MX2008010853A - Proceso y sistema para la produccion de alcohol por destilacion de efecto multiple. - Google Patents

Proceso y sistema para la produccion de alcohol por destilacion de efecto multiple.

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Abstract

La presente invención se refiere a un proceso y a un sistema para la producción de alcohol por destilación con optimización energética que utiliza la tecnología de efecto múltiple, El proceso de la presente invención comprende: a) dividir una corriente de vino (1) para la alimentación de dos columnas de depuración (2, 3); la columna de depuración (2) genera una corriente de flema (4) y la columna de depuración (3) genera una corriente de flema (5) y una corriente de vinaza (6); b) alimentar con la corriente de flema (4) por lo menos una columna de rectificación (7) generando una corriente en la parte superior (8) y una corriente de alcohol hidratado (9); c) efectuar el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior (8) que proviene de por lo menos una columna de rectificación (7) y la corriente de vinaza (6) que proviene de la columna de depuración (3) en por lo menos un intercambiador de calor (10); y d) alimentar con la corriente de flema (5) una columna de rectificación (11) generando una corriente de alcohol hidratado (12). La presente invención se refiere también a alcohol hidratado producido por el proceso descrito anteriormente y a un proceso para la producción de alcohol anhidro.

Description

PROCESO Y SISTEMA PARA. LA PRODUCCION DE ALCOHOL POR DESTILACION DE EFECTO MULTIPLE CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un proceso y a un sistema para la producción de alcohol por destilación con optimización energética que usa la tecnología de efecto múltiple .
ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se refiere además al alcohol hidratado producido por el proceso descrito anteriormente y a un proceso para la producción de alcohol anhidro. En Brasil, casi todo el alcohol se produce por la destilación de mostos fermentados obtenidos a partir de la caña de azúcar. Después de la fermentación, el mosto recibe el nombre de vino o licor. Se fabrican dos tipos de alcohol: el hidratado (>92.6° INPM) y el anhidro (>99.3° INPM) , de conformidad con especificaciones oficiales. La separación del alcohol del vino se realiza comúnmente mediante el esquema descrito en el artículo "Brazilian alcohol program: an overview" de Goldemberg, J. y Macedo, I., publicado en "Energy for Sustainable Development" , Volumen 1, N° 1, Mayo de 1994, a saber: El vino o el licor entran en una primera columna, Ref. : 195999 denominada columna de depuración o destilación. En esta etapa, el etanol se separa del vino ( inicialmente a 7-10°GL) como vapor (flema a 40-50°GL) . El producto de fondo, la vinaza, presenta la mayoría de las sales y suspensiones de sólidos y se utiliza comúnmente como fertilizante, no debiendo exceder el límite de 0.03°GL de alcohol en su composición. El calentamiento de esta columna se realiza por la inyección directa de vapor. La flema que viene de la columna de depuración entra en una segunda columna, denominada columna de rectificación, eliminándose algunas impurezas (como aceite de fusel, que se recupera para aplicaciones especiales). El alcohol después se concentra a 96°GL y la flemaza obtenida (el efluente de la columna de rectificación) como producto de fondo de esa segunda columna puede desecharse junto con la vinaza o reciclarse a la primera columna. La etapa de rectificación se realiza comúnmente como un arreglo que utiliza dos columnas. En general, las columnas son de platos de tipo tapa de burbuja. Otro arreglo más actual difiere del arreglo anterior por presentar una columna de rectificación y que la flemaza regresa a la parte superior de la columna de destilación y no se desecha como ocurre en el arreglo anterior. Aunque este tipo de configuración puede emplear platos del tipo tapa de burbuja es más común usar platos perforados.
