DE3428663C2 - Process for the production of alcohol - Google Patents

Process for the production of alcohol

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkohol aus wäßrigen Alkoholgemischen durch Destillieren, Rektifizieren sowie Entwässerung und Reinigung in mehreren Kolonnen. Dabei werden die alkoholischen Kopfdämpfe der Rektifizierkolonne direkt verdichtet und die Kopfdämpfe aus den Reinigungs- und Entwässerungskolonnen zunächst über einen Verdampfer geführt, der aus einem flüssigen Alkohol einen weiteren Alkoholdampf bildet, der gemeinsam mit dem Kopfdampf aus der Rektifizierkolonne verdichtet wird und der gemeinsam verdichtete Dampfstrom zur Beheizung der Destillier-, Reinigungs- und/oder Entwässerungskolonnen verwendet wird.The invention relates to a process for the production of alcohol from aqueous alcohol mixtures by distillation, rectification and dehydration and purification in several columns. The alcoholic overhead vapors of the rectification column are compressed directly and the overhead vapors from the cleaning and dewatering columns are first passed through an evaporator, which forms a further alcohol vapor from a liquid alcohol, which is compressed together with the overhead vapor from the rectification column and the jointly compressed vapor stream to the Heating of the distillation, cleaning and / or dewatering columns is used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Alkohol aus wässrigen Alkoholgemischen durch Destillieren, Rektifizieren sowie Entwässerung und Reinigung in mehreren Kolonnen, wobei die Alkoholdämpfe verdichtet und zur Beheizung einer weiteren Kolonne verwendet werden.The invention relates to a method for obtaining alcohol from aqueous alcohol mixtures by Distillation, rectification as well as dewatering and cleaning in several columns, with the alcohol vapors compressed and used to heat another column.

Mit derartigen Verfahren soll der Dampfverbrauch für die Konzentrierung des Alkoholes herabgesetzt werden.Such processes are intended to reduce the steam consumption for the concentration of the alcohol will.

Zu diesem Zweck ist es bekannt (AT-PS 1 17 027), einen Teil der aus der Destillierkolonne austretenden Alkoholdämpfe derart zu verdichten, daß diese auf eine Temperatur gebracht werden, die zur Beheizung der zur Entwässerung und Reinigung dienenden Kolonne ausreicht. Mit einem solchen Verfahren reicht die vorhandene Energie nur zur Beheizung einer Kolonne aus. Für die übrigen Kolonnen ist eine thermische Zusatzenergie erforderlich.For this purpose it is known (AT-PS 1 17 027), some of the emerging from the distillation column To compress alcohol vapors so that they are brought to a temperature that is used to heat the for Dewatering and cleaning column is sufficient. With such a procedure, the existing one is sufficient Energy only to heat a column. There is additional thermal energy for the remaining columns necessary.

Ein energiesparendes Verfahren zum Destillieren, Rektifizieren und Dehydrieren von Äthanol aus alkoholischen Maischen ist ebenfalls bekannt (DE-OS 33 03 571), wobei mehrere Kolonnengruppen produktseitig parallel und energieseitig hintereinander geschaltet sind. Hier wird die Energie mehrfach genutzt indem die nachfolgende Kolonne von der vorhergehenden Kolonne beheizt wird. Die Restenergie wird hinter der letzten Kolonne abgezogen.
Desweiteren ist es bekannt (DE-OS 31 1^289), die wässrige Lösung einer Destillierkolonne zu verdampfen, den hierbei entstehenden Wasserdampf zu verdichten und diesen verdichteten Wasserdampf in die Destillierkolonne zurückzuführen. Mit diesem Verfahren wird überschüssiger Dampf aus der Verdampferstufe zum
An energy-saving process for distilling, rectifying and dehydrating ethanol from alcoholic mashes is also known (DE-OS 33 03 571), several groups of columns being connected in parallel on the product side and in series on the energy side. Here the energy is used several times in that the following column is heated by the preceding column. The remaining energy is withdrawn after the last column.
Furthermore, it is known (DE-OS 31 1 ^ 289) to evaporate the aqueous solution of a distillation column, to compress the resulting water vapor and to return this compressed water vapor to the distillation column. With this method, excess steam from the evaporator stage is used

ϊ5 Beheizen der Destillierkolonne verwendet Auch hier müssen die übrigen Kolonnen zusätzlich beheizt werden. Dies bedeutet einen hohen Aufwand an Energie- und Anlagenkosten, weil das bekannte Verfahren nur mit großen Druckverhältnissen und möglicherweise nur mit einem Vakuumbetrieb des Verdichters saugseitig betrieben werden kann.ϊ5 Heating of the distillation column used Here, too, the other columns must also be heated. This means a high expenditure of energy and plant costs, because the known method only with high pressure ratios and possibly only with vacuum operation of the compressor on the suction side can be operated.

