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" PROCEDE DE RECTIFICATION DE L'ALCOOL "
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La séparation d'huiles de fusel dans la rectifica- tion de l'alcool a reçu plusieurs solutions qui ont toutes l'inconvénient de n'être, ni radicales,ni économiques,ni favorables par rapport aux rendements élevés en alcool bon goût.
Dans les appareils discontinus Savalle ou continus
Barbet, on arrête la montée des huiles de fusel avec l'al- cool rectifié, par une forte rétrogradation d'alcool à haut degré qui les refoule vers le bas.
Dans les rectificateurs Guillaume, on utilise en plus la dilution localisée, procédé qui a été perfectionné par les Demandeurs sous forme d'un barrage d'eau chaude, qui favorise la montée des huiles et arrête l'alcool.
Mariller a proposé de soumettre les vapeurs d'alcool à l'action méthodique d'absorbants qui traversent
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la colonne et emportent, en les dissolvant, les impuretés à extrai- re. Ces différents procédés se sont souvent avérés insuffisante*
La présente invention a pour objet un procédé de rectification de 'l'alcool basé sur un principe nouveau,qui permet l'obtention d'alcool plus pur et plus neutre avec une dépense de vapeur moindre et un rendement plus élevé en produit fin.
Elle consiste à réaliser la concentration des vapeurs alcooliques en présence d'un tiers corps, placé une fois pour toutes dans la colonne, et analogue à ceux utilisés pour éliminer l'eau dans la préparation de l'alcool absolu.
On a trouvé que ces liquides jouissent de la proprié- té étonnante d'empêcher d'une manière radicale la montée des huiles avec l'alcool. Les huiles se localisent immédiatement au dessous de la zone où se trouve le tiers corps, d'où il est facile de les extraire dans un état beaucoup plus concentré que ne le permettent les autres procédés.
L'alcool est emporté vers le sommet de la colonne par le liquide entraîneur avec une certaine quantité d'eau et se trouve ainsi complètement privé d'huiles en quelques plateaux* L'alcool est alors disponible dans le liquide hétérogène qui charge les plateaux de la colonne de concentration. Il suffit donc d'effectuer un tirage latéral de ce mélange, quelques pla teaux au dessous du sommet de cette colonne; après décantation, à chaud ou à froid, on sépare la couche alcoolique qui,débarras- sée par distillation du liquide entraîneur qu'elle contient, conduit à un alcool plus ou moins hydraté mais parfaitement pur.
En tête de la colonne de concentration viennent se rassembler, outre le mélange ternaire azéotropique, liquide emtratneur - eau - alcool, qui constitue la majorité -du distil- lat, les impuretés volatiles comme l'acétaldéhyde,l'ammoniaque, les amines grasses, l'acétone, les esters légers y compris l'acé- tate d'éthyle, les gaz dissous, etc..; on peut éliminer par
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lavage d'une fraction du distillat puis distillation de la couche aqueuse, d'après le mode opératoire déja suivi dans les méthodes de déshydratation-épuration azéotropiques.
A la base de la colonne de concentration viennent se réunir les huiles, énergiquement emprisonnées dans la z8ne comprise entre la colonne d'épuisement d'une part et les plateaux chargés de liquide entraîneur d'autre part. Dans cette zone, on peut ainsi maintenir,sans inconvénient, une forte proportion d'huiles ce qui rend incomparablement plus facile leur'élimination.
Cependant l'alcool pur obtenu, suivant la présente invention, est généralement de titre trop faible pour pouvoir être vendu directement dans le commerce.Pour remonter le degré de l'alcool obtenu on peut évidemment utiliser la distillation pure et simple, mais elle est trop coûteuse, la dépense de vapeur nécessaire pour passer de 85 à 95 G. L. par exemple,étant à peine inférieure à celle nécessaire pour passer de 50 à 95 G.L. (voir Savarit-Etude graphique des colonnes à distiller des mélanges binaires et/ternaires.Chimie et Industrie,congrèsdes combusti- bles liquides 1923).