La tecnología existente para los sistemas de destilación datan de hace 50 a 60 años. A pesar de eso aún es posible realizar mejoras en la optimización energética. Los documentos siguientes se describen como referencia del estado de la técnica anterior en relación a procesos de destilación con optimización energética. Sin embargo, ninguno de estos anticipa la materia de la presente invención . Katzen, R. presenta en su artículo "A Low Energy Distillation System for the Production of Etanol Fuel", Copersucar International Symposium on Sugar and Alcohol, p.560 Sao Paulo, Junio de 1985) un estudio de un sistema de optimización energética para la producción de alcohol carburante anhidro que funciona con columnas a presiones diferentes. El producto de la parte superior de la columna de mayor presión actúa como evaporador de las otras columnas que operan a presión atmosférica. De esta manera, el sistema presenta reducción en el consumo de vapor. Leppanen, O. en su artículo "Energy Consumption in the Distillation of Fuel Alcohol", (Copersucar International Symposium on Sugar and Alcohol, Sao Paulo, Junio de 1985) también trata de la optimización energética en el proceso de destilación de alcohol anhidro utilizando columnas a diferentes presiones. En este artículo se realizó un estudio de dos casos: uno de ellos empleaba una presión mayor en la columna de rectificación (4.5 bar) y presión atmosférica en las columnas de deshidratación y evaporación. En el otro sistema la columna de deshidratación opera a presión reducida (alrededor de 0.6 bar) . Los dos resultados presentaron menor consumo de vapor comparados con el sistema convencional. Comparándose entre ellos, se observa menor consumo de vapor en el sistema que utiliza columnas con mayor presión. Como se expresa en el articulo anterior, el uso de la columna de destilación que opera a menor presión reduce el consumo de vapor. Usando una columna al vacio la presión delta entre las columnas podría ser aún mayor y el consumo de vapor se reduciría todavía más. No obstante, son necesarios algunos cuidados especiales con este sistema como, por ejemplo, el hecho de que el azeotropo alcohol-agua desaparece a una presión de 0.1 bar. Además, es necesario minimizar la pérdida de carga en la columna. La Patente Estadounidense 6,171,449 (Washington Group International) describe un proceso para la producción de monómero de estireno separándolo de etilbenceno por destilación mediante tecnología de efecto múltiple. Aunque no se trata específicamente de producción de alcohol, esa patente describe un proceso de destilación en donde una corriente es dividida para alimentar dos columnas de destilación, una de alta presión y otra de baja presión, junto con un evaporador que usa la energía térmica de la parte superior de una columna para proporcionar calor a la otra . La solicitud de patente JP 58-183634 (Ministerio de Industria y Comercio Internacional del Japón) describe un proceso de producción de etanol anhidro por el sistema de efecto múltiple en el que la materia prima alimenta en serie a por lo menos dos columnas de destilación que operan a presión reducida. El producto se retira de la última columna como vapor y se conduce a una torre de adsorción que adsorbe la humedad para obtener etanol anhidro. Simultáneamente, parte o todo el liquido de reflujo de la última columna es provisto con la fracción de las columnas de destilación, excepto la última. La solicitud de patente PI 8203199 (Codistil SA Dedini) describe un sistema para la producción de alcohol que emplea un proceso de destilación de efecto múltiple en el que la carga liquida se divide en dos columnas, una columna de destilación de la mezcla agua y alcohol, y una columna de rectificación del producto destilado, y ambas son alimentadas en paralelo con la mezcla agua y alcohol del proceso. La energía utilizada es vapor de alta presión inyectado en la primera columna y los vapores que ésta emite por su parte superior se usan como medio para calentar la segunda columna. En ambas, el proceso de calentamiento se realiza con el empleo de un evaporador termosifón de tipo vertical.
La solicitud de patente PI 0302605-1 (Dedini S/A Industrias de Base) describe un proceso para la producción de alcohol anhidro a partir de un flujo principal de vino de caña de azúcar sometido a etapas de destilación y deshidratación . Ese proceso comprende las siguientes etapas: a) retirar de un flujo de vino principal un flujo de vino secundario; b) destilar el flujo de vino secundario separadamente del flujo de vino principal, de manera de producir una flema condensada; c) retornar el flujo de flema condensado al flujo de vino principal; d) destilar simultáneamente dichos flujos de flema condensados con el flujo de vino principal, de manera de producir un flujo de alcohol hidratado; y e) deshidratar el flujo de alcohol hidratado en una columna de deshidratación mediante el calor de condensación de un flujo de vapor de flema proveniente de la destilación del flujo de vino secundario.