Способ получения абсолютированного биоэтанола, биометанола или их смеси

(51) 01 3/14 (2006.01) 07 31/08 (2006.01) 07 31/04 (2006.01) 10 1/182 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ с меньшими безвозвратными потерями при меньших затратах по обезвоживанию спиртово-водяной газопаровой смеси (21 2) за счт введения новых технологических примов и параметров процесса. Полученный абсолютированный биоэтанол,биометанол и их смеси могут быть использованы как растворители органических веществ, как добавки в пределах от 3 до 18 к моторным(автомобильным,дизельным) топливам,повышающими индекс антидетоционной (не ниже 87) стойкости, при этом очищаются выхлопные газы до 85, значительно уменьшая загрязнение окружающей среды парниковыми газами.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТИРОВАННОГО БИОЭТАНОЛА, БИОМЕТАНОЛА ИЛИ ИХ СМЕСИ(57) Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к получению абсолютированного биоэтанола, биометанола и их смесей. Задачей изобретения является более полное извлечение абсолютированного спирта за проход 19748 Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к получению абсолютированного биоэтанола, биометанола и их смесей. Известен способ получения абсолютированных спиртов (Патент 2265473, 2004), включающий концентрирование очищенного от примесей водноспиртового раствора ректификацией,его обезвоживание адсорбцией через молекулярные сита при давлении 105-350 кПа,часть образовавшихся при концентрировании паров перегревают до температуры 96-150 С и направляют на стадию обезвоживания адсорбцией,часть обезвоженного пара, прошедшего адсорбцию,направляют на стадию десорбции при давлении 5-60 кПа, оставшуюся часть паров со стадии адсорбции и стадии десорбции конденсируют, водно-спиртовую жидкость направляют на стадию концентрирования спирта с выводом воды из процесса. Недостатком данного способа является 1. Разделение газопаровой спиртово-водяной смеси на части при его обезвоживании(- часть паров перегревают до температуры 96150 С и направляют на стадию обезвоживания адсорбцией- часть, обезвоженного пара, прошедшего адсорбцию, направляют на стадию десорбции- оставшуюся часть паров со стадии адсорбции и десорбции конденсируют), что приводит к усложнению наладки технологического процесса осушиванию спирта из-за меняющих технологических параметров исходного сырья(спирта - ректификата) 2. Не полное извлечение абсолютированного спирта за проход из-за образования молекулярной ситовой пыли. Газопаровая спиртово-водяная смесь (21 2) состоит из 2-х фракций- молекул воды размером 2,8 А- молекул спирта размером от 4 А до 5 А. Используя молекулярное сито адсорбента с отверстиями - (3 А) из газопаровой спиртововодяной смеси сепарируются и накапливаются в адсорбенте только молекулы воды (2,8 А), тем самым, осушая спиртовую смесь. Газопаровая спиртово-водяная смесь (21 2) податся в адсорбционные слои (Фиг.1) сверху под определнным давлением и температурой (Р - ,- ). Из-за разницы в молекулярном размере фракцийипроисходит накопление у входной частифракции воды (Н 2 О) и накопление у выходной части адсорберафракции) обладающей очень слабой адсорбционной способностью. При постоянном поступлении смешанного газа происходит накопление в адсорбенте молекул воды,которые приводят к эффекту вытесненияфракции. Таким образом, достигается выход сепарированного и очищенного от воды биоэтанола,биометанола и их смесей. Заполнение водой почти полностью адсорбирующего слоя дает возможность контролировать время окончания выпуска обезвоженного получаемого продукта и автоматизировать процесс 2 разделения газовой смеси на 2 фракции. Извлечениефракции (Н 20) из адсорбента для его восстановления производят сбросом давления и вакуумным отсасыванием. Для проведения эффективной адсорбционной очистки смеси (21 2) важное значение имеют температура и давление. Согласно лэнгмюровской адсорбционной теории изотерма адсорбционного равенства одинарного молекулярного слоя вычисляется по формуле Формула где- равновесная адсорбирующая способность адсорбатаР - давление в системе- парциальное давление адсорбатах - молярная концентрация адсорбата 1 2 - константа адсорбции. Исходя из лэнгмюровского адсорбционного равенства изотерм 1. Адсорбирующая способность адсорбата повышается с повышением парциального давления при определнной температуре адсорбции 2. Адсорбирующая способность адсорбата понижается со снижением температуры адсорбции при том же парциальном давлении. Снижение температуры и повышение давления повышает адсорбцию адсорбата. Повышение температуры и понижение давления улучшает десорбцию адсорбата. Так как период адсорбции и десорбции короток,исключается возможность влияния на адсорбирующую способность адсорбента изменение температуры. Десорбция адсорбирующего вещества (цеолита) осуществляется понижением парциального давления почти до атмосферного - при этом адсорбент полностью не регенерирует (Фиг. 3). Для полной регенерации адсорбента необходимо применение вакуумного отсасывания (Фиг.4). При применении программного автоматического управления с элементами контроля по восстановлению молекулярного сита адсорбента(адсорбция, десорбция, регенерация) создаются условия для автоматизированного процесса получения безводного абсолютированного биоэтанола, биометанола и их смесей. Задачей изобретения является более полное извлечение абсолютированного спирта за проход с меньшими безвозвратными потерями при меньших затратах по обезвоживанию спиртово-водяной газопаровой смеси (21 2) за счт введения новых технологических примов и параметров процесса. В предлагаемом способе