BRPI1016009B1 - Instalação para produzir etanol de cana-de-açúcar com múltiplos estágios, uma instalação de destilação, um gerador de vapor e uma turbina a vapor - Google Patents

Abstract

instalação para produzir álcool de cana-de-açúcar. a presente invenção refere-se a uma instalação para produzir álcool de cana-de-açúcar que abrange um estágio fragmentação (3) para a cada-de-açúcar e um estágio de extração (7) que separa a cana-de-açúcar fragmentada em sumo de açúcar e um bagaço. o sumo do açúcar será fermentada em um estágio de fermentação (19) para uma mistura (mosto) com teor de álcool. uma instalação de destilação (23) destila álcool bruto do mosto que será desidratado em um estágio de desidratação (27). a vinhaça incidente na instalação de destilação (23) será concentrada em um conjunto evaporador (33) de vários estágios para o uso posterior, por exemplo, como adubo. o bagaço incidente do estágio de extração (7) será queimado em um gerador de vapor de alta pressão (39). o vapor de alta pressão gerado no gerador de vapor de alta pressão (39) propulsiona uma turbina (45) para a geração de corrente elétrica em um gerador (47). o vapor de escape da turbina (45) aquece um estágio de pré-concentração (15) que concentra o sumo de açúcar extraído da cana-de-açúcar antes de ser fermentado no estágio de fermentação (19). isto reduz a necessidade de energia da instalação de destilação (23). o vapor de escape do estágio de pré-concentração (15) é subdividido em três partes, sendo que uma primeira parte fornece a energia necessária na instalação de destilação (23), uma segunda parte aquece o estágio de desidratação (27) e uma terceira parte abastece de energia o conjunto de evaporação (33).

Description

Descrição

[001] A presente invenção refere-se a uma instalação para produção de etanol a partir de cana-de-açúcar e abrange especialmente uma instalação para produção industrial de etanol.

[002] É conhecida a produção de etanol de matérias-primas renováveis, especialmente também de cana-de-açúcar, em escala industrial, por exemplo, como combustível para veículos automotores. No caso, a cana-de-açúcar inicialmente é fragmentada, por exemplo, esmagada e cortada. A partir da cana-de-açúcar fragmentada será depois extraído o suco do açúcar, por exemplo, através de prensagem. Adicionalmente, pela lavagem com água quente, o grau da extração poderá ser aumentado. O sumo de açúcar será depois purificado, por exemplo, filtrado, sendo que antes da filtração, pela adição de cal queimada e aquecimento do sumo de açúcar, uma parcela dos componentes indissolúveis do sumo do açúcar pode ser precipitada.

[003] Após este tratamento prévio do sumo do açúcar, este sumo, como é usual na produção do etanol, será fermentado. Da mistura contendo etanol, resultante do processo da fermentação, em um processo de destilação e eventualmente em um processo subsequente de retificação, será removida por destilação a parcela de etanol da mistura. Como especialmente para empregos para combustíveis é desejado ter etanol desidratado, segue-se, normalmente, uma desidratação para produzir etanol desidratado.

[004] O processo de produção do etanol requer energia em nível intenso. Em uma variedade dos estágios do processo, torna-se necessário adicionar nova energia. Especialmente, a destilação e a desidratação do etanol comparadamente apresentam elevada necessidade de energia. Por outro lado, na produção do etanol da cana-de-açúcar incidem produtos residuais que podem ser aproveitados para cobrir a energia necessária na produção do etanol, como também para cobrir os custos de produção.

[005] Na extração do sumo de açúcar da cana-de-açúcar apresenta-se o bagaço, isto é, a parcela de fibras da cana-de-açúcar. É conhecido queimar este bagaço para o aquecimento do gerador de vapor de alta pressão e com este vapor de alta pressão, no sentido de um acoplamento de calor-energia, propulsionar uma turbina de contrapressão, a qual, por sua vez, aciona um gerador que produz energia elétrica. Também é conhecido com o vapor residual da turbina de contrapressão aquecer os aparelhos necessários para a limpeza do sumo do açúcar, para destilação da mistura, da retificação do etanol bruto e para a desidratação do etanol. A energia elétrica produzida pelo gerador pode ser usada na instalação de produção de etanol, mas, em muitos casos, se produz uma economia em redes elétricas públicas a fim de que com as taxas assim obtidas proceder a uma "subvenção" dos custos da produção do etanol.