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION La integración energética de procesos químicos se tornó una preocupación para la Ingeniería Química a principios de la década de 1970 cuando ocurrió la crisis mundial del petróleo. Hasta entonces, la posibilidad de reducir el consumo de energía de una unidad industrial a través de la integración térmica entre las corrientes y los equipos del proceso presentaba una importancia muy inferior a la dedicada actualmente a esta cuestión. La operación unitaria que requiere mayor atención es la destilación por ser las columnas de separación los mayores consumidores de servicios en una planta química. Desde principios de la década de 1980, se han presentado numerosas técnicas para optimizar la operación de una columna individual en cuanto a la integración energética de las columnas de un proceso. Los métodos principales de integración entre columnas se basan en el aumento de la presión operativa de algunas de ellas, llegando en algunos casos a obtener ahorros en el orden del 50%. Para un proceso de destilación de efecto múltiple, la integración energética entre las columnas se basa en la diferencia de presión operativa entre las mismas. Las columnas presurizadas serán responsables de generar una carga térmica suficiente para la operación de la columna al vacío. De esta forma, se obtiene la reducción del consumo de servicios de calefacción y enfriamiento del proceso. En plantas de destilación que emplean la tecnología de efecto múltiple, la corriente se divide en dos columnas que operan a presiones diferentes. La columna con mayor presión tendrá una carga térmica en el producto de su parte superior que puede emplearse como evaporador de la columna que opera a menor presión. Por consiguiente, hay una reducción del consumo de servicios necesarios para la generación de la carga térmica. Engelien, H.K. y Skogestad, S., en el articulo "Multi-Effect Distillation Applied to an Industrial Case Study" (Chemical Engineering and Processing. 44, pág. 819-826, 2005), simulan tres casos: sin integración energética, arreglo de rajadura indirecto y una pre-fraccionador de efecto múltiple buscando comprobar cuál de los arreglos tendría el menor consumo de vapor. El estudio mostró que de ser necesaria la actualización de las columnas, el arreglo de rajadura indirecto sería entonces el más apropiado, mientras que si se construyera una nueva planta, debería considerarse entonces el arreglo de integración con la pre-fraccionador , ya que presenta el menor consumo de vapor. El objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso y un sistema para la producción de alcohol, particularmente etanol, por destilación con optimización energética utilizando la tecnología de efecto múltiple . El proceso y el sistema de la presente invención permiten producir alcohol por destilación utilizando la tecnología de efecto múltiple con baja presión y menor pérdida de carga. Existe un aumento mínimo de presión en las corrientes de vapor usadas en las columnas de depuración y de rectificación, lo que provoca una reducción mayor del consumo de servicios de calefacción y enfriamiento del proceso necesario para la generación de carga térmica. Además, hay una pérdida de carga menor, (<0.25 bar) en función del intercambiador de calor usado en la presente invención que permite la realización de intercambios térmicos con pequeñas diferencias de temperatura entre los fluidos de intercambio y la última columna de rectificación utilizada, la cual opera preferentemente al vacio y comprende una sección de empaquetado .
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 representa un diagrama de flujo del proceso para la producción de alcohol por destilación de efecto múltiple de conformidad con la presente invención, que muestra corrientes y equipos esenciales, preferenciales y optativos, desde la alimentación con el vino hasta obtener el alcohol hidratado. La Figura 2 representa un diagrama de flujo de una modalidad preferida del proceso para la producción de alcohol por destilación de efecto múltiple de conformidad con la presente invención, que muestra corrientes y equipos esenciales, preferenciales y optativos, desde la alimentación con el vino hasta obtener el alcohol hidratado.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un proceso y a un sistema para la producción de alcohol por destilación con optimización energética que utiliza la tecnología de efecto múltiple . El proceso de la presente invención comprende las etapas de: a) dividir una corriente de vino 1 para la alimentación de dos columnas de depuración 2 y 3 ; la columna de depuración 2 genera una corriente de flema 4 y la columna de depuración 3 genera uña corriente de flema 5 y una corriente de vinaza 6; b) alimentar con la corriente de flema 4 por lo menos una columna de rectificación 7 generando una corriente en la parte superior 8 y una corriente de alcohol hidratado 9; c) efectuar el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior 8 proveniente de por lo menos una columna de rectificación 7 y la corriente de vinaza 6 proveniente de la columna de depuración 3 en por lo menos un intercambiador de calor 10; y d) alimentar con la corriente de flema 5 una columna de rectificación 11 generando una corriente de alcohol hidratado 12. Por consiguiente, el sistema de la presente invención comprende: a) una columna de depuración 2 que recibe una parte de una corriente de vino 1 que genera una corriente de flema 4; b) una columna de depuración 3 que recibe la otra parte de una corriente de vino 1 que genera una corriente de flema 5 y una corriente de vinaza 6; c) por lo menos una columna de rectificación 7 que recibe la corriente de flema 4 generando