Außerdem führt die mehrstufige Ausführung des Verdichters und des Dampfumformers zu hohen Energieverlusten. In addition, the multi-stage design of the compressor and the steam converter leads to high energy losses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Destillieren, Rektifizieren und Dehydrieren von Alkohol aus alkoholischen Maischen oder Rohalkohol zur Erzeugung eines Produktes von 96% oder 100% neutralem Alkohol zu schaffen, mit dem in einem mehrstufigen System alle Kolonnen ohne wesentliche thermische Zusatzenergta beheizt werden.The invention is based on the object of a method for distilling, rectifying and dehydrating alcohol from alcoholic mash or raw alcohol to create a product of 96% or 100% neutral alcohol, with which in a multi-stage System all columns can be heated without significant additional thermal energy.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man die Kopfdämpfe der Reinigungs- und/oder Entwässerungskolonnen, deren Temperaturdifferenz zwischen Sumpf und Kopf der Kolonne kleiner ist als die entsprechende Temperaturdifferenz der Rektifizierkolonne, zur Abgabe ihres Wärmeinhaites den Heizflächen eines oder mehrerer Verdampfer zuführt und dort flüssigen Alkohol verdampft, den erhaltenen Alkoholdampf gemeinsam mit dem alkoholischen fCopfdampf der Rektifizierkolonne mechanisch verdichtet und den verdichteten Alkoholdampf zur Beheizung der Destillier-, Reinigungs- und Entwässerungskolonnen einsetztThis object is achieved by removing the top vapors of the cleaning and / or dewatering columns, their temperature difference between the bottom and the top of the column is less than the corresponding temperature difference of the rectifying column for discharge their heat content is supplied to the heating surfaces of one or more evaporators and there liquid alcohol evaporated, the alcohol vapor obtained together with the alcoholic overhead vapor of the rectification column mechanically compressed and the compressed alcohol vapor for heating the distillation, cleaning and dewatering columns are used

Mit diesem Verfahren wird der alkoholische Kopfdampf der Rektifizierkolonne dem Verdichter direkt zugeführt. Die Kopfdämpfe der Reinigungs- und Entwässerungskolonnen beheizen einen Verdampfer, der entsprechend dem Wärmeinhalt der zugeführten Dämpfe, aus einem flüssigen Äthanol einen Äthanoldampf beimWith this process, the alcoholic overhead vapor from the rectification column is fed directly to the compressor. The top vapors of the cleaning and dewatering columns heat an evaporator, which accordingly the heat content of the supplied vapors, from a liquid ethanol to an ethanol vapor

ro entsprechenden Siededruck der Rektifizierkolonne erzeugt. Auch dieser Dampf wird verdichtet. Die beiden gemeinsamen Dampfströme werden auf den Sattdampfaruck zur Kondensation der Dämpfe in Heizkörpern der Kolonnen für das Destillieren, Reinigen und Entwässern verdichtet.ro corresponding boiling pressure of the rectification column generated. This steam is also compressed. The two common steam flows are reduced to the saturated steam for the condensation of the vapors in the radiators of the columns for distillation, cleaning and dewatering condensed.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Verfahrensschaltung können alle Kolonnen mit dem Verfahrensprodukt als Wärmeträger ohne zusätzliche thermische Energie betrieben werden. Lediglich die zum Betreiben des mechanischen Verdichters erforderliche Energie muß der Anlage während des Betriebes zugeführt werden.Due to the process circuit according to the invention, all columns can with the process product operated as a heat transfer medium without additional thermal energy. Only those for operating the mechanical The energy required for the compressor must be supplied to the system during operation.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch ohne Entwässerungsteil gefahren werden und damit nur einen 96%igen Alkohol erzeugen.The method according to the invention can also be carried out without a dewatering section and thus only one Produce 96% alcohol.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Schaltung kann der Verdampfer beim gleichen Sättigungsdampfdruck wie der Kopf der Rektifizierkolonne betrieben werden. Der dem Verdampfer zugeführte flüssige AlkoholDue to the circuit according to the invention, the evaporator can operate at the same saturation vapor pressure operated like the top of the rectification column. The liquid alcohol supplied to the vaporizer

