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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von hochgereinigtem Alkohol
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von hochgereinigtem Alkohol aus
alkoholarmer Würze bzw. Maische oder aus anderen alkoholarmen Flüssigkeiten, wobei
aus der Maische entwickelte Dämpfe mit dieser alkoholarmen Maische gewaschen, der
größere Teil der alkoholhaltigen Dämpfe unterhalb der Waschzone entnommen und in
einer zweiten Kolonne aufgestärkt wird und wobei der Entgeistungskolonne ein durch
dies-en Waschvorgang an Vor- und Nachlaufprodu,kten angereichert-er kleiner, oberhalb
des Maischeeinlaufes abgezogener Teil der Dämpfe entnommen und etwa in der Mitte
einer Hilfskolonne zugeführt wird.
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Würze der Backhefeerzeugung hat im allgemeinen einen Alkoholgehalt
von etwa 0,6 bis 1,5 Gewichtsprozent. Dabei sind neben anderen Verunreinigungen
z. B. 16 000 mg an Aldchyden je Liter Äthylalkohol, das sind 2,0 Gewichtsprozent
des letzteren, nichts außergewöhnliches. Ähnliche Verhältnisse liegen bei vergorener
Ablauge der Sulfitzellstafferzeugung vor, wozu bei dieser unter anderem noch Methanol,
'rerpene usw. kommen. Im folgenden wird die zu verarbeitende alkoholische Flüssigkeit
der Einfachheit halber stets »Maische« genannt. Im Sinne der Erfindung ist unter
diesem Ausdruck jedoch jede beliebige alkoholarme Flüssigkeit zu verstehen.
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Um aus einer solchen Maische einen einwandfreien, allen Anforderungen
entsprechenden Feinsprit in höchster Ausbeute zu erhalten, müssen vor allem die
Aldehyde und andere,- sich in wäßrigem Äthylalkohol ähnlich verhaltende Stoffe in
möglichst angereicherter Form ausgeschieden werden.
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Nach neuerer Erkenntnis läßt sich dies am rationellsten durch eine
äusgiebige Wa§chniig 'der niedriggrädigen Alkoholdämpfe bewirk-en, wodurch der Äthylalkohol
weitgehend aus den Dämpfen abgeschieden wird. Das' den Gegenstand der Erfindung
bildende Verfahren beruht zum Teil auf dieser Erscheinung.
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Eine zur Ausführung der neuen Arbeitsweise geeignete Apparatur ist
in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt; Fig. 2 zeigt eine in die
Entgeistungskolonne einzubauende Vorrichtung zur Beseitigung von Estern uni organischen
Säuren, , Fig. 3 eine solche, die äuß#rdern auch flüchtige Basen abzufangen
erlaubt,- , ,
Fig. 4 zeigt eine ab-geänderte Anordnung der Vorrichtung nach
den Fig. 2 bzw. 3.
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Die in Fig. 1 dargestellte Apparatur besteht im wesentlichen
aus einer Entgeistungskolonne 3, einet Hilfskolonne 6 und einer Verstärkungskolomi65,
denen di# Kühlaggregate 1, 8, 9, 10 und der Vorwärmer 2 zugeordnet sind.
Die Arbeitsweise ist folgende: Die alkoholarme, im Dephlegmator 1 vorgewärmte,
gegebenenfalls in dem von der heißen Schlempe dürchflossenen Wärmeaustauscher 2
weitererhitzte Maische tritt bei Sa in die Entgeistungskolonne 3 ein. Aus
deren mittlerem Teil, -ä#lsö wesentlich unterhalb des' Maischeeinlaufes, wird de-r'größere
Teil des Alkohols in an sich bekannter Weise in Dampfform über die Rohrleitung
3 c entnommen und in einer Verstärkungs kolonne 5 weiterverarbeitet.
Am Kopf der Entgeigtungskolonne 3 wird der -re§tli'che Teil des in'der-Maische
enthaltenen wäßfigen"Alkc>hols ohne# voiausgegangene Verstärkung dainpfförmig über
die Rohr- - '
leitung 3 b, in welche ein Drosselorgan 3 k eingebaut
ist, abgezogen -und in &-ne Hilfskolonne 6, die am Kopf mit heißem
Wasser (Lutterwasser oder gtatt dessen Schlempe aus der #Kolonne 3) berieselt
wird, geleitet. Die alkoholisdhen Dämpfe'treten. etwa in der Mitte der Hilf skolonne
6 in diese ein. In einem dieser Hilfskolonne nächgeschalteten Dephlegmator
8 wer7-den die an Vorlaufbe§tandteilen angereichert-en Dämpfe niedergeschlagen
und als Rücklaufflüssigkeit erfindungsgemäß an 6in#r iStelle iii die Hilfskolonne
6
eingeführt, die zwischen dem Wasr-h*assereinlauf 63
und der Eintrittsstelle
d##r älkoholischen 'Dämpfe 3 b
liegt. Durch diese Anordnung Wird bewirkt,
daß* die Vorlaufdämpfe von Äthanol praktisch befreit werden
und
infolge des dadurch bedingten besseren Verdampfungsverhältnisses von Vorlaufdampf
zu Vor.-laufflüssigkeit in an Vorlaufprodukten stark angereicherter Form anfallen.