Dans ces conditions,une autre caractéristique de la présente invention consiste à réaliser cette élévation de degré dans une o.olonne de finissage travaillant par la méthode azéotro- pique en utilisant comme entratneur d'eau le même liquide qui a servi à entraîner l'alcool dans la colonne principale. Cette métho- de permet de réaliser en une seule opération la concentration de l'alcool et l'élimination de l'entraîneur.
La concentration de l'alcool peut être poussée autant qu'on le désire et même jusqu'à déshydratation complète. Au cours de cette concentration il faudra, pour maintenir constant le char- gement en liquide entraîneur des deux colonnes, retirer d'une manière continue de la colonne de finissage une quantité d'entrai- neur équivalente à celle qui y est introduite par le liquide alcoolique alimentaire, et ramener continuellement cet entraîneur
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sur la colonne principale.
D'une manière générale, on peut utiliser,comme liqui- de entraîneur, tous les liquides, ou mélanges de liquides,déja préconisés pour la déshydratation ordinaire de l'alcool et plus spécialement ceux qui permettent.à la fois d'obtenir une couche hydroalcoolique abondante et possédant un titre alcoolique élavés
La présente invention peut être réalisée à la pression atmqsphérique ou à une pression différente, soit en vue de cer- taines récupérations de chaleur, soit en vue d'obtenir des mé- langes azéotropiques plus avantageux,
L'exemple suivant,non limitatif, fera bien compren dre l'esprit de l'invention:
La dilution alcoolique à traiter, réchauffée d'abord dans le chauffe vin 1 puis au besoin dans l'échangeur à vinas- ses 2, arrive par le tuyau 3 dans une colonne à haut degré 4 où elle/est épuisée d'alcool dans la z8ne 5. Les vapeurs qui s'échappent de cette z8ne d'épuisement s'élèvent dans la colon- ne de concentration chargée une fois pour toutes d'une essence sélectionnée tirée du pétrole et bouillant au voisinage de 1000.
Cette essence a la propriété de former avec l'eau et l'alcool un mélange à point d'ébullition minimum (88 3) dont la composi- tion est la suivante:
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Couche supérieure ( essence 94,3 fl 58,9 ( alcool 6,4 % en poids ( eau 0,3 ( soit pour(essence 60,6 % (1'ensemw (alcool 32,8 (ble (eau 8,6 fi Couche inférieure ( essence 13,3 % 41% ( alcool 71,5 %. en poids. ( eau 16,1%
Le chargement en essence est fait de manière à laisser libre une z8ne comprenant seulement quelques platéaux à la partie inférieure de la colonne de concentration, ce qu'il est facile de contrôler par les températures des liqui- des en ébullition sur les différents plateaux. Cette zone 7 est réservée aux huiles de fusel qui s'y trouvent refoulées par le barrage d'essence. On les extrait de la manière habi-
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tuelle.
La presque totalité des plateaux de la colonne de concentration sont ainsi chargés du mélange ternaire hétérogé ne essence-aloool-eau; vers la partie supérieure de cette colon- ne on effectue en 8 un tirage latéral en liquideaprès refroi- dissement on le fait décanter en 9. On retourne la couche supé- rieure, riche en essence, sur la colonne principale par le tuyau 19 et soutire à la vitesse voulue la couche inférieure hydroalcoolique constituée en définitive par de l'alcool à 81,7 % en poids dans lequel se trouvent dissous 12,3 % d'essen- ce.On constate que cet aloool ne contient plus traces d'huiles de fusel ou d'acidité.
Au sommet de la colonne principale 4 -viennent s'accu- muler les impuretés volatiles du moût telles que l'acide carbo- nique, l'ammoniaque, l'acétaldéhyde, l'acétone,lesamines gras- ses, les esters légers, etc. Elles se trouvent bien entendu fortement diluées dans le mélange ternaire essence-alcool-eau, qui constitue la majeure partie du distillat* Pour les extraire, on prélève une partie de celui-ci, le lave à l'eau et envoie le mélange au décanteur 10. La couche supérieure, riche en essence, est ramenée sur la colonne principale, et la couche aqueuse chargée des impuretés volatiles est envoyée dans la colonne 11, au sommet de laquelle on obtient les produits de tête à l'état concentré. Le liquide hydroalcoolique grossièrement épuré s'é- coulant à la base est renvoyé dans la colonne principale par le tuyau 12.