[006] Para o processo da produção do etanol acima explicado é necessário tipicamente 4,5 kg de vapor por cada litro de etanol. Esta quantidade de vapor pode ser obtida pela queima dos bagaços do vapor residual da turbina de contrapressão que aciona o gerador elétrico, de maneira que considerando-se a energia elétrica adicionalmente gerada, o processo da produção do etanol pode ser realizado em uma base suficientemente econômica.

[007] Na destilação e na retificação, como produto residual surge na destilação e na retificação incide como produto residual vinhaça xaroposa que, na parte preponderante, consiste de substâncias orgânicas e que pode ser aproveitada como adubo e eventualmente ração animal. Na forma incidente na destilação e na retificação, a vinhaça possui uma parcela de líquido relativamente elevado e de modo correspondente surgem elevados custos de transporte quando a vinhaça nesta forma tiver que ser transportada para ser usada como adubo.

[008] É conhecido proceder a uma vaporização ou concentração da vinhaça antes do seu transporte. Para este fim são empregadas instalações para evaporação por concentração em vários estágios, mas que requerem energia adicional, a qual, nos processos convencionais de produção de etanol, não pode ser oferecida no próprio processo.

[009] Constitui objetivo da invenção criar uma instalação para produção industrial de etanol a partir de cana-de-açúcar que não apenas permite extrair energia elétrica excedente do processo da produção, mas também concentrar a vinhaça incidente no processo da produção.

[0010] A invenção se baseia em uma instalação para produzir etanol a partir de cana-de-açúcar, abrangendo - um estágio de fragmentação para cana-de-açúcar - um estágio de extração que separa a cana-de-açúcar fragmentada em sumo e açúcar e bagaço - estágio de limpeza que procede a limpeza, ou seja, a purificação, do sumo de açúcar - um estágio de fermentação para fermentar o sumo de açúcar purificado para a forma de uma mistura (mosto) com teor de etanol - uma instalação de destilação que separa o mosto em etanol bruto e vinhaça - um estágio de desidratação do etanol bruto, fornecendo etanol desidratado - um gerador de vapor de alta pressão aquecido pela combustão dos bagaços e - uma turbina a vapor operada com o vapor de alta pressão do gerador de vapor de alta pressão e que aciona um gerador que produz corrente elétrica.

[0011] O aperfeiçoamento de acordo com a invenção se caracteriza pelo fato de que o sumo do açúcar purificado pode ser conduzido em uma forma concentrada para o estágio da fermentação através de um estágio de pré-concentração, aquecido com o vapor de escape da turbina de vapor, sendo que a instalação de destilação, bem como o estágio de desidratação e um conjunto de evaporação para concentração da vinhaça da instalação de destilação é aquecido juntamente com o vapor de escape do estágio da pré-concentração, estando sendo aquecidos, especialmente em forma direta, isto é, indireta.

[0012] Como o sumo do açúcar purificado é concentrado antes da fermentação, o processo de destilação trabalha com mosto contendo etanol, preconcentrado, e, portanto, pode ser operado com menor necessidade de energia. A energia para a pré-concentração do sumo do açúcar purificado será oferecida pelo vapor de escape da turbina de vapor. O vapor de escape do estágio de pré-concentração será subdividido em ter segmentos e fornece a energia para o processo da destilação, para o processo de desidratação e adicionalmente a energia é necessária para concentração da vinhaça. Ficou evidenciado que a vinhaça pode ser evaporada para uma décima parte do seu volume, embora o processo de produção do etanol como um todo requer, como antes, apenas cerca de 4,5 kg por litro de etanol, conforme já acima foi indicado como necessidade de energia tipicamente necessária.

