Способ переработки отходов спиртового производства

Настоящее изобретение относится к способу переработки отходов спиртового производства: концентрата головных примесей этилового спирта (КГП) и промежуточной фракции этилового спирта (ПФЭС). Способ заключается в получении водно-спиртового раствора КГП или ПФЭС с плотностью (0,837-0,940) г/см³ (I) и проведении непрерывной экстракции примесей (спиртов С₃-С₅, сложных эфиров, карбонильных соединений) в насадочной колонне смесью ароматических углеводородов (II) или смесью ароматических и алифатических углеводородов (III) при соотношении объемных расходов I:II или, соответственно, I:III, равном 1:(1-4) (лучше 1:1,2). Для интенсификации массообмена в раствор (I) возможно введение (0,1-0,5)% мас. смеси (IV) анионоактивных из ряда алкилсульфатов и неионогенных из ряда оксиэтилированных алкилфенолов при их соотношении (25-20):(70-75)% мас. (IV). Целевые продукты переработки: рафинат - водный раствор этанола с массовой долей последнего (80-20)% мас., может использоваться для получения пищевого этилового спирта высокой степени очистки и в качестве антиобледенителя стекол автомобилей и экстракт - раствор спиртов и сложных эфиров в смеси углеводородов применяют для приготовления смесевых растворителей для лакокрасочной промышленности. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к способу переработки отходов спиртового производства: концентрата головных примесей этилового спирта (КГП) и промежуточной фракции этилового спирта (ПФЭС).

Способ заключается в получении водно-спиртового раствора (I) из КГП или ПФЭС плотностью (0,837-0,940) г/см³, возможно введение в него для интенсификации процесса (0,1-0,5)% мас. смеси поверхностно-активных веществ (IV), состоящей из (20-25)% мас. анионоактивных из ряда алкилсульфатов и (70-75)% мас. неионогенных поверхностно-активных веществ из ряда оксиэтилированных алкилфенолов, и проведении непрерывной экстракции примесей: спиртов С₃-С₅, сложных эфиров, карбонильных соединений из раствора (I) смесью углеводородов, не содержащей бензол, с температурой конца кипения не выше 170°С: ароматических (II) или алифатических С₇-С₉ и ароматических с содержанием последних не ниже 60% мас., (III) в насадочной колонне при соотношении объемных расходов I:II или, соответственно, I:III, равном 1:(1-4) (лучше - 1:1,2).

Целевые продукты переработки: рафинат - водный раствор этанола с массовой долей последнего (80-20)% мас. в зависимости от плотности раствора (I) используют для получения пищевого этилового спирта высокой степени очистки, а также - в качестве антиобледенителя стекол автомобилей; экстракт - раствор спиртов и сложных эфиров в смеси углеводородов применяют для приготовления смесевых растворителей для лакокрасочных материалов.

Описание изобретения

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способу переработки отходов спиртового производства: концентрата головных примесей этилового спирта (КГП) и промежуточной фракции этилового спирта (ПФЭС).

КГП и ПФЭС получаются при ректификации эфироальдегидной фракции (ЭАФ), образующейся при первичной ректификации спирта-сырца. Ректификацию ЭАФ проводят с целью более полного выделения этанола. ЭАФ по количеству составляет 2-6% от условного спирта-сырца и является многотоннажным отходом. По разделению смесей спиртов, содержащихся в отходах спиртового производства, имеется много патентов. В частности, по выделению этанола из различных смесей путем гидрирования водородом [а.с. ЧССР 268100, МКИ С07С 29/04, 31.07.1990] или в виде смеси с толуолом [а.с. СССР 1620442, МКИ С07С 31/10, 15.01.1991]. Эти способы громоздки и непригодны для разделения КГП и ПФЭС.

Имеется патент №2272018, 11.09.2004 «Способ переработки отходов спиртового производства (варианты)», предназначенный для безотходной переработки КГП и ПФЭС. Способ осуществляется путем прямой перегонки КГП и ректификацией ПФЭС в массообменном роторном аппарате МРА-200 в присутствии щелочных агентов, выбранных из ряда: гидроксиды, карбонаты, бикарбонаты калия или натрия, оксид кальция, аммиачная вода, взятых в количестве (0,01-3,0)% мас. и температуре куба (80-86)°С.

Дистиллят, полученный при перегонке КГП и ректификации ПФЭС, используют для приготовления растворителей для лаков НЦ или антиобледенителя стекол (бинарная смесь), кубовый остаток - в качестве добавки в топочный мазут, повышающей его текучесть. Способ безотходен.

Недостатками данного способа является высокая энергоемкость, необходимость применения коррозионностойкого оборудования, а также то, что в результате обработки щелочными агентами происходит разрушение (гидролиз) сложных эфиров, содержащихся в КГП и ПФЭС. Известно, что сложные эфиры являются наиболее активной частью смесевых растворителей для лакокрасочных материалов [С.А.Дринберг, Э.Ф.Ицко. Растворители для лакокрасочных материалов. - Л.: Химия, 1980 г.].

К недостаткам способа можно также отнести высокое содержание воды в кубовом остатке перегонки и ректификации, применяемом как добавка в топочный мазут.

КГП согласно нормам ТУ 9182-478-00008064-2002 имеет состав, % мас.:

- этанол - 70-88;

- альдегиды, не менее - 0,3;

- сложные эфиры, не менее - 3,0;

- метанол, не менее - 2,0;

вода - остальное.

ПФЭС согласно нормам ТУ 9189-479-00008064-2002 имеет состав, % мас.:

- этанол - 23-73;

- вода - 25-75;

- спирты С₃-С₅, не менее - 2.