Quant.à l'alcool épuré venant du décanteur 9, il est envoyé dans une colonnette de finissage 13 où on le concentre au degré voulu par la méthode azéotropique habituelle en utili- sant encore l'essence, mais cette fois comme entraîneur d'eau.
Toutefois, il y a lieu d'observer que par la déshydratation habituelle on obtiendrait au sommet de cette colonnette 13 le mélange ternaire essence..alcool-.eau, dont la couche inférieure possède précisément, par définition, la même composition que le
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liquide alimentaire. Si donc, l'on ne prévoyait aucune précaution spéciale,cette distillation dans la colonnette 13 serait absolu- ment inopérante. C'est pourquoi lorsqu'on désire éviter l'emploi de sels déshydratants, comme le carbonate de potasse, dont la manipulation est malaisée, il est indispensable d'améliorer les conditions de décantation du mélange ternaire.
On y parvient en utilisant une petite quantité d'un liquide entratneur accessoire capable d'agir comme "unisseur", c'est-à-dire de faire passer dans la couche supérieure du mélange ternaire décanté une partie de l'alcool contenu dans la couche aqueuse, qui se trouve ainsi enrichie en eau. Ce liquide/entraîneur accessoire qui ne travail- le qu'à la décantation, doit être suffisamment volatil pour res- ter cantonné sur les plateaux supérieurs de la colonne 13. Il doit être en outre un peu soluble dans l'eau.
Comme corps répon. dant à ces conditions,on peut citer par exemple,les acétates de méthyle et d'éthyle, le benzène, l'oxyde d'isopropyle, etc, par contre, le oyolohexane, extrèmement insoluble dans l'eau, ne saurait convenir* On constate qu'en introduisant une petits quan- tité de ces produits, le volume de la couche inférieure diminue après condensation du mélange ternaire à point d'ébullition minimum et que, par contre, le pourcentage d'eau dans cette couche augmente sensiblement.
Ainsi en faisant descendre, par addition d'un peu d'acétate de méthyle, la température au sommet de la colonnette 13 de 66 5 à 65 la composition de la couche inférieure devient la suivante:
Essence 14 %
Acétate de méthyle 18 %
Aloool 44 %
Eau 24 % ce qui correspond à un alcool à 65 % en poids.
De ce fait, la concentration devient très aiséel la couche inférieure séparée dans le décanteur 14 alimenté lui- mime par le distillat de la oolonnette 13 est envoyée dans une colonnette accessoire 15 pour y être débarrassée de l'essence et de l'acétate de méthyle qu'elle tient en dissolution.Ces deux
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rentrent en circuit par le col de cygne 16 tandis que le résidu hydroalcoolique de cette distillation est renvoyé dans la colon- nette principale 4 par le tuyau 17.
Enfin, l'alcool alimentaire de la colonnette 13 de finissage tenant en solution 12,3% d'essence, il est nécessai- re de retirer celle-ci d'une manière continue pour maintenir constant le chargement en liquide entraîneur* Pour cela on fait un tirage convenable en 18, quelques plateaux au dessous du sommet de la colonnette en un point où n'arrive pas l'acétate de méthyle.L'essence ainsi séparée retourne sur la cblonne prin- cipale 4 par le tuyau 19.
A la base de la colonnette de finissage on tire l'alcool pur à la concentration désirée.
Lorsque les moûts sont relativement dilués on peut chauffer gratuitement la colonnette 13 dont la température au soubassement est de 78 5,en utilisant une partie des calories des vapeurs s'élevant de la colonne d'épuisement ou des calo- ries contenues dans les vinasses.
La demanderesse a déja décrit, dans un brevet belge déposé le 25 Août 1930, au nom des Distilleries des Deux-Sèvres, pour "Procédé et appareil pour l'obtention d'alcool à haut degré", un appareillage analogue fonctionnant avec des entraîneurs de même nature.Mais il s'agissait là d'un procédé de fabrication d'alcool absolu, et non d'un procédé d'épuration de l'alcool.