[0013] Nas instalações convencionais de produção do etanol da espécie mencionada, o vapor de escape da turbina de vapor apresenta, por exemplo, uma temperatura de condensação de 127°C (correspondendo a 250 KPa (2,5bar), a). Na pré-concentração do sumo de açúcar purificado, incide vapor de escape com uma temperatura de condensação de, por exemplo, 120°C (correspondendo a.200 KPa (2 bar), a). A fim de que uma primeira parcela do vapor de escape do estágio de pré-concentração seja suficiente para o processo da destilação/retificação, segundo uma modalidade preferida, está previsto que a instalação de destilação seja conformada em dois estágios apresentando uma primeira coluna de destilação aquecida diretamente com o vapor de escape do estágio de pré-concentração, bem como uma segunda coluna de destilação, aquecida indiretamente por vapores da primeira coluna de destilação, que opera em uma pressão de coluna menor e em uma temperatura de coluna igualmente menor do que a primeira coluna de destilação. Convenientemente, a primeira coluna de destilação trabalha como "coluna de pressão" com uma pressão de 160 +/- 50KPa (1,6 +/- 0,5 bar), a na sua região de topo e/ou uma temperatura de cerca de 90°C (com 160 KPa (1,6 bar), a), ao passo que a segunda coluna de destilação trabalha como "coluna de vácuo" sendo operada, ao passo que a segunda coluna de destilação trabalha como a "coluna a vácuo" e na região do seu coletor, preferencialmente a uma pressão 50 +/- 30 KPa (0,5 +/- 0,3 bar), a e/ou uma temperatura de 80°C é operada. Convenientemente as duas colunas de destilação, do lado do suprimento do mosto e eventualmente também no lado da saída da vinhaça, estão ligadas em paralelo. Para as duas colunas de destilação são alocados condensadores de vapores superiores separados sendo que o condensador de vapor superior da primeira coluna de destilação forma um refervedor da segunda coluna de destilação. A vinhaça da segunda coluna de destilação mais fria que circula no refervedor condensa o etanol dos vapores superiores da primeira coluna de destilação. Uma parcela do condensado será reciclada para a coluna de destilação. O condensador de vapores de topo da segunda coluna de destilação será arrefecido de água de arrefecimento. E, também, aqui, uma parcela do condensado é novamente reciclada para segunda coluna de destilação.

[0014] Enquanto que a segunda parcela do vapor de escape do estágio de pré-concentração fornece a energia necessária para operação do estágio de desidratação, por exemplo, um crivo molecular ou semelhante unidade, a terceira parte do vapor de escape do estágio de pré-concentração será aproveitada para operar o conjunto de evaporação que produz a concentração da vinhaça. O conjunto de evaporação, para este fim, é conformado em vários estágios, convenientemente em seis estágios, sendo que a maior parcela dos estágios preferencialmente é conformada como evaporador de corrente descendente.

[0015] Os estágios de evaporação estão entre si ligados em carreira do lado da vinhaça e serão aquecidos pelo vapor de escape de um estágio de evaporação precedente da carreira e que se encontra em um nível de pressão ou de temperatura mais alto, de maneira que o primeiro estágio de evaporação na carreira trabalha com a temperatura mais elevada e a pressão mais elevada, enquanto que a pressão e a temperatura do último estágio de evaporação estão no nível mais baixo. A concentração de vinhaça aumenta na direção do último estágio de evaporação. A sequência dos estágios de evaporação do lado da vinhaça poderá divergir da sequência na qual se seguem em relação ao vapor de escape. Desta maneira, pode se atender melhor às propriedades de viscosidade alteradas da vinhaça que por estágio é progressivamente mais concentrada. Se, por exemplo, os estágios de evaporação, do lado do vapor de escape forem seguidos, por exemplo, por um primeiro, segundo, terceiro, quarto, quinto e sexto estágio subsequente, então, mostrou ser conveniente uma sequência do lado da vinhaça, na qual seguem em sequência o primeiro, segundo, terceiro, sexto, quinto e quarto estágio de evaporação.