3 43 4

kann dem Verfahren an irgend einer Stelle entnommen dieser über 5 Leitungen 7a und Tb in die Heizkörper 10 werden. Bei der Beheizung der Destillier-, Reinigungs- und 11 geleitet wird. Die hierbei entstehenden Konden- und/oder Entwässerungskolonnen entstehen konden- sate werden über Leitungen 14 und 15 mit Kondensatsierte Alkoholdämpfe. Diese können gemeinsam ent- ableitern 16 und 17 abgezogen und gemeinsam über spannt und flüssig dem Verfahren an geeigneter Stelle 5 eine Leitung 18 in ein Kondensatentspannungsgefäß 19 zugeführt werden. Vorteilhafterweise wird die gesamte geleitet Das entspannte flüssige alkoholische Kondenentspannte flüssige Alkoholmenge dem Verdampfer zu- sat gelangt über eine Leitung 21 in den Verdampfer 5, geführt Denkbar ist auch, daß ein Teil des entspannten wo es, wie einleitend beschrieben, verdampft wird. Das flüssigen Alkohols als Rücklauf auf den Kopf der Rekti- hierbei entstehende alkoholische Kondensat wird über fizierkolonne geführt wird. Auch kann ein Teil des aiko- ίο eine Leitung 22 mittels einer Pumpe 24 als Rücklauf auf holischen Kondensates aus dem Verdampfer als Rück- den Kopf der Rektifizierkolonne 2 geführt Ein Teil dielauf auf den Kopf der Rektifizierkolonne geführt wer- ses alkoholischen Kondensates wird über eine Leitung den. Der Restteil des alkoholischen Kondensates aus 23 in den Einspritzkühler 9 eingeführt um dort den im dem Verdampfer wird sodann dem verdichteten Aiko- Verdichter 8 entstehenden überhitzten Dampf zu kühholdampf beigemischt Auch diese Maßnahmen führen 15 len. Von der Leitung 22 geht eine Produktleitung 25 ab, zur Verbesserung der Energiebilanz der Gesamtanlage mit der das Produkt abgezogen wird. Das aus den Kopf-Die Kondensate können nämlich auf den Saugdruck des dämpfen im Verdampfer 5 entstehende Kondensat wird Verdichters entspannt und die entstehenden Dämpfe mit der Leitung 27 abgezogen und mittels einer Pumpe ohne Schwierigkeiten dem Verdichter zugeführt wer- 28 in den Kopf der Kolonne 1 zurückgeführt Mit 29 ist den. 20 eine Dampfzuführleitung bezeichnet mit der im Anfahr-can be taken from the process at any point, this can be taken into the heating element 10 via 5 lines 7a and Tb. When heating the distillation, cleaning and 11 is directed. The resulting condensation and / or dewatering columns arise. Condensates are condensed with alcohol vapors via lines 14 and 15. These can be drained off together 16 and 17 and fed together over tensioned and in liquid form to the process at a suitable point 5 via a line 18 into a condensate expansion vessel 19. Advantageously, the entire amount of the relaxed liquid alcoholic condensate, which has been released from the liquid alcohol to the evaporator, reaches the evaporator 5 via a line 21; it is also conceivable that part of the relaxed liquid alcohol is evaporated, as described in the introduction. The liquid alcohol as reflux to the top of the rectifier, resulting alcoholic condensate, is passed through the fizierkolonne. Part of the aiko- ίο a line 22 by means of a pump 24 as a return to holic condensate from the evaporator as a return to the top of the rectification column 2. A part of the alcoholic condensate that is led to the top of the rectification column is via a line the. The remainder of the alcoholic condensate from 23 is introduced into the injection cooler 9 in order to add the superheated steam produced in the evaporator to the compressed Aiko compressor 8 to form cooling steam. These measures also lead to 15 len. A product line 25 branches off from the line 22 in order to improve the energy balance of the overall system with which the product is withdrawn. The condensate from the top The condensates can namely be expanded to the suction pressure of the vapors in the evaporator 5, the compressor and the vapors that are drawn off with the line 27 and fed back to the top of the column 1 by means of a pump without difficulty At 29 is the. 20 denotes a steam supply line with the