La similitude des deux procédés n'est donc qu'apparente. En réalité les phénomènes qui se manifestent dans les deux cas sont profondément différents-
Dans la demande de brevet précitée, l'entraîneur ne travaille qu'à la partie supérieure de la colonne.Tout se passe en définitive comme si on avait affaire à une colonne de concentration ordinaire dont les plateaux supérieurs seraient chargés d'entraîneur. On obtient par tirage latéral un liquide homogène constitué par de l'alcool très concentré contenant un peu d'entraîneur et renfermamt en outre une certaine quantité
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d'huiles de fusel,le barrage constitué par la rétrogradation d'alcool à haut degré étant impuissant à réaliser une séparation radicale de ces produits.
Dans la présente invention au contraire 1'entrai - naur travaille dans toute la partie de la oolonne où s'effectue la concentration et s'oppose radicalement à la montée des huiles de fusel avec l'alcool. Par tirage latéral on obtient le mélange ternaire hétérogène, entrâîneur-alcool-eau qui, par décantation, fournit un alcool sensiblement moins concentré que dans le cas précédent, mais parfaitement débarassé des impuretés du moût initial.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de préparation directe d'alcool pur et fin de goût, à partir de moùts ou de dilutions alcooliques, qui consiste à utiliser dans la partie concentration d'une colonne à haut degré un liquide entraîneur analogue à ceux qui servent habituellement pour éliminer l'eau dans la déshydratation azéo- tropique de l'alcool, ce liquide ayant la propriété d'emporter l'alcool vers le sommet de la colonne et d'empêcher radicalement la montée avec lui des huiles de fusel.
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"ALCOHOL RECTIFICATION PROCESS"
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The separation of fusel oils in the rectification of alcohol has received several solutions, all of which have the disadvantage of being neither radical, economical, nor favorable compared to the high yields of good tasting alcohol.
In discontinuous Savalle or continuous devices
Barbet, the rise of fusel oils is stopped with the rectified alcohol, by a strong retrogradation of high-degree alcohol which pushes them down.
In Guillaume rectifiers, localized dilution is also used, a process which has been perfected by the Applicants in the form of a hot water barrier, which promotes the rise of oils and stops alcohol.
Mariller proposed to subject alcohol vapors to the methodical action of absorbents which pass through
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column and dissolve the impurities to be extracted. These different processes have often proved insufficient *
The present invention relates to a process for rectifying alcohol based on a new principle, which makes it possible to obtain purer and more neutral alcohol with a lower expenditure of vapor and a higher yield of end product.
It consists in carrying out the concentration of the alcoholic vapors in the presence of a third substance, placed once and for all in the column, and similar to those used to eliminate the water in the preparation of the absolute alcohol.
It has been found that these liquids have the amazing property of drastically preventing the build-up of oils with alcohol. The oils localize immediately below the area where the third body is located, from where it is easy to extract them in a much more concentrated state than other processes allow.
The alcohol is carried to the top of the column by the entraining liquid with a certain quantity of water and is thus completely deprived of oils in a few trays * The alcohol is then available in the heterogeneous liquid which charges the trays with the concentration column. It is therefore sufficient to carry out a lateral draft of this mixture, a few plates below the top of this column; after decantation, hot or cold, the alcoholic layer is separated which, freed by distillation of the entraining liquid which it contains, results in an alcohol which is more or less hydrated but perfectly pure.
At the head of the concentration column, in addition to the azeotropic ternary mixture, the emtrating liquid - water - alcohol, which constitutes the majority of the distillate, volatile impurities such as acetaldehyde, ammonia, fatty amines, acetone, light esters including ethyl acetate, dissolved gases, etc .; we can eliminate by
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washing of a fraction of the distillate then distillation of the aqueous layer, according to the procedure already followed in the azeotropic dehydration-purification methods.