[0016] Em uma modalidade preferida, um primeiro estágio de evaporação do conjunto de evaporação, que recebe a vinhaça da primeira coluna de destilação, é aquecido diretamente pelo vapor de escape do estágio da pré-concentração. A vinhaça da segunda coluna de destilação também poderá ser integrada ao primeiro estágio de evaporação, porém, para melhor aproveitamento de energia pode ser conduzida preferencialmente para outro estágio de evaporação, por exemplo, o terceiro estágio de evaporação.

[0017] O estágio de pré-concentração preferencialmente está conformado como evaporador de película descendente; mas pode também se tratar de um evaporador de placa. Mostrou ser conveniente conformar o estágio de pré-concentração como um evaporador de estágio único. O vapor de escape do estágio de pré-concentração deve ter preferencialmente uma pressão de 200 +/- 50 KPA (2 +/- 0,5 bar), a e/ou uma temperatura de cerca de 120°C.

[0018] A seguir, um exemplo de execução da invenção será explicitado em um desenho. As figuras mostram: figura 1 - representação esquemática de uma instalação de acordo com a invenção para a produção industrial de etanol a partir de cana-de-açúcar; figura 2 - representação esquemática de uma instalação de destilação da instalação de produção de etanol e figura 3 - apresentação esquemática de um conjunto de evaporação da instalação de produção de etanol de concentração da vinhaça da instalação de destilação.

[0019] A figura 1 apresenta esquematicamente uma instalação para a produção industrial de etanol a partir da cana-de-açúcar que permite além da produção de etanol desidratado, produzir ainda um excedente de energia elétrica, realizando a concentração da vinhaça incidente na destilação.

[0020] A cana-de-açúcar a ser trabalhada para a forma de etanol, no ponto 1, é integrada em um estágio de fragmentação 3 que corta e/ou esmaga a cana-de-açúcar em pedaços, por exemplo, de 10 a 20 cm de comprimento. A cana-de-açúcar fragmentada no ponto 5 será conduzida por um estágio de extração 7 que extrai o sumo do açúcar da cana-de-açúcar fragmentada, por exemplo, por meio de prensagem e/ou por emprego de água quente. O sumo de açúcar que é escoado no ponto 9, em um estágio purificador 11, será purificado das substâncias indesejadas para a destilação. Por exemplo, o estágio de purificação 11 filtra substâncias de fibras ou areia ou semelhante produto do sumo do açúcar. Além disso, no estágio de purificação 11 poderá ser adicionado cal queimada (CaO) para a precipitação e remoção de flocos de componentes indissolúveis do sumo de açúcar, como é convencional na produção do açúcar. O sumo do açúcar purificado no ponto 13 será introduzido em um estágio de pré- concentração 15 que posteriormente ainda será explicado mais detalhadamente, o qual faz a concentração, ou seja, faz a vaporização do sumo de açúcar em uma determinada extensão, antes que o sumo de açúcar concentrado seja conduzido no ponto 17 a um estágio de fermentação 19, no qual o sumo do açúcar concentrado comumente é fermentado para um mosto contendo etanol. Este mosto contendo etanol, no ponto 21, será introduzido em uma instalação de destilação 23 a seguir ainda a ser explicada mais detalhadamente na base da figura 2, instalação esta, que no ponto 25 libera etanol retificado por um estágio de desidratação 27. O estágio de desidratação 27 fornece na sua saída de produto 29 etanol desidratado e é retificado. Na instalação de destilação 23, no processo de destilação/retificação, a vinhaça incidente como produto residual, no ponto 31 será conduzida para um conjunto evaporador 33 que reduz a parcela de água inicialmente comparadamente elevada da vinhaça e que fornece, por exemplo, vinhaça concentrada na base de um décimo do seu volume original, para uma saída de produto 35.