In die Waschwasserzulaufleitung6d kann ein Drosselorgan6e eingebaut sein, das in
bekannter Weise durch die am Kopf der Hilfskolonne 6 herrschende Temperatur
gesteuert wird. Unterhalb der Dampfeintrittsstelle 3b enthält die Hilfskolonne
6 eine entsprechende Anzahl von Destil -lierböden 6"'. Sie dienen zum Austreiben
der an sich leichtsiedenden und der unter den betreffenden Bedingungen wasserdampfflüchtigen
Stoffe unter Zuhilfenahme von am Fuß der Kolonne 6 zugeführter Wärme. Das
unter dem Einfluß dieser letzteren von Leichtsiedendem befreite Wasser-Alkohol-G-emisch
tritt als Rücklauf aus der Blase über das Rohr 6 a an einer unterhalb des
Maischeeintritts gelegenen Stelle in die Entgeistungskolonne 3 ein. An geeigneter
Stelle der Hilf skolonne 6 können angereichertere Stoffe, z. B. Ester, und
gewisse Nachlaufprodukte als Seitenprodukte abgezogen werden.
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Aus einem dem Dephlegmator 8 der Hilfskolonne 6
nachgeschalteten
Kondensator bzw. Gaskühler 10 wird eine dem Gehalt der Maische entsprechende
Menge an leichtflüchtigen Stoffen, das sind Aldehyde, Äther. Ester, organische Säuren
usw., abgezogen. Die über die Rohrleitung 3 c aus der Entgeistungskolonne
3
nach der Rektifizierkolonne5 übertretenden, von Alde-hyd, flüchtigen
Säuren, Estern, Äther und dem größten Teil der Nachlaufprodukte befreiten, aber
noch niedergrädigen Alkoholdämpfe reichern sich unter dem Einfluß des aus dem (zweckmäßig
mit Maische gekühlten) Dephlegmator 1 und dem Kondensator 9
kommenden
Rücklaufes auf 94 bis 95 Gewichtsprozent an. Das ausgeschiedene Wasser verläßt
die Kolonne.5 über deren Blase alkoholfrei. Aus dem mittleren Teil der Kolonne
5 werden in an sich bekannter Weise die Nachlaufprodukte, einige Böden unterhalb
des Kolonnenkopfes der Sprit als Seitenprodukt abgezogen Der letztere kann in einer
in der Zeichnung nicht dargestellten Nachreinigungskolonne bekannter Anordnung verfeinert
werden.
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Auf dem Wege über den Dephl-eginator 1, den Kon densator
9 und den Gaskühlerteil lüa reichern sich die aus der Rektifizierkolonne
5 kommenden Dämpfe durch Teilniederschlag an Leichtsiedendern an. über die
Leitung 10 c wird daher laufend ein dem Gehalt der Dämpfe entsprechender
Teil dieser leichtsiedenden Produkte nach dem Waschteil 6"" der Hilfskolonne
6
abgezogen. Das in der Hilfskolonne 6 im Zusammenspiel mit dem Dephlegniator
8 bzw. Gaskühlerteil 10 b
angereicherte Leichtsiedende wird
über die Leitung 10d als Vorlaufprodukt der Apparatur entnommen. Es kann
im Bedarfsfalle zusammen mit den Nachlaufprodukten der Rektifizierkolonne
5 in einer kleinen '. in Fig. 1 nicht dargestellten Kolonne aufgestärkt
werden.