Die bei der Entspannung der Alkoholkondensate ge- betrieb die zum beschleunigten Abfahren benötigte bildeten Dämpfe werden den vermischten Alkohol- Energie der Anlage zugeführt wird. Sobald die Betriebsdämpfen aus der Rektifizierkolonne und dem Verdamp- temperatur der Anlage erreicht ist wird die Dampfzufer vor deren Verdichtung zugeführt, um somit auch die fuhr über Leitung 29 abgestellt Die Anlage wird jetzt in diesen Dämpfen enthaltenen Wärmeenergien weiter 25 ohne Zufuhr thermischer Energie weiterbetrieben, wozu nutzen. bei als Energiezufuhr nur die zum Betreiber/ des Ver-During the expansion of the alcohol condensates, the one required for accelerated shutdown The vapors formed are fed to the mixed alcohol energy in the system. As soon as the operating vapors from the rectification column and the evaporation temperature of the system have been reached, the steam feeder is used before its compression fed in, so that the drove via line 29 was also shut down. The system is now being shut down Thermal energies contained in these vapors continued to operate without supplying thermal energy, for which purpose to use. in the case of energy supply only to the operator / the supply

Erfindungsgemäß kann die Gesamtanlage ohne zu- dichters 8 erforderliche elektrische Energie aufgewensätzliche thermische Energie betrieben werden. Dies detwird.According to the invention, the entire system can be used without additional 8 required electrical energy thermal energy can be operated. This will be.

bedeutet jedoch einen langen Anfahrbetrieb, um auf die Mittels einer Leitung 26 kann ein Produkt abgezogenHowever, it means a long start-up operation to allow a product to be drawn off by means of a line 26

für die Herstellung von Alkohol erforderlichen Tempe- 30 werden, das aus den Kondensaten der Kopfdämpfe beraluren zu kommen. Um die Anfahrzeit herabzusetzen, steht Mit 30 und 31 sind die Zuführleitungen bezeichnetThe temperature required for the production of alcohol is that of the condensates of the overhead vapors get. In order to reduce the start-up time, 30 and 31 denote the supply lines

kann den Heizflächen des Verdampfers ein dampfförmi- can the heating surfaces of the evaporator a vapor-

ges Medium zugeführt werden. Wenn die Anlage die Hierzu 1 Blatt Zeichnungentotal medium are fed. If the system complies with the 1 sheet of drawings

Betriebstemperatur erreicht hat, wird diese Zusatzenergie abgestellt 35Has reached operating temperature, this additional energy parked 35

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher
beschrieben. Sie zeigt ein vereinfachtes Schaltschema.
An embodiment of the invention is in
Drawing shown and will be explained in more detail below
described. It shows a simplified circuit diagram.

Im Ausführungsbeispiel sind zwei Kolonnen 1 und 2
dargestellt, wobei mit 2 eine Rektifizierkolonne und mit 40
1 eine Reinigungs- oder Entwässerungskolonne bezeichnet ist. Zur Vereinfachung ist nur eine Kolonne 1
dargestellt. Es gehört jedoch zum Wesen der Erfindung
hier zwei oder mehr Kolonnen einzusetzen. Mittels
Kopfdampfleitungen 3 und 4 werden die alkoholischen 45
Kopfdämpfe den Kolonnen 1 und 2 entnommen, wobei
die Leitung 3 zu einem Verdampfer 5 geführt ist. Der
Kopfdampf aus der Kolonne 1 beheizt innerhalb des
Verdampfers 5 die nicht näher bezeichneten Heizrohre,
in denen sich flüssiger Alkohol befindet. Der verdampf- so
te flüssige Alkohol wird mittels einer Leitung 6 einer
Zweigleitung 7 zugeführt der gleichzeitig auch die
Kopfdampfleitung 4 zugeführt wird. Innerhalb der Leitung 7 befindet sich ein mechanischer Verdichter 8 und
ein Einspritzkühlei: 9. Der in der Leitung 7 strömende 55
verdampfte Alkohol wird zunächst mechanisch verdichtet und sodann der hierbei entstehende überhitzte
Dampf innerhalb des Einspritzkühlers gekühlt. Der so
behandelte Dampf wird sodann zur Beheizung der Kolonnen 1 und 2 in der Weise benutzt, daß ein Teil der 60
Sumpfprodukte aus den Kolonnen 1 und 2 zirkuliert und
dabei aufgeheizt wird. Zu diesem Zweck wird von den
Sumpfproduktleitungen 12 und 13 jeweils eine Zweigleitung 12a bzw. 13a in die Heizkörper 10 bzw. 11 geleitet, aus denen die Produkte aufgeheizt über Leitungen 65
12Z» und 136 den Kclonnen zurückgegeben werden. Die
Aufheizung der Sumpfprodukte erfolgt mittels des verdichteten und gekühlten alkoholischen Dampfes, wobei
In the exemplary embodiment there are two columns 1 and 2
shown, with 2 a rectifying column and 40
1 denotes a cleaning or dewatering column. For the sake of simplicity, there is only one column 1
shown. However, it belongs to the essence of the invention
use two or more columns here. Means
Overhead steam lines 3 and 4 become the alcoholic 45
Top vapors removed from columns 1 and 2, wherein
the line 3 is led to an evaporator 5. Of the
Head vapor from the column 1 heated within the
Evaporator 5 the unspecified heating pipes,
in which there is liquid alcohol. The evaporating so
te liquid alcohol is by means of a line 6 a
Branch line 7 fed to the same time also the
Head steam line 4 is supplied. Within the line 7 there is a mechanical compressor 8 and
an injection cooler: 9. The 55 flowing in line 7
Vaporized alcohol is first mechanically compressed and then the resulting overheated alcohol
Steam cooled within the injection cooler. The so
treated steam is then used to heat columns 1 and 2 in such a way that part of the 60th
Bottom products from columns 1 and 2 circulated and
is heated up in the process. To this end, the
Bottom product lines 12 and 13 each have a branch line 12a or 13a fed into the heating element 10 or 11, from which the products are heated via lines 65
12Z »and 136 to be returned to the clones. the
The bottom products are heated by means of the compressed and cooled alcoholic vapor, whereby

