RU2100042C1

RU2100042C1 - Brew column for producing alcohol

Info

Publication number: RU2100042C1
Application number: RU96102832A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Лукерченко; В.А. Янушкевич; Д.Н. Маслов; А.А. Лапин; А.Е. Вайнер
Original assignee: Акционерное общество "Конверсия"
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-12-27
Also published as: RU96102832A

Abstract

FIELD: alcohol industry. SUBSTANCE: column has: exhausting and concentrating sections constructed in the form of in-series connected drums; brew sprinkler connected with brew-inlet fitting disposed in upper part of drum in exhausting section of column; vapor phase-takeoff fitting; and phlegm- return fitting connected with corresponding pipeline. In transition drum positioned between exhausting and concentrating parts of column, bearing and skimming gauze cones with shaping members are disposed. Concentrating section is filled with spiral-prismatic charge placed on bearing gauze cone. Above spiral-prismatic charge, phlegm sprinkler is located in the form of distillate distributor connected with phlegm- return pipeline. EFFECT: improved design. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к установкам для получения спирта из спиртосодержащего сырья. The invention relates to the alcohol industry, and in particular to installations for producing alcohol from alcohol-containing raw materials.

Известен брагоперегонный аппарат непрерывного действия [1] выполненный в виде вертикальной колонны, снабженной поэтажно установленными внутри нее контактными элементами, каждый из которых состоит из патрубка и веерной пластинчатой решетки, установленной у его основания с образованием сливного зазора, каждый патрубок выполнен в виде усеченного конуса и снабжен отбойным кольцом, укрепленным у его верхнего основания, при этом контактные элементы расположены по всему сечению колонны и каждый из вышележащих патрубков введен нижним основанием на определенную глубину в отбойное кольцо нижележащего, образуя таким образом ряд секций-колонн, сообщенных между собой отбойными кольцами. Known continuous distillation apparatus [1] made in the form of a vertical column equipped with floor-mounted contact elements inside it, each of which consists of a nozzle and a fan plate grate installed at its base with the formation of a drain gap, each nozzle is made in the form of a truncated cone and equipped with a baffle ring, mounted at its upper base, while the contact elements are located throughout the cross section of the column and each of the overlying nozzles is introduced by the lower base iem to a certain depth in swash-lower ring, thus forming a number of column sections, communicated with each other baffle rings.

Недостатком такого аппарата является невозможность достичь компактности (небольших габаритов) установки с получением необходимого качества спирта, что обуславливается примененным типом и конструкцией контактных элементов. The disadvantage of this apparatus is the inability to achieve compactness (small dimensions) of the installation to obtain the required quality of alcohol, which is due to the type and design of contact elements used.

Наибольшее распространение в спиртовой промышленности получили трехколонные установки. The most common in the alcohol industry were three-column plants.

Известна брагоректификационная установка [2] состоящая из бражной, эпюрационной и ректификационной колонн, подогревателя бражки, конденсатора бражной колонны, дефлегматоров и конденсаторов эпюрационной и ректификационной колонн, емкость-аккумулятор бражного дистиллята, снабженную первичным измерительным преобразователем уровня и соединенную трубопроводом с тарелкой питания эпюрационной колонны, причем бражная колонна дополнительно снабжена укрепительными тарелками и соединена флегмовым трубопроводом с емкостью-аккумулятором бражного дистиллята через регулирующее устройство. A known rectification unit [2] consisting of a mash, epuretion and distillation columns, mash heater, condenser of a mash column, reflux condensers and condensers of an ejaculation and distillation column, a storage tank of a mild distillate equipped with a primary level measuring transducer and connected by a pipe to an epra power plate moreover, the dummy column is additionally equipped with reinforcing plates and is connected by a reflux pipeline to the battery capacity br important distillate through a regulating device.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является брагоректификационная установка [3] состоящая из трех колонн бражной, эпюрационной и спиртовой, бражная колонна содержит 23 одноколпачковые тарелки двойного кипячения или ситчатые тарелки и входной патрубок для подачи бражки, эпюрационная колонна содержит 39 40 многоколпачковых тарелок и входной патрубок для подачи бражного дистиллята на 20,27 или 36-ю тарелку, спиртовая колонна содержит 71 74 многоколпачковые тарелки и входной патрубок для подачи эпюрата, к каждой колонне подключены теплообменники для конденсации пара, выходящего из колонн. The closest in technical essence to the proposed technical solution is the distillation unit [3] consisting of three columns of mash, emulsion and alcohol, mash column contains 23 single-cap double boiling plates or sieve plates and inlet for supplying mash, epure column contains 39 40 multi-cap plates and the inlet pipe for supplying the distillate to the 20.27 or 36th plate, the alcohol column contains 71 74 multi-cap plates and the inlet pipe for feeding the epuret, heat exchangers are connected to each column to condense the steam leaving the columns.