[0021] No estágio de extração 7, além do sumo do açúcar como produto residual, incide o bagaço. No bagaço trata-se da parcela de substância sólida da cana-de-açúcar. No ponto 37, o bagaço será conduzido para um gerador de vapor de alta pressão 39 o qual, pela combustão do bagaço, a partir de água fresca alimentada no ponto 41, gera vapor altamente pressurizado. Esse vapor altamente pressurizado alimenta sobre uma linha 43 uma turbina de contrapressão 45, a qual, por sua vez, aciona um gerador 47 que gera corrente elétrica. No caso da turbina de contrapressão 45 trata-se de uma turbina a vapor, na qual o vapor perdido não é distendido até dentro da faixa de subpressão, porém no ponto 49 na região de sobrepressão, sendo retirada em forma superaquecida. Por exemplo, o vapor de escape da turbina possui uma temperatura de condensação 127°C (correspondendo a 250 KPa (2,5 bar), a).

[0022] O vapor de escape da turbina de contrapressão 45 aquece o estágio de pré-concentração 15, no qual pode se tratar de um evaporador de película de queda de estágio único ou um evaporador de placa de um estágio. Como o estágio de pré-concentração 15 concentra o sumo de açúcar purificado antes de o sumo do açúcar ser fermentado no estágio de fermentação 19, também a instalação de destilação 23 será alimentada com mosto concentrado, o que reduz a necessidade de energia da instalação e destilação 23.

[0023] O vapor de escape que no ponto 51 abandona o estágio de pré-concentração 15 possui, por exemplo, uma temperatura de condensação de 120°C, correspondendo a 200 KPa (2 bar), a. Este vapor de escape será subdividido em três segmentos, dos quais um primeiro segmento é conduzido no ponto 53 para a instalação de destilação 23, um segundo segmento no ponto 55 no estágio de desidratação 27 e um terceiro segmento no ponto 57 no conjunto de evaporação 33 com a finalidade do aquecimento e suprimento de energia. A instalação de produção de etanol de acordo com a invenção produz, portanto, não somente uma parcela excedente de energia elétrica, porém permite adicionalmente ao processo de produção e de desidratação de etanol, também concentrar a vinhaça incidente na destilação.

[0024] A figura 2 apresenta detalhes da instalação de destilação 23. A instalação é conformada em dois estágios e abrange uma primeira coluna de destilação 59 "mais quente", para a qual, através da linha 21 e um preaquecedor 61, é alimentado um mosto com teor de etanol oriundo do estágio de fermentação 19. Uma segunda coluna de destilação 63 "mais fria" está ligada em paralelo com a coluna de destilação 59 no lado da entrada do mosto e recolhe o mosto com teor de etanol através de um outro preaquecedor 65.

[0025] O primeiro segmento do vapor de escape do estágio de pré-concentração 15 será alimentado pela linha 53 diretamente em um coletor 67 da coluna de destilação "mais quente" 59 para aquecimento da coluna de destilação 59. De modo correspondente ao vapor de escape do estágio de pré-concentração 15, a pressão no coletor 67 está regulada para aproximadamente 190 KPa (1,9 bar), a e uma temperatura de 119°C (nesta pressão) entre paredes nesta pressão. Entende-se que a pressão pode oscilar em +/- 50 KPa. Na região do cabeçote 69 da coluna de destilação 59 reina de modo correspondente, uma pressão de 160 KPa, a com uma temperatura de cerca de 90°C (nesta pressão). Também aqui a pressão pode variar em +/- 50 KPa (+/- 0,5 bar).

[0026] Para a coluna de destilação 59 está alocado um condensador de vapores de cabeçote 71 que forma simultaneamente um refervedor da segundo coluna de destilação 63. O condensador de vapores de cabeçote 71 condensa, no ponto 73, vapores de cabeçote com teor de etanol alimentado. Uma parte do condensado de etanol será reciclada no ponto 75 como material reciclado na região do cabeçote da coluna de destilação 59, enquanto que outra parcela do condensado do etanol será removida no ponto 77 do primeiro estágio de destilação 59. O condensado do etanol poderá ser alimentado para um estágio retificador não mostrado mais detalhadamente ou com uma conformação retificadora adequada da coluna de destilação 59, através de uma linha 25 poderá ser conduzido diretamente para o estágio de desidratação 27.

