменьшить потери спирта при водной экстракции и повысить качество ректификованного спирта.

Состав сивушного масла, полученного, из разных пищевых продуктов при ректификации спирта-сырца приведён в таблице 1.

Таблица 1 – Состав сивушного масла в зависимости от сырья

Сырьё Компоненты, %	Зерно	Картофель	Патока
Изоамиловый спирт	31,0	60,5	25,1
Изобутиловый спирт	10,9	18,1	12,5
н-пропиловый спирт	11,2	10,0	10,7
н-бутиловый спирт	0,018	0,3	следы
Изопропиловый спирт	следы	нет	нет
Метиловый спирт	0,013	нет	следы
Гексиловый спирт	0,32	0,66	0,27
Диэтиловый эфир	следы	0,00035	0,00002
Ацетальдегид	0,00028	0,00004	0,00035
Метилацетат	0,0005	0,0005	0,000075
Ацетон	0,0004	0,00015	следы
Этилацетат	0,0001	следы	0,000075
Метилпропионат	0,00075	0,001	0,0004
Диацетил	0,019	нет	0,029
ырьё Компоненты, %	Зерно	Картофель	Патока
Уксусная кислота	нет	0,269	0,2
Пропионовая кис-та	0,189	0,39	нет
Изомасляная кислота	нет	нет	0,029
н-масляная кислота	0,037	0,0515	нет
Изовалериановая кислота	0,00155	0,011	нет
н-валериановая кислота	0,155	0,244	0,0297

1.3.2 Различные отходы производства этилового спирта и способы их утилизация

В процессе выделения очистки спирта получают побочные продукты: барду, лютерную воду, головную фракцию (ГФ) или эфироальдегидный концентрат (ЭАК), сивушное масло и сивушный спирт. С бардой и лютерной водой выводится нелетучая часть бражки; летучие примеси, сопутствующие спирту, выводятся с ГФ или ЭАК, с сивушным маслом или сивушным спиртом. Головную фракцию подвергают разгонке на специальных ректификационных установках с целью выделения из нее этилового спирта. Концентрат ГФ служит углеродным питанием в производстве кормовых дрожжей. При фракционировании из него могут быть выделены ценные органические продукты: уксусный альдегид, этилацетатный растворитель и др.

Сивушное масло используют в основном как сырье для получения чистых высших спиртов (амилового, бутилового и пропилового), которые применяют в органическом синтезе, при изготовлении медицинских препаратов и душистых веществ, как растворители в лакокрасочной промышленности, как экстрагенты, флотареагенты и поверхностно-активные вещества.

Сивушный спирт как товарный продукт в настоящее время не используют из-за многокомпонентности и наличия значительного количества воды. Однако отбор его целесообразен, так как это положительно сказывается на качестве спирта. Он может быть применен для технических целей, при изготовлении денатурированного спирта или подвергаться разгонке для выделения пищевого спирта и других отдельных компонентов. Нелетучая часть выводится из ректификационной установки в виде барды и лютерной воды.

С лютерной водой отводятся труднолетучие примеси спирта. Лютерная вода имеет кислую реакцию, агрессивна по отношению к обычной стали. Выход ее полутора - двукратный по количеству спирта при закрытом обогреве эпюрационной и спиртовой колонн и примерно четырехкратный при открытом обогреве. Лютерную воду используют для промывки сивушного масла, гидроселекции в колонне для разгонки ГФ и эпюрационной, для приготовления зерновых замесов и мелассного сусла. Остатки лютерной воды сбрасывают в канализацию, но ее нужно очищать.

2. Цели и задачи

Целью данной работы является изучение влияния добавления отходов производства этилового спирта на эксплуатационные характеристики котельного топлива, и возможность их утилизации таким образом. Выявление потенциала использования такого композиционного топлива, как более дешёвого. И исследование возможности улучшения характеристик котельного топлива.

Для достижения заданной ?