Недостатком такой установки является ее сложность, обусловленная большим количеством оборудования и наличием большого количества функциональных связей между колоннами, что приводит к значительным габаритам. The disadvantage of this installation is its complexity, due to the large amount of equipment and the presence of a large number of functional connections between the columns, which leads to significant dimensions.

Технический результат, заключающийся в устранении отмеченного недостатка, достигается в бражной колонне для получения спирта-сырца, содержащей исчерпывающую и укрепляющую части, выполненные в виде последовательно соединенных между собой царг, бражный ороситель, соединенный со штуцером для ввода бражки и расположенный в верхней царге исчерпывающей части колонны, штуцер для отвода из колонны паровой фазы, штуцер для возврата в колонну флегмы, связанный с соответствующим трубопроводом, опорные и крепежные элементы, между тарелками установлены сливные элементы, тем, что она содержит флегмовый ороситель, опорный и пенозаградительный сеточные конусы с формозадающими элементами, размещенными в переходной царге, расположенной между исчерпывающей и укрепляющей частями колонны, укрепляющая часть колонны заполнена спирально-призматической насадкой, насыпанной на опорный сеточный конус, флегмовый ороситель расположен в укрепляющей части колонны над спирально-призматической насадкой и выполнен в виде распределителя дистиллята, внутренняя полость которого связана с трубопроводом возврата в колонну флегмы, причем формозадающие элементы выполнены в виде ребер жесткости, одни концы которых жестко связаны между собой в вершинах опорного и пенозаградительного конусов, а другие закреплены на внутренней поверхности переходной царги, при этом пенозаградительный конус выполнен съемным, в боковой поверхности переходной царги выполнено технологическое окно, а распределитель дистиллята выполнен в виде двух коаксиальных цилиндров, в нижней части которых расположено кольцевое днище, а кромки цилиндров выполнены зубчатыми, причем между распределителем дистиллята и спирально-призматической насадкой размещен защитный слой, выполненный из спутанного проволочного материала. The technical result, which consists in eliminating the noted drawback, is achieved in the mating column for obtaining crude alcohol, containing exhaustive and strengthening parts made in the form of a tsar connected in series, a moth sprinkler connected to the fitting for introducing the mash and located in the upper tsar of the exhaustive part columns, fitting for the removal of the vapor phase from the column, fitting for returning to the reflux column associated with the corresponding pipeline, supporting and fastening elements, between plates the drainage elements are insulated by the fact that it contains a reflux sprinkler, support and foaming mesh cones with form-setting elements placed in the transitional collet located between the exhaustive and strengthening parts of the column, the strengthening part of the column is filled with a spiral-prismatic nozzle, poured onto the supporting mesh cone, reflux the sprinkler is located in the strengthening part of the column above the spiral prismatic nozzle and is made in the form of a distillate distributor, the inner cavity of which is connected to the pipe with a reflux reflux column, moreover, the form-setting elements are made in the form of stiffening ribs, one ends of which are rigidly connected to each other at the vertices of the support and foam barrier cones, and the others are fixed on the inner surface of the transitional side, while the foam cone is made removable in the side surface of the transition side the technological window is made, and the distillate distributor is made in the form of two coaxial cylinders, in the lower part of which there is an annular bottom, and the cylinder edges are made of bchatymi, wherein between the distributor and the distillate helically-disposed nozzle prismatic protective layer made of tangled wire material.