[0027] O segundo estágio de destilação 63 trabalha com um nível de pressão e de temperatura menor. No seu coletor 79 está presente uma pressão de 50 KPa (0,5 bar), a com uma temperatura de cerca de 80°C. A pressão pode oscilar em +/- 30 KPa (0,3 bar). A vinhaça da coluna de destilação 63, circula acionada por uma bomba 81, pelo coletor 79 e pelo condensador de vapores de cabeçote 71 para efeito da condensação dos vapores do cabeçote da coluna de destilação 59. O condensador de vapores do cabeçote 71 forma ao mesmo tempo um refervedor da coluna de destilação 63.

[0028] Para a coluna de destilação 63 também está locado um condensador de vapores de cabeçote 83 que recolhe da região do cabeçote 85 da coluna de destilação 63 os vapores do cabeçote no ponto 87, e faz a reciclagem no ponto 89 de condensador de etanol como produto reciclado da coluna de destilação 63. Uma parcela do condensado de etanol será ramificada no ponto 91 e, novamente, ou através do estágio de retificação, não apresentando mais detalhadamente, ou com uma conformação retificadora da coluna de destilação 63, será conduzido diretamente para estágio de desidratação 27. O condensador de vapores de cabeçote 83 será abastecido com água fresca a partir de uma fonte de água fresca 93.

[0029] As colunas de destilação 59 e 63, do lado da saída do etanol, estão ligadas em paralelo e também a vinhaça incidente nas saídas da vinhaça 95, 97 das colunas de destilação 59, 63, será novamente reunida no conjunto de evaporação 33.

[0030] A figura 3 mostra detalhes do conjunto de evaporação 33 que concentra, e respectivamente, vaporiza a vinhaça incidente nas colunas de destilação 59, 63 da instalação de destilação 23, por exemplo, para uma décima parte do seu volume inicial. No presente exemplo de execução, o conjunto de evaporação 33 possui seis estágios de evaporação 99a a 99f, os quais, no tocante à vinhaça, também estão energeticamente ligados em carreira. Os estágios de evaporação 99, neste exemplo de execução, são conformados como evaporador de película descendente, o que apresenta vantagem de que a evaporação pode se verificar em regime de diferença de temperaturas propelentes relativamente pequenas. O diferencial de temperatura entre o meio aquecedor propelente no presente caso o vapor, e a vinhaça a ser evaporada é apenas de 3°C a 8°C, estando tipicamente situado ao redor de 5°C.

[0031] Entende-se que uma pequena parcela dos estágios de evaporação também poderá ser formada por outros tipos de evaporadores.

[0032] Para melhor aproveitamento energético, a vinhaça das duas colunas de destilação 59, 63 (figura 2) será conduzida para diferentes estágios de evaporação 99. A vinhaça incidente na saída 95 da coluna de destilação 59 "mais quente" será conduzida para o cabeçote do primeiro estágio evaporador 99a e circula através de uma bomba 101 através do estágio de evaporação 99a. O primeiro estágio de evaporação 99a será aquecido pela primeira parcela do vapor de escape do estágio de pré-concentração 15 aduzido pela linha 53. Na região inferior do evaporador de película descendente do primeiro estágio evaporador 99a está acoplado, de forma convencional, um separador 103 que separa a parcela de vapor da circulação de vinhaça da parcela de concentrado e recicla a parte de concentrado no ponto 105 na circulação de vinhaça conduzida através da bomba 101. A parcela de vapor separada no separador 103, no ponto 107 será alimentada para o próximo estágio evaporador 99b como energia de aquecimento. Uma parcela da vinhaça que circula pelo estágio de evaporação 99a será removida na parte da saída da bomba 101, no ponto 109, sendo conduzido para o próximo estágio de evaporação 99b para a concentração subsequente. Como no presente exemplo de execução, os estágios de evaporação 99a a 99f apresentam idêntica constituição no tocante ao aspecto técnico da aparelhagem, para a descrição da função de vaporização dos diferentes estágios de evaporação será feita referência à descrição do primeiro estágio de evaporação 99a. A cada um dos estágios de evaporação, a vinhaça a ser concentrada circula através do estágio de evaporação, passando pela bomba 101 e até o separador 103 de cada estágio de evaporação quando o vapor de escape, sobre a linha 107, será conduzido para o próximo estágio de evaporação na qualidade de meio de aquecimento. A vinhaça a ser concentrada será retirada através da linha 109 de estágio para estágio do ciclo de vinhaça, sendo introduzida no ciclo de vinhaça do próximo estágio evaporador. Desta maneira, aumenta a concentração da vinhaça de um estágio para outro estágio. O primeiro estágio de evaporação 99a na sequência é o estágio "mais quente" e trabalha com a pressão máxima, ao passo que o último estágio de evaporação 99f representa o estágio de evaporação "mais frio", operando na menor pressão.