At the base of the concentration column come together the oils, energetically trapped in the zone between the exhaustion column on the one hand and the trays loaded with entraining liquid on the other hand. In this zone, it is thus possible to maintain, without inconvenience, a high proportion of oils, which makes their elimination incomparably easier.
However, the pure alcohol obtained according to the present invention is generally of too low a titre to be able to be sold directly in the trade. To increase the degree of alcohol obtained, it is obviously possible to use pure and simple distillation, but it is too expensive, the expenditure of steam necessary to go from 85 to 95 GL for example, being barely less than that necessary to go from 50 to 95 GL (see Savarit-Graphic study of the distillation columns of binary and / ternary mixtures. Industry, Liquid Fuels Congress 1923).
Under these conditions, another characteristic of the present invention consists in carrying out this rise in degree in a finishing column working by the azeotropic method using as water promoter the same liquid which was used to carry the alcohol. in the main column. This method enables the concentration of the alcohol and the elimination of the trainer in a single operation.
The concentration of alcohol can be increased as much as desired and even until complete dehydration. During this concentration, in order to keep the entraining liquid load of the two columns constant, it will be necessary to continuously withdraw from the finishing column an amount of entrainer equivalent to that introduced there by the liquid. food alcoholic, and continually bring that trainer
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on the main column.
In general, it is possible to use, as carrier liquid, all the liquids, or mixtures of liquids, already recommended for the ordinary dehydration of alcohol and more especially those which make it possible both to obtain a layer. abundant hydroalcoholic with a low alcoholic strength
The present invention can be carried out at atmospheric pressure or at a different pressure, either with a view to certain heat recoveries, or with a view to obtaining more advantageous azeotropic mixtures,
The following non-limiting example will clearly show the spirit of the invention:
The alcoholic dilution to be treated, heated first in the wine heater 1 and then if necessary in the vinasse exchanger 2, arrives through pipe 3 in a high degree 4 column where it / is exhausted alcohol in the z8ne 5. The vapors which escape from this exhaustion zone rise in the concentration column charged once and for all with a selected gasoline drawn from petroleum and boiling in the vicinity of 1000.
This gasoline has the property of forming with water and alcohol a mixture with a minimum boiling point (88 3), the composition of which is as follows:
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Top layer (petrol 94.3 fl 58.9 (alcohol 6.4% by weight (water 0.3 (i.e. for (petrol 60.6% (1'ensemw (alcohol 32.8 (wheat (water 8.6 fi Bottom layer (gasoline 13.3% 41% (alcohol 71.5%. By weight. (Water 16.1%
The gasoline charging is done so as to leave free an area comprising only a few trays at the lower part of the concentration column, which is easy to control by the temperatures of the boiling liquids on the various trays. This zone 7 is reserved for fusel oils which are there discharged by the gasoline dam. They are extracted in the usual way.
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tuelle.
Almost all of the trays of the concentration column are thus loaded with the heterogeneous ternary mixture of gasoline-alcohol-water; towards the upper part of this column, a lateral liquid draw is carried out at 8, after cooling, it is decanted at 9. The upper layer, rich in gasoline, is returned to the main column via pipe 19 and withdrawn at the desired speed, the lower hydroalcoholic layer consisting ultimately of alcohol at 81.7% by weight in which 12.3% of gasoline are dissolved. It is noted that this alool no longer contains traces of oils fusel or acidity.
At the top of the main column 4 - the volatile impurities of the must such as carbonic acid, ammonia, acetaldehyde, acetone, fatty amines, light esters, etc. accumulate. . They are of course strongly diluted in the ternary gasoline-alcohol-water mixture, which constitutes the major part of the distillate * To extract them, part of it is taken, washed with water and the mixture sent to the decanter. 10. The top layer, rich in gasoline, is returned to the main column, and the aqueous layer loaded with volatile impurities is sent to column 11, at the top of which the overhead products are obtained in the concentrated state. The coarsely cleaned hydroalcoholic liquid flowing at the base is returned to the main column through pipe 12.
As for the purified alcohol coming from the decanter 9, it is sent to a finishing column 13 where it is concentrated to the desired degree by the usual azeotropic method, again using the gasoline, but this time as a water entrainer. .