На фиг. 1 показана конструкция колонны в разрезе; на фиг. 2 вид колонны сверху (по стрелке A); на фиг. 3 разрез Б-Б верхней части колонны; на фиг. 4 разрез В-В средней части колонны; на фиг. 5 фрагмент конструкции колонны с двумя тарелками и сливными элементами в увеличенном масштабе. In FIG. 1 shows a sectional view of a column structure; in FIG. 2 is a top view of the column (arrow A); in FIG. 3 section BB of the upper part of the column; in FIG. 4 section BB of the middle part of the column; in FIG. 5 is a fragment of a column structure with two plates and drain elements on an enlarged scale.

Бражная колонна (фиг. 1) состоит из исчерпывающей 1 и укрепляющей 2 частей (выделены пунктирной линией), выполненных в виде последовательно соединенных между собой царг 3. The mash column (Fig. 1) consists of an exhaustive 1 and reinforcing 2 parts (marked by a dashed line), made in the form of a tsar 3 connected in series.

В царгах 3 исчерпывающей части 1 колонны на определенном расстоянии друг от друга расположены тарелки 4 (например, ситчатые), опорные элементы 5, представляющие собой штыри, и преливные элементы 6, представляющие собой трубки, верхний конец которых выступает над поверхностью тарелки 4 на высоту h (см. фиг. 5). In planks 3 of the exhaustive part 1 of the column, plates 4 (for example, sieve), support elements 5, which are pins, and transfer elements 6, which are tubes, the upper end of which extends above the surface of the plate 4 to a height h, are located at a certain distance from each other (see Fig. 5).

Все царги 3 соединены между собой посредством фланцевых соединений 7 и крепежных элементов 8. Самая нижняя царга 3 колонны соединена через фланцевое соединение с кубом-испарителем (не показан). All the drawers 3 are interconnected by means of flange connections 7 and fasteners 8. The lowest drawer 3 of the column is connected through a flange connection to the evaporator cube (not shown).

На внешнюю боковую поверхность царг 3 для уменьшения в колонне тепловых потерь нанесен теплоизолирующий слой 9. On the outer side surface of the casing 3 to reduce the heat loss in the column, a heat-insulating layer 9 is applied.

Под самой верхней тарелкой 4 исчерпывающей части1 расположен бражный ороситель 10, соединенный со штуцером 11 для ввода бражки. Under the uppermost plate 4 of the exhaustive part 1 there is a sprinkler 10, connected to the fitting 11 for introducing the mash.

Между исчерпывающей частью 1 и укрепляющей частью 2 колонны расположена переходная царга 12, в боковой поверхности которой выполнено технологическое окно 13, плотно закрытое крышкой 14 с теплоизолирующим покрытием. Between the exhaustive part 1 and the reinforcing part 2 of the column is a transitional collet 12, in the lateral surface of which a technological window 13 is made, tightly closed by a cover 14 with a heat-insulating coating.

Укрепляющая часть 2 колонны заполнена спирально-призматической насадкой 15, насыпанной на опорный сеточный конус 16, под которым расположен пенозаградительный сеточный конус 17. The reinforcing part 2 of the column is filled with a spiral-prismatic nozzle 15, poured on the supporting mesh cone 16, under which there is a foaming mesh cone 17.