[0033] A vinhaça liberada pela saída de vinhaça 97 para a segunda coluna mais fria de destilação 63, de modo correspondente ao seu nível de temperatura, não será introduzida no primeiro estágio de evaporação 99a, porém, no exemplo de execução apresentado, para o terceiro estágio de evaporação 99c para a concentração subsequente.

[0034] A vinhaça concentrada será extraída do último estágio de evaporação 99f no ponto 111 para uso subsequente. O vapor de escape do separador 103 do último estágio de evaporação 99f será condensado em um condensador 115 arrefecido através de uma fonte de água fria 113.

[0035] No exemplo de execução acima explicado, a sequência com a qual os estágios de evaporação 99 seguem subsequentemente com vistas ao lado da vinhaça coincide com aquela sequência na qual os estágios de evaporação 99 recolhem vapor de escape do estágio de evaporação respectivamente precedente. Tanto no lado do vapor de escape como também no lado da vinhaça os estágios de evaporação seguem da seguinte maneira: 99a, 99b, 99c, 99d, 99e e 99f. Sob pontos de vista de viscosidade pode ser indicado que a sequência do lado da vinhaça seja diferente da sequência do lado do vapor de escape. Em uma conformação conveniente, os estágios de evaporação sobre as linhas 107, do lado do vapor do escape, continuam como antes na sequência de 99a, 99b, 99c, 99d, 99e e 99f, enquanto que do lado da vinhaça os estágios de evaporação pelas linhas 109 estão interligados na sequência de 99a, 99b, 99c, 99f, 99e e 99d, sendo que de modo correspondente o estágio de evaporação 99d libera a vinhaça já concentrada para o processamento posterior no ponto 111.

Claims (15)

1. Instalação para produzir etanol de cana-de-açúcar com múltiplos estágios (3, 7, 11, 19, 27), uma instalação de destilação (23), um gerador de vapor (39) e uma turbina a vapor (45), compreendendo - um estágio de fragmentação (3) que fragmenta a cana-de- açúcar, - um estágio de extração (7) que separa a cana-de-açúcar fragmentada em sumo de açúcar e de bagaço, - um estágio de purificação (11) que purifica o sumo de açúcar, - um estágio de fermentação (19) que fermenta o sumo de açúcar purificado para mosto contendo etanol, - a instalação de destilação (23) separa o mosto em etanol bruto e vinhaça, - um estágio de desidratação (27) que fornece o etanol desidratado que desidrata o etanol bruto, - o gerador de vapor de alta pressão (39) é aquecido por queima do bagaço, e - a turbina a vapor (45) é operada com o vapor de alta pressão do gerador de alta pressão (39), que aciona um gerador (47) que produz corrente elétrica caracterizada pelo fato de que o sumo de açúcar purificado pode ser conduzido de forma concentrada para o estágio de fermentação (19) através de um estágio de pré-concentração (15) aquecido com vapor de escape da turbina de vapor, e sendo que a instalação de destilação (23), bem como o estágio de desidratação (27) e um conjunto de evaporação (33) que concentra a vinhaça da instalação de destilação (23), são aquecidos conjuntamente com o vapor de escape do estágio de pré-concentração (15).