una corriente en la parte superior 8 y una corriente de alcohol hidratado 9; d) por lo menos un intercambiador de calor 10 que efectúa el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior 8 proveniente de por lo menos una columna de rectificación 7 y la corriente de vinaza 6 proveniente de la columna de depuración 3; y e) una columna de rectificación 11 que recibe la corriente de flema 5 generando una corriente de alcohol hidratado 12. La presente invención se refiere además al alcohol hidratado producido por el proceso descrito anteriormente y a un proceso para la producción de alcohol anhidro que comprende el proceso descrito anteriormente y una fase posterior de deshidratación del alcohol hidratado asi producido . Uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar un proceso para la producción de alcohol por destilación de efecto múltiple que comprende las siguientes etapas : a) dividir una corriente de vino 1 para la alimentación de dos columnas de depuración 2 y 3; la columna de depuración 2 genera una corriente de flema 4 y la columna de depuración 3 genera una corriente de flema 5 y una corriente de vinaza 6; b) alimentar con la corriente de flema 4 por lo menos una columna de rectificación 7 generando una corriente en la parte superior 8 y una corriente de alcohol hidratado 9; c) efectuar el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior 8 proveniente de por lo menos una columna de rectificación 7 y la corriente de vinaza 6 proveniente de la columna de depuración 3 en por lo menos un intercambiador de calor 10; y d) alimentar con la corriente de flema 5 una columna de rectificación 11 generando una corriente de alcohol hidratado 12. El proceso de conformidad con la presente invención permite que la columna de depuración 2 y por lo menos una columna de rectificación 7 mencionada operen a baja presión, por ejemplo en el intervalo de 10 a 25 mea (metros de columna de agua) absolutos, lo que equivale a un intervalo de aproximadamente 98 a 245 KPa absolutos. Preferentemente, la columna de depuración 3 y la columna de rectificación 11 operan al vacio. El arreglo descrito anteriormente de columnas presurizadas y columnas al vacio presenta mejor equilibrio entre el consumo de vapor y la producción de alcohol hidratado. Por lo menos un intercambiador de calor 10 mencionado, usado en el proceso, es preferentemente un intercambiador de película descendente, más conocido como intercambiador de tipo película descendente. Se trata de un ensamble de tubos fabricados en acero inoxidable, blindados, en que la corriente de la parte superior 8 proveniente de por lo menos una columna de rectificación 7 circula entre los tubos y la corriente de vinaza 6 proveniente de la columna de depuración 3 escurre por la pared interna del tubo. La gran ventaja del intercambiador de calor de tipo es que brinda una proporción muy alta de transferencia de calor por unidad de volumen de líquido. Como el funcionamiento de ese tipo de intercambiador impide que se forme una columna de líquido, el intercambiador de tipo película descendente presenta la ventaja de imponer una pérdida de carga mucho más pequeña comparado con la encontrada cuando se usan otros intercambiadores de calor, como por ejemplo el evaporador vertical de tipo termosifón utilizado en el proceso descrito en la solicitud de patente PI 8203199. Además, ese intercambiador permite el intercambio térmico con menor diferencia de temperatura entre las corrientes por poseer un coeficiente de intercambio térmico mayor. El intercambiador de tipo película descendente es el intercambiador preferido para el proceso de la presente invención por permitir intercambios térmicos con pequeñas diferencias de temperatura entre los líquidos de intercambio, además de ser fácil de controlar permitiendo que el proceso de destilación de efecto múltiple se efectúe a presión baja y con menor pérdida de carga. Después de pasar por al menos un intercambiador de calor 10 mencionado, la corriente de la parte superior 8 retorna a por lo menos una columna de rectificación 7 mencionada y la corriente de vinaza 6 retorna a la columna de depuración 3. Opcionalmente, puede tener lugar la remoción del aceite de fusel de las columnas de rectificación 7 y 11, generando las corrientes 13 y 14, respectivamente. Las columnas de rectificación 7 y 11 generan también corrientes de flemaza 15 y 16, respectivamente, que pueden desecharse o pueden retornar preferentemente a las columnas de depuración 2 y 3, respectivamente. En una modalidad preferente de la presente invención, representada por el diagrama de flujo de la Figura 2, el proceso descrito anteriormente se presenta en la siguiente forma: i) la corriente de flema 4 se divide para alimentar dos columnas de rectificación 7' y 7"; cada una genera una corriente en la parte superior 8' y 8" y una corriente de alcohol hidratado 9' y 9", respectivamente; ii) la corriente de vinaza 6 proveniente de la columna de depuración 3 se divide en dos corrientes de vinaza 6' y 6"; iii) la corriente de la parte superior 8' proveniente de la columna de rectificación 7' intercambia calor con la corriente de vinaza 6' en un intercambiador de calor 10' ; y iv) la corriente de la parte superior 8" proveniente de la columna de rectificación 7" intercambia calor con la corriente de vinaza 6" en un intercambiador de calor 10". Como se mencionó