Для сохранения конической формы используются формозадающие элементы 18 и 19, выполненные в виде ребер жесткости, одни концы которых жестко связаны между собой в вершинах опорного и пенозаградительного сеточных конусов 15 и 16 посредством крепежных элементов 20, а другие закреплены на внутренней поверхности переходной царги 12. To preserve the conical shape, form-setting elements 18 and 19 are used, made in the form of stiffeners, some ends of which are rigidly connected to each other at the vertices of the support and foam guard mesh cones 15 and 16 by means of fasteners 20, while others are fixed on the inner surface of the transitional section 12.

В укрепляющей части 1 колонны над спирально-призматической насадкой 15 расположен флегмовый ороситель 21, выполненный в виде распределителя дистиллята, внутренняя полость которого связана с трубопроводом 22, соединенным со штуцером 23 возврата в колонну флегмы, связанным, в свою очередь, с дефлегматором (не показан). In the reinforcing part 1 of the column above the spiral-prismatic nozzle 15, there is a reflux sprinkler 21 made in the form of a distillate distributor, the internal cavity of which is connected to a pipe 22 connected to a reflux column 23 connected, in turn, to a reflux condenser (not shown )

В верхней части колонны расположен также штуцер 24 для отвода из колонны паровой фазы, соединенный с упомянутым выше дефлегматором. In the upper part of the column there is also a fitting 24 for removing the vapor phase from the column, connected to the aforementioned reflux condenser.

Распределитель дистиллята 21 (флегмовый ороситель) выполнен в виде двух коаксиальных цилиндров 25 и 26 (см. фиг. 1 и 3), в нижней части которых расположено кольцевое днище 27, а кромки цилиндров выполнены зубчатыми, трубопровод 22 возврата флегмы выполнен V-образным, образующим два канала (см. фиг. 2 -вид сверху и фиг. 3), что способствует более равномерной подаче флегмы в ороситель 21 от конденсатора (не показан). The distillate distributor 21 (reflux sprinkler) is made in the form of two coaxial cylinders 25 and 26 (see Figs. 1 and 3), in the lower part of which there is an annular bottom 27, and the cylinder edges are serrated, the reflux return pipe 22 is made V-shaped, forming two channels (see Fig. 2 is a top view and Fig. 3), which contributes to a more uniform supply of reflux to the sprinkler 21 from a condenser (not shown).

В нескольких местах по высоте колонны установлены датчики температуры 28, предназначенные для контроля за ходом технологического процесса при работе колонны. In several places along the height of the column temperature sensors 28 are installed, designed to monitor the progress of the process during the operation of the column.

Тарелки 4, установленные на опорных элементах 5 (штырях) в исчерпывающей части 1 колонны, выполнены с равномерно распределенными по их поверхности отверстиями 29 (см. фиг. 4). Plates 4 mounted on supporting elements 5 (pins) in the exhaustive part 1 of the column are made with holes 29 evenly distributed over their surface (see Fig. 4).

В укрепляющей части 1 колонны между флегмовым оросителем 21 и спирально-призматической насадкой 15 размещен защитный слой 30, выполненный из спутанного проволочного материала. In the reinforcing part 1 of the column between the reflux sprinkler 21 and the spiral prismatic nozzle 15, a protective layer 30 is made of tangled wire material.

Указанный защитный слой 30 предназначен для предотвращения уноса элементов спирально-призматической насадки 15 в верхнюю часть колонны. The specified protective layer 30 is intended to prevent the ablation of the elements of the spiral prismatic nozzle 15 in the upper part of the column.

В боковых поверхностях отдельных царг 3 выполнены смотровые окна 31 для визуального наблюдения за ходом технологического процесса. In the lateral surfaces of the individual tsar 3, inspection windows 31 are made for visual observation of the process.

Бражная колонна работает следующим образом. The mash column works as follows.

Подготовленная зрелая спиртосодержащая бражка непрерывно подается через штуцер 11 на бражный ороситель 10. Попадая на тарелку 4, расположенную непосредственно под оросителем 10, она последовательно стекает через сливные элементы (трубки) 6 на нижерасположенные тарелки. Prepared mature alcohol-containing mash is continuously fed through the nozzle 11 to the sprinkler 10. Once on the plate 4, located directly under the sprinkler 10, it sequentially flows through the drain elements (tubes) 6 to the lower plates.