2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a instalação de destilação (23) é conformada em dois estágios e apresenta uma primeira coluna de destilação (59) diretamente aquecida com vapor de escape do estágio de pré-concentração (15), bem como uma segunda coluna de destilação (63) aquecida indiretamente por vapores do cabeçote da primeira coluna de destilação (59), sendo que a referida segunda coluna de destilação (63) trabalha em uma pressão de coluna menor e uma temperatura de coluna menor do que a primeira coluna de destilação (59).

3. Instalação de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as duas colunas de destilação (59, 63) do lado do suprimento do mosto e eventualmente do lado da saída da vinhaça estão ligadas em paralelo e sendo que às duas colunas de destilação (59, 63) são alocados condensadores de vapores de cabeçote (71, 83) separados, sendo que o condensador de vapores do cabeçote (71) da primeira coluna de destilação (59) forma um refervedor da segunda coluna de destilação (63).

4. Instalação de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que uma parcela do condensador de vapores de cabeçote (71, 83) pode ser conduzida como produto reciclado para a respectiva coluna de destilação alocada (59, 63).

5. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizada pelo fato de que a primeira coluna de destilação (59) é operada na sua região do cabeçote (69) com uma pressão de 160 +/- 50 kPa (16 +/- 0,5 bar) a, e/ou uma temperatura de cerca de 90 °C.

6. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizada pelo fato de que a segunda coluna de destilação (63) opera em sua região do seu coletor (79) com uma pressão de 50 +/-30 kPa (0,5 +/- 0,3 bar), a e/ou uma temperatura de cerca de 80 °C.

7. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizada pelo fato de que o conjunto de evaporação (33) apresenta vários estágios de evaporação (99) que são aquecidos por vapor de escape de um dos estágios de evaporação (99) precedentes que estão situados em um nível de pressão ou/e de temperatura mais alta, sendo que um estágio de evaporação (99a) que recebe a vinhaça da primeira coluna de destilação (59) é aquecido diretamente por vapor de escape do estágio de pré-concentração (15).

8. Instalação de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a vinhaça da segunda coluna de destilação (63) pode ser conduzida para um outro (99c) dos estágios de evaporação (99) e os estágios de evaporação (99) estão ligados em série entre si no lado da linhaça.

9. Instalação de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o conjunto de evaporação (33) apresenta seis estágios de evaporação (99) e a vinhaça da segunda coluna de destilação (63) pode ser conduzida para o terceiro estágio de evaporação (99c).

10. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizada pelo fato de que os estágios de evaporação (99) estão ligados no lado da vinhaça em uma sequência e em carreira que é diferenciada da sequência com os estágios de evaporação do lado do vapor de escape.

11. Instalação de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o conjunto de evaporação (33) apresenta seis estágios de evaporação (99) e sendo que, com relação à sequência do vapor de escape na sequência do lado da vinhaça, o segundo estágio evaporador segue o primeiro estágio evaporador, o terceiro segue o segundo, o sexto segue o terceiro, o quinto segue o sexto e o quarto estágio de evaporação segue o quinto estágio de evaporação.

12. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizada pelo fato de que os estágios de evaporação (99) são conformados como evaporadores de película descendente.

13. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que o conjunto de evaporação (33) apresenta vários estágios de evaporação de película descendente ligados em série, dos quais pelo menos o estágio de evaporação de película descendente (99a) que é o primeiro estágio na carreira, é aquecido por vapor de escape do estágio de pré- concentração (15).

14. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que o estágio de pré- concentração (15) gera vapor de escape com uma pressão de 200 +/- 50 kPa (2 +/- 0,5 bar), a e/ou uma temperatura de cerca de 120 °C.

15. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de que o estágio de pré- concentração (15) é conformado como evaporador de película descendente ou como evaporador de placa.

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