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Gewinnung von Alkohol aus wässrigen Alkoholgemischen durch Destillieren, Rektifizieren sowie Entwässerung und Reinigung in mehreren Kolonnen, wobei die Alkoholdämpfe verdichtet und zur Beheizung einer weiteren Kolonne verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kopfdämpfe der Reinigungs- und/oder Entwässerungskolonnen, deren Temperaturdifferenz zwischen Sumpf und Kopf der Kolonne kleiner ist als die entsprechende Temperaturdifferenz der Rektifizierkolonne, zur Abgabe ihres Wärmeinhaltes den Heizflächen mindestens eines Verdampfers zuführt und dort flüssigen Alkohol verdampft, den erhaltenen Alkoholdampf gemeinsam mit dem alkoholischen Kopfdampf der Rektifizierkolonne mechanisch verdichtet und den verdichteten Alkoholdampf zur Beheizung der Destillier-Reinigungs-jiiid/oder Entwässerungskolonnen einsetzt.1. Process for the production of alcohol from aqueous alcohol mixtures by distillation, Rectification as well as dewatering and cleaning in several columns, whereby the alcohol vapors are compressed and used to heat another column, characterized in that that the top vapors of the cleaning and / or dewatering columns, their temperature difference between the bottom and top of the column is smaller than the corresponding temperature difference the rectification column, to release its heat content supplies at least one evaporator to the heating surfaces and evaporates liquid alcohol there, the alcohol vapor obtained together with the alcoholic overhead vapor from the rectification column mechanically compressed and the compressed alcohol vapor for heating the distillation-cleaning jiiid / or Dewatering columns used. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Beheizung der Destillier-, Reinigungs- und/oder Entwässerungskolonnen aus den Aikoholdämpfen entstehenden Kondensate gemeinsam entspannt und flüssig weiterführt2. The method according to claim I, characterized in that that one in the heating of the distilling, cleaning and / or dewatering columns condensates formed from the alcohol vapors are jointly carried on in a relaxed and liquid manner 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Entspannung gebildeten Dämpfe den zusammengeführten Alkoholdämpfen aus der Rektifizierkolonne und dem Verdampfer vor deren Verdichtung zuführt3. The method according to claim 2, characterized in that that the vapors formed during the relaxation of the combined alcohol vapors from the rectification column and the evaporator before their compression 4. Verfallen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß man da^, entspannte flüssige, alkoholische Kondensat dem Verdampfer zuführt4. Expire according to claim 2, characterized that one is there ^, relaxed, liquid, alcoholic Condensate feeds to the evaporator 5. Verfahren nach einem de Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des alkoholischen Kondensates aas dem Verdampfer als Rücklauf in den Kopf der Rektifizierkolonne führt und den Restteil dem verdichteten Alkoholdampf innerhalb eines Einspritzkühlers beimischt5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a part of the alcoholic condensate aas the evaporator as Return to the top of the rectification column and the remainder to the compressed alcohol vapor mixed within an injection cooler 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus den Kopfdämpfen der Kolonnen im Verdampfer gebildeten Kondensate in den Kopf der Reinigungs- und/oder Entwässerungskolonne zurückführt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that from the head vapors of the columns in the evaporator formed condensates in the head of the cleaning and / or Recirculates dehydration column.
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