На каждой тарелке 4 слой бражки, высота которого задается высотой h выступа сливного элемента 6. On each plate 4, a layer of mash, the height of which is set by the height h of the protrusion of the drain element 6.

В конечном итоге бражка попадает в бак-испаритель (не показан), где происходит ее интенсивный нагрев до кипения. As a result, the mash gets into the evaporation tank (not shown), where it is intensively heated to boiling.

Пары, содержащие спирт, противотоком стекающей вниз бражке поднимаются вверх по исчерпывающей части 1 колонны, проходя последовательно тарелки 4 через отверстия 29 и достигают сеточных конусов 16 и 17, расположенных в переходной царге 12. При этом в паровой и жидкостной фазах встречных потоков происходят процессы тепломассообмена. Vapors containing alcohol, countercurrent downstream brew, go up the exhaustive part 1 of the column, passing successively plates 4 through openings 29 and reach the mesh cones 16 and 17 located in the transition casing 12. In the vapor and liquid phases of the oncoming flows, heat and mass transfer processes occur .

Пенозащитный сеточный конус 17 служит для предотвращения попадания пены от бражки и содержащихся в ней твердых частиц неразваренного сырья на спирально-призматическую насадку укрепляющей части 2 колонны, т.е. способствует защите укрепляющей части 2 колонны от засорения. Foam mesh cone 17 serves to prevent foam from the mash and the solid particles of undigested raw materials contained in it onto the spiral-prismatic nozzle of the reinforcing part 2 of the column, i.e. helps protect the reinforcing part 2 of the column from clogging.

Пары, поднимаясь вверх в укрепляющей части 2 колонны, проходят через слой спирально-призматической насадки 15, защитный слой 30 и уходят через выходной штуцер 24 в дефлегматор (не показан). Vapors rising upward in the reinforcing part 2 of the column pass through a layer of a spiral prismatic nozzle 15, the protective layer 30 and go through an outlet fitting 24 into a reflux condenser (not shown).

В дефлегматоре основная часть спиртосодержащих паров конденсируется и определенное количество жидкой фазы в зависимости от заданного флегмового числа подается через штуцер 23 на флегмовый ороситель 21, где накапливается в пространстве между коаксиальными цилиндрами 25 и 26, переливается через их зубчатые кромки и равномерно скапывает на спирально-призматическую насадку 15 с нижних зубьев цилиндров 25 и 26 оросителя 21. При этом во встречных потоках жидкостной и газовой фаз, контактирующих друг с другом, происходит интенсивный тепломассообмен. Другая часть жидкой фазы от дефлегматора поступает на отбор продукта (спирта). In the reflux condenser, the main part of the alcohol-containing vapors is condensed and a certain amount of the liquid phase, depending on the given reflux number, is supplied through the nozzle 23 to the reflux sprinkler 21, where it accumulates in the space between the coaxial cylinders 25 and 26, is poured through their serrated edges and evenly drips onto the spiral-prismatic the nozzle 15 from the lower teeth of the cylinders 25 and 26 of the irrigator 21. In this case, in the oncoming flows of the liquid and gas phases in contact with each other, intense heat and mass transfer occurs . Another part of the liquid phase from the reflux condenser enters the selection of the product (alcohol).

В процессе длительной работы колонны на сетке опорного конуса 17 от выбросов бражной пены из исчерпывающей части колонны могут скапливаться твердые частицы неразваренного сырья, которые выносятся вверх через ситчатые тарелки 4. Для устранения этих отложений, увеличивающих сопротивление колонны паровой и жидкостной фазе, при остановке процесса в колонне могут проводиться профилактические работы. During long-term operation of the column on the support cone grid 17, from the exhaust of the foam from the exhaustive part of the column, solid particles of undigested raw materials can accumulate, which are transported upward through the sieve plates 4. To eliminate these deposits, which increase the resistance of the column to the vapor and liquid phases, when the process is stopped in the column can be carried out maintenance work.