Согласно данным химического анализа по ГОСТ 5964-82 п.2.10 «Спирт этиловый ректификованный. Методы анализа» содержание сложных эфиров в ПФЭС составляет 0,1-1,0% мас.

Целью предлагаемого изобретения является безотходный неэнергоемкий способ переработки отходов спиртового производства - КГП и ПФЭС.

Поставленная цель достигается тем, что готовят водно-спиртовый раствор из КГП или ПФЭС (I) добавлением в них воды до плотности (0,837-0,940) г/см³ и возможно введение (0,1-0,5)% мас. смеси поверхностно-активных веществ (IV), состоящей из (70-75) % мас. неиногенных ПАВ из ряда оксиэтилированных алкилфенолов и (20-25)% мас. анионоактивных ПАВ из ряда алкилсульфатов для повышения интенсивности массообмена, проводят непрерывную экстракцию высших спиртов С₃-С₅, сложных эфиров и альдегидов из (I) смесью ароматических углеводородов, не содержащей бензол, с температурой конца кипения не выше 170°С (II) или смесью алифатических С₇-С₉ и ароматических углеводородов за исключением бензола, с содержанием последних не ниже 60% мас., и концом кипения не выше 170°С в насадочной колонне при температуре окружающей среды при отношении объемных расходов I:II или, соответственно, I:III, равном 1:(1-4) (лучше 1:1,2). Продукты экстракции: рафинат - водный раствор этанола с содержанием последнего (80-20)% мас. в зависимости от плотности раствора (I) используют для получения пищевого этилового спирта высокой степени очистки, а также - в качестве антиобледенителя стекол автомобилей «Панорама» по ТУ 2384-020-16715043-2008; экстракт - раствор спиртов и сложных эфиров в смеси углеводородов применяют для приготовления смесевых растворителей для лакокрасочных материалов.

При этом содержание вредной примеси - метанола в рафинате не превышает 0,03% мас., что ниже нормы, установленной для пищевых продуктов (в техническом продукте - антиобледенителе стекол считается отсутствием); содержание метанола в экстракте не превышает 1,2% мас., содержание альдегидов не превышает 0,3%, а в получаемых из экстракта растворителях содержание этих примесей не превышает, соответственно, 0,6 и 0,15% мас., что ниже установленных норм на эти примеси. Кислотное число (к.ч.) смесевых растворителей, получаемых из экстракта, не выше 0,15 мг КОН/г, что значительно лучше нормы, установленной ГОСТ Р 31089-2003 «Растворители для лакокрасочных материалов» (к.ч.≤0,7 мг КОН/г).

Достоинством способа является также то, что ценная составляющая (I) - сложные эфиры не разрушаются, а переходят в экстракт.

Схемы экстракции приведены на фиг. 1 и 2.

Для получения водно-спиртового раствора (I) КГП или ПФС непрерывно подают из хранилища в смеситель, туда же из линии технической воды подают воду и для интенсификации массообмена возможно введение смеси поверхностно-активных веществ (IV) до содержания (0,1-0,5)% мас. в растворе (I). При получении раствора (I) с плотностью менее 0,860 г/см³ его непрерывно подают через боковой штуцер внизу насадочной колонны, заполненной кольцами Рашига и смесью углеводородов (II) или, соответственно, (III). Через боковой штуцер вверху колонны подают (II) или, соответственно, (III).Через боковой штуцер вверху колоны отбирают рафинат, снизу колонны - экстракт.

При получении раствора (I) с плотностью выше 0,860 г/см³ его непрерывно подают через боковой штуцер в верхней части колонны, а (II) или, соответственно, (III) - через боковой штуцер внизу колонны, рафинат отбирают с низа колонны, экстракт - с верха.

Процесс иллюстрируется примерами, приведенными в таблице, и схемами экстракции (фиг.1, 2).

Источники информации

1. Авторское свидетельство ЧССР №268100, МКИ 4 С07С 29/04, опубл. 31.07.1990 г.

2. Авторское свидетельство СССР №1620442, МКИ 5 С07С 31/10, С07С 29/82, С08С 11/02, опубл. в БИ №23, 1993 г.

3. С.А.Дринберг, Э.Ф.Ицко. Растворители для лакокрасочных материалов. - Л.: Химия. 1998 г.

4. Патент РФ №2272018, МПК С07С 31/08, С07С 29/80, опубл. 03.20.2006 г. (аналог).

1. Способ переработки отходов спиртового производства: концентрата головных примесей этилового спирта (КГП) и промежуточной фракции этилового спирта (ПФЭС), отличающийся тем, что получают водно-спиртовой раствор КГП или ПФЭС с плотностью 0,837-0,940 г/см³ (I) и проводят непрерывную экстракцию примесей (спиртов С₃-С₅, сложных эфиров, карбонильных соединений) в насадочной колонне смесью ароматических углеводородов (II) или смесью ароматических и алифатических углеводородов (III) при соотношении объемных расходов I:II или соответственно I:III, равном 1:(1-4) (лучше 1:1,2).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для интенсификации массообмена в раствор (I) возможно вводить 0,1-0,5 мас.% смеси анионоактивных поверхностно-активных веществ из ряда алкилсульфатов и неиногенных из ряда оксиэтилированных алкилфенолов при их соотношении 25-20:70-75 мас.% (IV).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве (II) используют смесь ароматических углеводородов, не содержащую бензол, с температурой конца кипения не выше 170°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве (III) используют смесь алифатических С₇-С₉ и ароматических углеводородов с содержанием последних не менее 60 мас.%, не содержащую бензол, с температурой конца кипения не выше 170°С.