anteriormente, aquí también en esta modalidad preferida puede operarse la columna de depuración 2 y las columnas de rectificación 7' y 1" a baja presión, por ejemplo en el intervalo de 10 a 25 mea (metros de columna de agua) absolutos, lo que equivale a un intervalo de aproximadamente 98 a 245 KPa absolutos. Preferentemente, la columna de depuración 3 y la columna de rectificación 11 operan al vacio. Los intercambiadores de calor 10' y 10" son, preferentemente, intercambiadores de tipo película descendente como se mencionó anteriormente. Después de pasar por el intercambiador de calor 10', la corriente de la parte superior 8' retorna a la columna de rectificación 7' y la corriente de vinaza 6' retorna a la columna de depuración 3. Asimismo, después de pasar por el intercambiador de calor 10", la corriente de la parte superior 8" retorna a la columna de rectificación 7" y la corriente de vinaza 6" regresa a la columna de depuración 3. Opcionalmente, puede tener lugar la remoción de aceite de fusel de las columnas de rectificación 7', 7" y 11, generando las corrientes 13', 13" y 14, respectivamente. Las columnas de rectificación 7', 7" y 11 también generan corrientes de flemaza 15', 15" y 16, respectivamente. La corriente de flemaza 15" puede desecharse o, preferentemente, puede alimentar la columna de rectificación 7' . Las corrientes de flemaza 15' y 16 pueden desecharse o pueden regresar preferentemente a las columnas de depuración 2 y 3, respectivamente. Otra modalidad preferida de la presente invención se refiere a la columna de rectificación 11. Para reducir la pérdida de carga total del arreglo de efecto múltiple de la presente invención, la columna de rectificación 11 comprende preferentemente por lo menos una sección de empaquetado. El uso de secciones de empaquetado permite no sólo una gran reducción en la pérdida de carga sino que también es el tipo de interior de columna ideal para operar en el régimen de rocío, como puede ser el caso de la columna de rectificación 11. Además, como la sección de empaquetado se encuentra en un área que opera a bajas temperaturas, se torna viable el uso de empaquetados plásticos. Este tipo de empaquetado es más económico y no es químicamente sensible. En particular, por lo menos una sección de empaquetado de la columna de rectificación 11 mencionado comprende empaquetado aleatorio o empaquetado plástico, como por ejemplo empaquetado de tipo anillo Pall. De conformidad con esta modalidad de la presente invención el aceite alto, importante subproducto del proceso, no forma dos fases en la zona de eliminación, por lo cual puede hacerse una eliminación parcial de estos componentes en la sección de empaquetado de la columna de rectificación 11. El aceite bajo, otro subproducto importante del proceso, puede formar dos fases en la zona de la columna en la que se efectúa su eliminación. Esta posibilidad aumenta en la operación al vacío porque las temperaturas son más bajas (50-60°C) que en condiciones de operación atmosféricas. Preferentemente por lo tanto, la columna de rectificación 11 comprende una sección de plato de válvula debajo de la sección de empaquetado, y una sección de plato perforado debajo de la sección de plato de válvula que causan menor pérdida de carga.
En particular, la columna de rectificación 11 comprende por lo menos una sección de empaquetado que tiene por objeto reducir la pérdida de carga en el proceso y eliminación del producto final (alcohol hidratado) y del aceite alto, y otras dos secciones con platos. Una de estas utiliza platos perforados y la otra utiliza platos de válvula para la eliminación del aceite bajo. De esta forma, la recolección de aceite bajo ocurre en una sección con platos de válvula al mismo tiempo en que la sección con platos perforados garantiza una reducción mayor en la pérdida de carga de la columna de rectificación 11, lo que significa un mejor desempeño de los intercambiadores de calor en la integración energética. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema para la producción de alcohol por destilación de efecto múltiple, que comprende: a) una columna de depuración 2 que recibe una parte de una corriente de vino 1 que genera una corriente de flema 4; b) una columna de depuración 3 que recibe la otra parte de una corriente de vino 1 que genera una corriente de flema 5 y una corriente de vinaza 6; c) por lo menos una columna de rectificación 7 que recibe la corriente de flema 4 generando una corriente en la parte superior 8 y una corriente de alcohol hidratado 9; d) por lo menos un intercambiador de calor 10 que efectúa el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior 8 proveniente de por lo menos una columna de rectificación 7 y la corriente de vinaza 6 proveniente de la columna de depuración 3; y e) una columna de rectificación 11 que recibe la corriente de flema 5 generando una corriente de alcohol hidratado 12. El sistema de conformidad con la presente invención permite que la columna de depuración 2 y por lo menos una columna de rectificación 7 mencionada operen a presión baja, por ejemplo en el intervalo de 10 a 25 mea (metros de columna de agua) absolutos, lo que equivale a un intervalo de aproximadamente 98 a 245 KPa absolutos. Preferentemente, la columna de depuración 3 y la columna de rectificación 11 operan al vacio. El arreglo descrito anteriormente de columnas