However, it should be observed that by the usual dehydration one would obtain at the top of this column 13 the ternary gasoline..alcohol-water mixture, the lower layer of which has precisely, by definition, the same composition as the
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liquid food. If, therefore, no special precautions were provided, this distillation in column 13 would be absolutely inoperative. This is why when it is desired to avoid the use of dehydrating salts, such as potassium carbonate, the handling of which is difficult, it is essential to improve the conditions for settling the ternary mixture.
This is achieved by using a small quantity of an accessory entrainer liquid capable of acting as a "unifier", that is to say of passing part of the alcohol contained in the decanted ternary mixture into the upper layer of the ternary mixture. aqueous layer, which is thus enriched in water. This accessory liquid / entrainer, which only works during decantation, must be sufficiently volatile to remain confined to the upper plates of column 13. It must also be somewhat soluble in water.
As a response body. Given these conditions, we can cite for example, methyl and ethyl acetates, benzene, isopropyl ether, etc., on the other hand, oyolohexane, which is extremely insoluble in water, is not suitable. notes that by introducing a small quantity of these products, the volume of the lower layer decreases after condensation of the ternary mixture at minimum boiling point and that, on the other hand, the percentage of water in this layer increases appreciably.
Thus by reducing, by adding a little methyl acetate, the temperature at the top of column 13 from 66 5 to 65, the composition of the lower layer becomes as follows:
Petrol 14%
Methyl acetate 18%
Aloool 44%
Water 24% which corresponds to an alcohol at 65% by weight.
As a result, the concentration becomes very easy and the lower layer separated in the decanter 14 fed itself by the distillate of the column 13 is sent to an accessory column 15 to be freed there from the gasoline and the methyl acetate. that it holds in dissolution.
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come into the circuit through gooseneck 16 while the hydroalcoholic residue from this distillation is returned to main column 4 through pipe 17.
Finally, the food alcohol of the finishing column 13 holding 12.3% gasoline in solution, it is necessary to withdraw this continuously in order to maintain constant the loading of entraining liquid. makes a suitable draft in 18, a few trays below the top of the column at a point where the methyl acetate does not reach. The gasoline thus separated returns to the main cable 4 through pipe 19.
At the base of the finishing column, pure alcohol is drawn to the desired concentration.
When the musts are relatively diluted, the column 13, the base temperature of which is 785, can be heated free of charge, using part of the calories of the vapors rising from the stripping column or of the calories contained in the stills.
The applicant has already described, in a Belgian patent filed on August 25, 1930, in the name of the Distilleries des Deux-Sèvres, for "Process and apparatus for obtaining high-level alcohol", a similar apparatus operating with coaches of same nature, but this was a process for making absolute alcohol, not a process for purifying alcohol.
The similarity of the two processes is therefore only apparent. In reality the phenomena which manifest themselves in the two cases are profoundly different-
In the aforementioned patent application, the trainer only works at the upper part of the column. Ultimately, everything is as if we were dealing with an ordinary concentration column whose upper plates would be loaded with trainer. A homogeneous liquid is obtained by lateral drawing consisting of very concentrated alcohol containing a little entrainer and also containing a certain quantity
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fusel oils, the barrier formed by the retrogradation of high-degree alcohol being powerless to achieve a radical separation of these products.
In the present invention, on the contrary, the entrainor works in all the part of the column where the concentration takes place and radically opposes the rise of fusel oils with alcohol. By lateral drafting, the heterogeneous ternary mixture is obtained, between alcohol-alcohol-water which, by decantation, provides an alcohol which is appreciably less concentrated than in the previous case, but perfectly free of the impurities of the initial must.
CLAIMS.
1.- A method of direct preparation of pure alcohol and fine taste, from musts or alcoholic dilutions, which consists in using in the concentration part of a column at high degree a carrier liquid similar to those which are usually used for removing the water in the azeotropic dehydration of the alcohol, this liquid having the property of carrying the alcohol to the top of the column and radically preventing the rise with it of fusel oils.