Для этого снимается крышка 14 и через технологическое окно 13 снимается пенозаградительный сеточный конус 17 вместе с формообразующими элементами 19, промываются в моющем растворе и вновь устанавливаются на прежнее место через окно 13. Затем устанавливается крышка 14 и колонна вновь готова к работе. To do this, the lid 14 is removed and through the technological window 13 the foaming mesh cone 17 is removed together with the forming elements 19, washed in the washing solution and reinstalled through the window 13. Then the lid 14 is installed and the column is ready for operation again.

Описанная технологическая процедура благодаря наличию переходной царги 12 и окна 13 не является трудоемкой и занимает мало времени. The described technological procedure due to the presence of the transitional collet 12 and the window 13 is not time-consuming and takes little time.

Предложенная конструкция является оптимальным конструктивным решением, объединившим в одной колонне исчерпывающую часть с ситчатыми тарелками и укрепляющую часть со спирально-призматической насадкой, что позволило уменьшить высоту колонны примерно в 3 раза при сохранении эффективности работы. The proposed design is the optimal constructive solution, combining the exhaustive part with sieve plates in one column and the strengthening part with a spiral-prismatic nozzle, which allowed to reduce the column height by about 3 times while maintaining operational efficiency.

Колонна работает в широком диапазоне концентрации спирта в исходном сырье. Спирт-сырец, получаемый на выходе колонны, обладал крепостью 88 92 об. Колонна обладает малым гидравлическим сопротивлением, что обеспечивает экономный расход энергии в процессе работы. The column operates in a wide range of alcohol concentrations in the feed. Raw alcohol obtained at the outlet of the column had a strength of 88 92 vol. The column has a low hydraulic resistance, which ensures economical energy consumption during operation.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 303348, кл. C 12 F 1/08, 1970.Information sources:
1. USSR author's certificate N 303348, cl. C 12 F 1/08, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР N 567749, кл. C 12 F 1/02, 1974. 2. USSR author's certificate N 567749, cl. C 12 F 1/02, 1974.

3. Технология спирта. М. Легкая и пищевая промышленность./ Под ред. В.А. Смирнова, 1981. c.312-313 прототип. 3. Technology of alcohol. M. Light and food industry./ Ed. V.A. Smirnova, 1981. c. 312-313 prototype.

Claims

1. A dummy column for producing alcohol, containing exhaustive and strengthening parts made in the form of a tsar, a washer sprinkler connected to a fitting for introducing the mash and located in the upper tsar of the exhaustive part of the column, a fitting for draining the vapor phase from the column, a fitting for returning to the column of reflux associated with the corresponding pipeline, supporting and fastening elements, characterized in that it is provided with a reflux sprinkler located in the reinforcing part of the column, placed in races laid between the exhaustive and strengthening parts of the transitional collet column with support and foam blocking cones with form-setting elements, the strengthening part of the column is filled with a spiral-prismatic nozzle placed on the supporting grid cone, and the reflux sprinkler is located above the spiral-prismatic nozzle and made in the form of a distillate distribution connected with return pipe to the reflux column.

2. The column according to claim 1, characterized in that the form-setting elements are made in the form of stiffeners, one end of which is rigidly connected to each other at the vertices of the support and foam barrier cones, and the others are fixed on the inner surface of the transitional casing, and the foam barrier is made removable.

3. The column according to claim 1, characterized in that the distillate distributor is made in the form of two coaxial cylinders, in the lower part of which there is an annular bottom, and the edges of the cylinders are serrated.

4. The column according to claim 1, characterized in that a technological window is made in the lateral surface of the transitional collet for access to the foaming mesh cone.

5. The column according to claim 1, characterized in that between the distillate distributor and the spiral-prismatic nozzle is placed a protective layer made of tangled wire material.