presurizadas y columnas al vacio presenta mejor equilibrio entre el consumo de vapor y la producción de alcohol hidratado. Por lo menos un intercambiador de calor 10 mencionado, utilizado en el proceso es, preferentemente, un intercambiador de película descendente, más conocido como intercambiador de tipo película descendente. Preferentemente, por lo menos una columna de rectificación 7 recibe la corriente de la parte superior 8 y la columna de depuración 3 recibe la corriente de vinaza 6, después de que las corrientes pasan por al menos un intercambiador de calor 10 mencionado. Opcionalmente, puede tener lugar el retiro del aceite de fusel de las columnas de rectificación 7 y 11, generando las corrientes 13 y 14, respectivamente. Las columnas de rectificación 7 y 11 también generan corrientes de flemaza 15 y 16, respectivamente, que pueden desecharse o, preferentemente, pueden retornar a las columnas de depuración 2 y 3, respectivamente. En una modalidad preferida de la presente invención, representada por el diagrama de flujo de la Figura 2, el sistema descrito anteriormente se presenta en la siguiente forma : i) por lo menos una columna de rectificación 7 consiste en dos columnas de rectificación 7' y 7" generando cada una de ellas una corriente de la parte superior 8' y 8" y una corriente de alcohol hidratado 9' y 9", respectivamente; ii) la corriente de vinaza 6 proveniente de la columna de depuración 3 es dividida en dos corrientes de vinaza 6' y 6"; iii) por lo menos un intercambiador de calor 10 consiste en dos intercambiadores de calor 10' y 10"; iv) el intercambiador de calor 10' efectúa el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior 8' proveniente de la columna de rectificación 7' y la corriente de vinaza 6' ; y v) el intercambiador de calor 10" efectúa el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior 8" proveniente de la columna de rectificación 7" y la corriente de vinaza 6". Como se mencionó anteriormente, aquí también en esta modalidad preferida puede operarse la columna de depuración 2 y las columnas de rectificación T y 7" a presión baja, por ejemplo en el intervalo de 10 a 25 mea (metros de columna de agua) absolutos, lo que equivale a un intervalo de aproximadamente 98 a 245 KPa absolutos. Preferentemente, la columna de depuración 3 y la columna de rectificación 11 operan al vacio. Los intercambiadores de calor 10' y 10" son, preferentemente, intercambiadores de tipo película descendente, como se mencionó anteriormente. La columna de rectificación 7' recibe la corriente de la parte superior 8' y la columna de depuración 3 recibe la corriente de vinaza 6' , después de que las corrientes pasan por el intercambiador de calor 10' . De la misma manera, la columna de rectificación 1" recibe la corriente de la parte superior 8" y la columna de depuración 3 recibe la corriente de vinaza 6", después de que las corrientes pasan por el intercambiador de calor 10".
Opcionalmente , puede tener lugar el retiro de aceite de fusel de las columnas de rectificación 7', 7" y 11, generando las corrientes 13', 13" y 14, respectivamente. Las columnas de rectificación 7', 7" y 11 también generan corrientes de flemaza 15' , 15" y 16, respectivamente, que pueden desecharse o reutilizarse . Preferentemente, la columna de rectificación 7' recibe la corriente de flemaza 15" y las columnas de depuración 2 y 3 reciben las corrientes de flemaza 15' y 16, respectivamente. Otra modalidad preferida del sistema de la presente invención se refiere a la columna de rectificación 11, como ya se mencionó anteriormente con relación al proceso de la presente invención. Para reducir la pérdida de carga total del sistema, la columna de rectificación 11 comprende preferentemente por lo menos una sección de empaquetado, de preferencia empaquetado plástico o empaquetado aleatorio. En particular, la columna de rectificación 11 comprende debajo una sección con platos de válvula debajo de la sección de empaquetado, y una sección con platos de válvula debajo de la sección con platos perforados que causan menor pérdida de carga. De este modo, el proceso y el sistema descritos permiten producir alcohol por destilación empleando la tecnología de efecto múltiple con optimización energética, presión baja y menor pérdida de carga. La columna de depuración 2 y por lo menos una columna de rectificación 7 mencionada pueden operar a baja presión, por ejemplo en el intervalo de 10 a 25 mea (metros de columna de agua) absolutos, lo que equivale a un intervalo de aproximadamente 98 a 245 KPa absolutos. Gracias a la presente invención las corrientes de vapor V de las columnas de depuración y de rectificación experimentan un aumento mínimo de presión, lo que hace que haya una reducción mayor del consumo de servicios de calefacción y enfriamiento del proceso necesario para la generación de carga térmica, reduciéndose también los costos. Además, existe una pérdida baja de la carga total del sistema, (<0.25 bar) en función de la utilización de por lo menos un intercambiador de calor 10 mencionado, que permite intercambios térmicos con pequeñas diferencias de temperatura entre los líquidos de intercambio, además de ser de fácil control, y de la columna de rectificación 11, que preferentemente opera al vacío y comprende una sección de empaquetado con mayor eficiencia de los platos. Las etapas del proceso y los