получения абсолютированных спиртов (биоэтанола, биометанола и их смесей) адсорберы А 1 и А 2 работают параллельно 19748 последовательно с выдерживанием смеси в линейно-прерывистом режиме. Способ включает адсорбцию газопаровой спиртово-водяной смеси спирта-ректификата через молекулярные сита, в которых молекулы воды адсорбируются на цеолитовом адсорбенте на двух параллельно-последовательно работающих адсорберах 2 с выдерживанием смеси с линейнопрерывистом режиме, с продолжительностью цикла адсорбции 640 с. Техническим результатом изобретения является получение (абсолютированного до 99,5-99,9) биоэтанола (С 2 Н 5 ОН), биометанола (СН 3 ОН) или их смеси в результате осушения адсорбции газопаровой спиртово-водяной смеси спиртаректификата (21 2) не менее 95 с альдегидной фракцией на цеолитовом адсорбенте на двух адсорберах, работающих параллельнопоследовательно с выдерживанием смеси в линейно-прерывистом режиме. Сущность параллельно-последовательной работы адсорберов А 1 и А 2 с выдерживанием смеси в линейно-прерывистом режиме(Фиг.5,6) заключается в следующем 1. С помощью программного управляющего клапана устанавливается пусковое время,регулирующее постепенное повышение давления газопаровой спиртово-водяной смеси (21 2) от минимума до адсорбционного давления(не менее 50 сек) во избежание размыва газовым потоком молекулярного сита адсорбента (продление срока использования цеолита). 2. Выдерживание газопаровой смеси (21 2) в замкнутом объеме при адсорбционном давлении Р - , и- , в линейно-прерывистом режиме (на повышение по времени 2 -3) при скорости 0 прохождения через адсорбент (цеолит) в результате закрытия входного и выходного клапана, а также уменьшение времени прохождения газовой смеси через адсорбент между выдерживаниями в последовательности (5 -4 где- отрезок времени в сек.) дат упрочение молекулярных связей между молекулами воды, а также между молекулами воды с адсорбентом(цеолитом). (Насыщение адсорбента водой до заданной величины контролируется оперативным программным влагомером). Вышеперечисленные технологические примы приводят к значительному уменьшению образования молекулярной ситовой пыли, в результате чего увеличивается степень извлечения абсолютированных спиртов за проход. Результаты по осушке спиртов представлены в таблице. Таблица Результаты по осушке газопаровой смеси Результаты экспериментов по осушке газопаровой смеси (21 2) Контролируемы параметры Состав сырья,мас. Этанол вода Состав цеолита по формуле 22322(вна общее количество) К Параметры по формуле а в с Режимы работы адсорберов А-1 А-2 19748 Продолжение таблицы Качество получаемого осушенного продукта,мас.-содержание остаточной влаги Степень извлечения спиртов за проход,Абсолютные безвозвратные потери,- адсорберы работают пар- параллельно,пар-пос - параллельно-последовательно. Из таблицы по результатам видно, что предлагаемый способ позволяет при меньшей температуре входа сырья уменьшить безвозвратные потери до 0,14 , а степень извлечения спирта за проход составляет не менее 99. Спирт - ректификат (21 2 не менее 95) с альдегидной фракцией поступающей из резервуара хранения сырья закачивается насосом 1 в теплообменник Е 1 затем податся в испаритель Е 2 и нагревается до температуры 100 С посредством пара. Расход пара контролируется прибором и регулируется клапаном в заданном режиме. Нагретая спиртово-водяная газопаровая смесь направляется в перегреватель ЕЗ, где нагревается до температуры 112 С посредством пара. Далее перегретая спиртово-водяная газопаровая смесь (21 2) поступает в одну из двух параллельно-последовательно работающих адсорбционных колонн с молекулярно ситовой структурой адсорбента. В молекулярном сите молекулы воды адсорбируются адсорбентом (цеолит 3 А). Молекулы спирта (21 2) проходят через слой молекулярного сита по требованиям содержания влаги в продукте. По мере насыщения адсорбента молекулами воды в адсорбере А 1, газопаровая спиртово-водяная смесь направляется для осушки в адсорбер А 2, при этом адсорбер А 1 проходит процесс десорбции,регенерации адсорбента (цеолита). Процесс адсорбции, десорбции, регенерации в адсорберах 2 происходит автоматически в заданном параллельно-последовательном режиме с выдерживанием смеси при адсорбции. Высушенная газовая спиртовая смесь (21) через теплообменник Е 1 охлаждается до температуры 35-40 С при помощи конденсатора В 1 и поступает в буферный бак , затем закачивается насосом 2 в мелкопористый фильтр 1 для удаления молекулярной ситовой пыли и после замера - в накопившуюся мкость готового продукта. Полученный абсолютированный биоэтанол,биометанол и их смеси могут быть использованы как растворители органических веществ, как добавки в пределах от 3 до 18 к моторным(автомобильным,дизельным) топливам,повышающими индекс антидетоционной (не ниже 87) стойкости, при этом очищаются выхлопные газы до 85, значительно уменьшая загрязнение окружающей среды парниковыми газами дополнительно биоэтанол в пищевой, медицинской,парфюмерно-косметической,биохимической,микробиологической промышленности, а также в качестве основы для производства антифризов,моющих, чистящих жидкостей технического бытового назначения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения абсолютированного биоэтанола, биометанола или их смеси, включающий адсорбцию спиртово-водяной смеси спиртаректификата через молекулярные сита,отличающийся тем, что в молекулярном сите молекулы воды адсорбируются на цеолитовом адсорбенте на двух параллельно-последовательно работающих адсорберахА 2 с выдерживанием смеси в линейно-прерывистом режиме,с продолжительностью цикла адсорбции 640 с.