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Enthält die in der beschriebenen Weise vorbehandelte Maische noch
Ester oder flüchtige Säuren oder auch beides, so kann zwecks deren Abscheidung eine
von der Maische nicht durchflossene Zone (Kammer) 3" bzw. 3"" in die Entgeistungskolonne
3 eingebaut werden. Fig. 2 zeigt eine Anordnung dieser Art, in welcher die
alkoholhaltigen Dämpfe, bevor sie über die Rohrleitung 3 c nach der Rektifizierkolonne
5 abströmen, zwecks Abscheidung von Estern und organischen Säuren mit über
die Leitung 3h eingeführter Natronlauge behandelt (gewaschen) werden. Die
über die Rohrleitung3a in die Entgeistungskolonne3 eintretende Maische wird dann
auf dem Sammelboden 3 d
aufgefangen und über die Rohrleitung
3 e uni die Wa,schkammer Y' herum nach einem der Destillierböden der
Maischekolonne 3 geleitet.
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In analoger Weise können außer Estern und Säuren in einer nach Fig.
3 gestaltet-en Vorrichtung 3... auch etwa in dieser Zone der Entgeistungskolonne
vorhandene flüchtige Basen durch Zufuhr von mit Schwefelsäure angesäuertem Wasser
über die Leitung 3 i abgefangen werden. Dieser Teil des Waschwassers wird
dabei über den Boden 3 f und die Rohrleitung 3 g (uni die Natronlaugenzone
3" herum) nach der Kolonne 3
abgeleitet, um Verluste an Natronlauge
zu verrneiden. Statt einer außerhalb der Kolonne liegenden Rohrverbindung
3 e zum Umführen der Maische vom Sammelboden 3 d um das Waschteil
3" (bzw. 3" und 3 ... ) herum nach dem darunterliegenden Teil
der Entgeistungskolonne kann nach Fig. 4 ein innerhalb dieser Kolonne angeordneter
Abfallschacht 31 verwendet werden. Der Sammelboden 3 d wird alsdann
durch einen Destillierboden 3n ersetzt, der ein Überfallwehr 3 m von bekannter
Anordnung erhält.
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Der Dampfverbrauch der Apparatur kann durch Beheizung der Hilfskolonne
6 mittels aus dem Blasen -ablauf der Entgeistungskolonne 3 bzw. der
Verstärkungskolonne5 gewonnenem Entspannungsdampf vermindert werden.
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Die Menge des aus der Entgeistungskolonne 3 nach &er Kolonne6
übertretenden Allzohol-Wasser-Dampfes wird durch ein Drosselorgan 3 k eingestellt.
Dies erfolgt gegebenenfalls selbsttätig, wobei der Impuls aus dem Kopf der Kolonne
3 bzw. aus der Hilf skolonne 6
abgeleitet werden kann. In die der Zuführung
des Waschwassers nach der Kolonne 6 dienende Rohrleitung 6 d
wird ein Drosselorgan eingebaut, das mittels einer seinen Impuls aus dem unteren
Teil 6... der Hilfskolonne 6 entnehmenden Vorrichtung gesteuert werden
kann.
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.An sich ist es bekannt, bei der Destillation die alkoholhaltigen
Dämpfe aus einer unterhalb des Maischeeinlaufes liegenden Zone der Entgeistungskolonne
zu entnehmen (vgl. SammlungVieweg, Brannschweig 1914, Heft 6, »Bvennereifragen«,
S. 46 bis 48, insbesondere Fig. 24). Bei dieser Anordnung werden jedoch die
am Kopf der Maischekolonne B abgezogenen Dämpfe im Kolonnenteil C unmittelbar, also
ohne voraufgegangene Waschung mit Wasser, aufgestärkt. Da dabei ein beträchtlicher
Teil von Äthvialkohol in das Vorlaufprodukt gelangt, entspricht äie Ausbeute an
Feinsprit den heutigen Anforderungen nicht. Ferner ist eine Waschung der alkoholhaltigen
Dämpfe nacheinander mittels Maische und Wasser bekanntgeworden (deutsche Patentschrift
564 497). Dabei soll nach dem Wortlaut der Patentschrift je-
doch ohne jede
Rücklaufbildung in der Waschkolonne gearbeitet werden. Da nach dieser Patentschrift
nur etwa 0,5% des eingesetzten Alkohols über eine ohne Rücklauf arbeitende Waschkolonne
abgeleitet werden sollen, ist die Aufrechterhaltung eines geordneten Dauerbetriebes
praktisch kaum denkbar. Eine aus einem Verstärker- -und einem Austreibeteil bestehende,
hinter eine Entgeistungskolonne geschaltete Hilfskolonne beschreibt die deutsche
Patentschrift 710 797.
Bei dieser fehlt jedoch eine Waschzone und damit die
Möglichkeit, den Äthylalkohol aus dem vorlaufhaltiggen Dampf weitgehend auszuwaschen.