equipos del sistema de la presente invención están muy interconectados entre sí, lo que hace que los parámetros y las características de una columna afecten decididamente a los de la otra. Aún con estas dificultades y restricciones, el proceso y el sistema de la presente invención permiten un alivio operativo del orden del 15%, que puede volcarse a un mejor desempeño de los equipos de intercambio térmico de la integración energética . La presente invención se refiere además al alcohol hidratado producido por el proceso de la presente invención, según lo descrito anteriormente. También se refiere a un proceso para la producción de alcohol anhidro que comprende el proceso descrito anteriormente y una fase posterior de deshidratación del alcohol hidratado asi producido. Por ejemplo, el alcohol hidratado producido por el proceso de la presente invención puede ir a una columna de deshidratación en cuya parte superior se agrega benceno de manera de formar una mezcla azeotrópica ternaria benceno-agua-alcohol, permitiendo asi que se eliminé alcohol anhidro del fondo de la columna. Otro ejemplo seria dirigir el alcohol hidratado producido por el proceso de la presente invención a un sistema de tamices moleculares de manera de efectuar la deshidratación del alcohol hidratado, formando asi el alcohol anhidro. Debe entenderse que el alcance la presente invención comprende otras modalidades y configuraciones además de las descritas en la especificación y dibujos presentes, estando limitada solamente por las reivindicaciones anexas.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (40)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Proceso para la producción de alcohol por destilación de efecto múltiple, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: a) dividir una corriente de vino para la alimentación de dos columnas de destilación; la columna de destilación genera una corriente de flema y la columna de destilación genera una corriente de flema y una corriente de vinaza ; b) alimentar con la corriente de flema en por lo menos una columna de rectificación generando una corriente en la parte superior y una corriente de alcohol hidratado; c) efectuar el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior que proviene de por lo menos una columna de rectificación y la corriente de vinaza que proviene de la columna de destilación en por lo menos un intercambiador de calor del tipo película descendente; y d) alimentar la corriente de flema en una columna de rectificación generando una corriente de alcohol hidratado.
2. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la columna de destilación opera a baja presión y la columna de destilación opera a vacio.
3. Proceso de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque por lo menos una columna de rectificación opera a baja presión y la columna de rectificación opera a vacio.
4. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aceite de fusel se elimina de las columnas de rectificación.
5. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las columnas de rectificación generan las corrientes de flema-vinaza, respectivamente .
6. Proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque las corrientes de flema-vinaza retornan a las columnas de destilación, respectivamente.
7. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, después de pasar por lo menos por un intercambiador de calor mencionado, la corriente de la parte superior retorna a por lo menos una columna de rectificación mencionada y la corriente de vinaza retorna a la columna de destilación.
8. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: i) la corriente de flema se divide para alimentar dos columnas de rectificación, generando cada una de ellas una corriente en la parte superior y una corriente de alcohol hidratado; ii) la corriente de vinaza proveniente de la columna de destilación se divide en dos corrientes de vinaza; iü) la corriente de la parte superior proveniente de la columna de rectificación intercambia calor con la corriente de vinaza en un intercambiador de calor del tipo de película descendente; y iv) la corriente de la parte superior proveniente de la columna de rectificación intercambia calor con la corriente de vinaza en un intercambiador de calor del tipo de película descendente; y
9. Proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la columna de destilación opera a baja presión y la columna de destilación opera a vacío.
10. Proceso de conformidad con la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque las columnas de rectificación operan a baja presión y la columna de rectificación opera a vacío .
11. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque se elimina el aceite de fusel de las columnas de rectificación.
12. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque las columnas de rectificación generan las corrientes de flema-vinaza, respectivamente .
13. Proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la corriente de flema-vinaza alimenta la columna de rectificación y las corrientes de flema-vinaza retornan a las columnas de destilación, respectivamente.
14. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque, después de pasar por el intercambiador de calor, la corriente de la parte superior retorna a la columna de rectificación y la corriente de vinaza retorna a la columna de destilación.
15. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque, después de pasar por el intercambiador de calor, la corriente de la parte superior retorna a la columna de rectificación y la corriente de vinaza retorna a la columna de destilación.
16. Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la columna de rectificación comprende por lo menos una sección de empaquetado .
17. Proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque por lo menos una sección de empaquetado comprende empaquetado plástico o empaquetado aleatorio.
18. Proceso de conformidad con la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque la columna de rectificación comprende una sección con platos de válvula por debajo de la sección de empaquetado.
19. Proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la columna de rectificación comprende una sección de plato perforado por debajo de la sección con platos de válvula.
20. Sistema para la producción de alcohol por destilación de efecto múltiple, caracterizado porque comprende : a) una columna de destilación que recibe una parte de una corriente de vino generando una corriente de flema; b) una columna de destilación que recibe la otra parte de una corriente de vino generando una corriente de flema y una corriente de vinaza; c) por lo menos una columna de rectificación que recibe una corriente de flema generando una corriente en la parte superior y una corriente de alcohol hidratado; d) por lo menos un intercambiador de calor del tipo película descendente que efectúa el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior proveniente de por lo menos una columna de rectificación y la corriente de vinaza proveniente de la columna de destilación; y e) una columna de rectificación que recibe la corriente de flema generando una corriente de alcohol hidratado .
21. Sistema de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la columna de destilación opera a baja presión y la columna de destilación opera a vacio.
22. Sistema de conformidad con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque por lo menos una columna de rectificación opera a baja presión y la columna de rectificación opera a vacio.
23. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado porque se elimina aceite de fusel de las columnas de rectificación.
24. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, caracterizado porque las columnas de rectificación generan corrientes de flema-vinaza, respectivamente .
25. Sistema de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque las columnas de destilación reciben las corrientes de flema-vinaza, respectivamente.
26. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 a 25, caracterizado porque por lo menos una columna de rectificación recibe la corriente de la parte superior y la columna de destilación recibe la corriente de vinaza, después de que las corrientes pasan por al menos un intercambiador de calor mencionado.
27. Sistema de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque: i) por lo menos una columna de rectificación consiste en dos columnas de rectificación; generando cada una de ellas una corriente en la parte superior y una corriente de alcohol hidratado; ii) la corriente de vinaza proveniente de la columna de destilación se divide en dos corrientes de vinaza; iii) por lo menos un intercambiador de calor consiste en dos intercambiadores de calor del tipo de película descendente; iv) el intercambiador de calor del tipo película descendente efectúa el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior proveniente de la columna de rectificación y la corriente de vinaza; y v) el intercambiador de calor del tipo de película descendente efectúa el intercambio de calor entre la corriente de la parte superior proveniente de la columna de rectificación y la corriente de vinaza.
28. Sistema de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la columna de destilación opera a baja presión y la columna de destilación opera a vacío.
29. Sistema de conformidad con la reivindicación 27 ó 28, caracterizado porque las columnas de rectificación operan a baja presión y la columna de rectificación opera a vacío .
30. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, caracterizado porque se elimina aceite de fusel de las columnas de rectificación.
31. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 30, caracterizado porque las columnas de rectificación generan las corrientes de flema-vinaza, respectivamente.
32. Sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque la columna de rectificación recibe la corriente de flema-vinaza y las columnas de destilación reciben las corrientes de flema-vinaza, respectivamente.
33. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 32, caracterizado porque la columna de rectificación recibe la corriente de la parte superior y la columna de destilación recibe la corriente de vinaza, después de que las corrientes pasan por el intercambiador de calor.
34. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 33, caracterizado porque la columna de rectificación recibe la corriente de la parte superior y la columna de depuración recibe la corriente de vinaza, después de que las corrientes pasan por el intercambiador de calor.
35. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 a 34, caracterizado porque la columna de rectificación comprende por lo menos una sección de empaquetado .
36. Sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque por lo menos una sección de empaquetado comprende empaquetado plástico o empaquetado aleatorio.
37. Sistema de conformidad con la reivindicación 35 ó 36, caracterizado porque la columna de rectificación comprende una sección con platos de válvula por debajo de la sección de empaquetado.
38. Sistema de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque la columna de rectificación comprende una sección con platos perforados por debajo de la sección con platos de válvula.
39. Alcohol hidratado, caracterizado porque es producido por el proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.
40. Proceso para la producción de alcohol anhidro, caracterizado porque comprende las etapas de deshidratar el alcohol hidratado de conformidad con la reivindicación 39 para producir alcohol anhidro.
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