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Schließlich ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei ,velchein einer
vom Kopf her von der zu verarbeitenden Maische durchflossenen Entgeistungskolonne,
aus deren Mittelteil die alkoholhaltigen Dämpfe entnommen werden, eine mit heißem
Wasser gespeiste Waschkolonne aufgesetzt wird (deutsche Patentschrift
917
061). Der in einem Dephlegmator gebildete Rücklauf wird ebenso wie das Waschwasser-
dem oberen Boden der Waschkolonne zugeleitet.
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Weiterhin ist es bereits bekannt, bei einer de-rartigen Anlage der
Entgeistungskolonne einen kleinen Teil der Dämpfe zu entnehmen, die oberhalb des
Maischeeinlaufes abgezogen werden und durch Vor-und Nachlaufprodukte angereichert
sind, wobei diese Dämpfe ohne vorherige Aufstärkung entnommen werden. Zum Herauswaschen
des Äthylalkohols werden diese Dämpfe etwa in die Mitte einer Hilfskolonne eingeleitet,
die auf ihrem obersten Boden mit heißem Wasser, mit Lutterwasser, Schlempe od. dgl.
berieselt wird.
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Es ist auch bereits bekannt, bei der Reinigung von Alkohol Alkalien
zum Neutralisieren organischer Säuren und zur Verseifung von Estern zu verwenden,
jedoch sind bei diesen bekannten Verfahren große Mengen von Alkalien bzw. Säuren
notwendig, da nur ungereinigter oder ungenügend vorgereinigter Alkohol behandelt
wird.
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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Erzeugung von hochgereinigtem
Alkohol aus alkoholarmer Würze bzw. Maische der Lufthefe- bzw. Sulfitspirituserzeugung
oder aus anderen alkoholarmen Flüssigkeiten durch Waschen der aus der Maische entwickelten
Dämpfe mit dieser alkoholarrnen Maische, wobei der größere Teil der alkoholhaltigen
Dämpfe unterhalb der Waschzone entnommen und in einer zweiten Kolonne der Aufstärkung,
gegebenenfalls unter Abscheidung der restlichen Verunreinigung, zugeführt wird,
wobei der Entgeistungskolonne ein durch diesen Waschvorgang an Vor- und Nachlaufprodukten
angereicherter kleiner, oberhalb des Maischeeinlaufes abgezogener Teil der Dämpfe
ohne vorherige Aufstärkung lentnommen und zwecks Herauswaschens seines Athylalkol:ic>Ianteils,
etwa in der Mitte einer Hilfskolonne, die auf ihrem obersten Boden mit heißem Wasser
(Lutterwasser, Schlempe od. dgl.) berieselt wird, eingeleitet wird, wobei dieses
Verfahren gemäß der Erfindung so durchgeführt wird, daß die beim Durchstreichen
dieser Waschzone weitgehend von Äthanol befreit-en Dämpfe in einem Kondensator bzw.
Gaskühler niedergeschlagen werden und das daraus gewonnene Kondensat als Rücklaufflüssigkeit
der Hilfskolonne zur Anreicherung der Vorlaufbestandteile zwischen der Eintrittsstelle
der alkoholischen Dämpfe und dem Waschwasser-einlauf eingeführt wird, während in
dem unterhalb der Waschzone gelegenen Teil der Hilfskolonne unter Zufuhr von Wärme
von außen her weitere flüchtigc Stoffe aus der Rücklaufflüssigkeit ausgetrieben
werden und der Blasenablauf dieser Hilfskolonne mit annähernd demAlkoholgehalt der
Maische unterhalb des Maischeeinlaufes in die Entgeistungskolonne eingeführt wird.
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Dadurch erreicht man die Vorteile, daß durch die Rücklaufeinführung
unterhalb des Waschwasserzulaufes die Alkoholkonzentration der vom obersten, das
Waschwasser aufnehmenden Boden aufsteigenden Dämpfe sehr gering ist. Dadurch wird
für die leichtflüchtigen Bestandteile ein hoher Verdampfungswert erzielt und zwischen
dem Waschwassereintritt 6 d und dem Rücklaufeingang6c der Kolonne6 aufrechterhalten.
Der Rücklauf aus der dampfbeheizten Hilf skolonne ist weitgehend vorlauffrei und
kann daher an einer unterhalb des Maischeeinlaufes gelegen-en Stelle in die Maischeentgeistungskolonne
eingeführt werden. Würde man diese Hilfskolonne in bekannter Weise, etwa ähnlich
der deutschen Patentschrift 917 061 anordnen, so würden die vom obersten
Boden über die Rohrleitung 6 b entweichenden Dämpfe einen verhältnismäßig
großen Gehalt an Äthylalkohol aufweisen.