Технологія виготовлення біоетанолу та етилового спирту

Виготовлення біоетанолу та етилового спирту вимагає дотримання технологічного процесу. Тому, важливо розуміти технологію виробництва та забезпечити відповідне обладнання. Вінницька компанія Вінпромсервіс надає широкий спектр з будівництва та оснащення біоетанолового заводу в Україні.

Біоетанол та етиловий спирт: технологія та особливості виробництва

Для виготовлення біоетанолу та спирту використовується сировина із високим вмістом крохмалю (зерно, картопля) або цукру (меляса, цукровий буряк). Крохмальна сировина перетворюється у цукор за допомогою ферментів, які згодом перетворюють цей цукор у етиловий спирт (C2H5OH) та діоксид вуглецю (СО2), утворюючи зрілу бражку.

Бражка може бути різних типів - зернова, картопляна, бурякова, мелясна, або комбінована. Вона складається переважно з води, сухих речовин та етилового спирту з летючими домішками.

Сухі речовини бражки включають цукри, декстрини, клітковину, амінокислоти та мінеральні солі. Вони перебувають у розчиненому вигляді, частково утворюючи суспендовані частинки, які можуть відкладатися на стінках устаткування та заважати його роботі.

Технологія виробництва дозволяє переганяти бражку, проте це неефективно з бражкою, у якій вміст спирту менше 7,5%. Бражка також містить супутні спиртові домішки, такі як метанол та інші, які можуть впливати на якість кінцевого продукту.

Загалом, склад та вміст летючих домішок залежить від якості сировини та технологічних процесів.

Леткі кислоти, такі як оцтова, масляна, пропіонова, валеріанова та інші, зазвичай містяться у спирті у дуже невеликих кількостях, не перевищуючи 0,1% від загальної кількості спирту. З азотистих сполук можуть бути присутні аміак, триметиламін, триетиламін, етаноламін, а з сірковмісних - сірководень, сірчистий ангідрид, етилмеркаптан та етилсернистий альдегід. Ці сірчисті сполуки можуть з'являтися у мелясних бражках або бражках із дефектною сировиною.

Найбільше зі складних ефірів у спирті-сирці міститься оцтово-етилового, кількість якого може досягати 200-400 мг/дм³ спирту. На частку інших ефірів припадає більше 20 різних видів, кількість яких може становити від 100 до 200 мг/дм³. В основному це етилові ефіри пропіонової, олійної, ізовалеріанової, капронової кислот, а також ізоамілацетат, ізобутилацетат та ізоамілізовалеріат.

Процес виробництва біоетанолу з бражки може включати просту перегонку або перегонку в ректифікаційних бражних колонах. У першому випадку процес відбувається в апаратах періодичної дії, в другому - безперервно. У обох випадках спирт разом з летючими домішками виділяється з бражки під час кипіння, утворюючи бражний дистилят, який містить 30-50% спирту, супутні домішки та воду, залежно від концентрації спирту в бражці.

З бражного дистиляту або спирту-сирцю етиловий спирт виділяється та очищається від супутніх домішок за допомогою ректифікації, тобто багаторазової перегонки. Цей процес заснований на різниці у температурі кипіння різних речовин, що розділяються.

Під час виробництва біоетанолу з'являються побічні продукти, такі як барда, лютерна вода, головна фракція, сивушне масло і сивушний спирт. Барда і лютерна вода виводять нелетку частину бражки, супутні спирту домішки виводяться з головною фракцією, а сивушне масло і сивушний спирт залишаються.

Лютерна вода, яка залишається після процесу очищення спирту-сирцю, використовується для відведення важколетких домішок спирту, таких як кислоти, ефіри, альдегіди, спирти та інші леткі речовини з високою температурою кипіння, які в основному складаються з води. Лютерна вода має кислу реакцію і може бути агресивною до вуглецевих сталей.

Використання лютерної води охоплює приготування зернових замісів, розширення мелясних сиропів та промивання сивушної олії. Вихід лютерної води залежить від умов очищення спирту.

Під час очищення спирту легкі домішки виділяються разом з головною фракцією. Головна фракція (ГФ) - це суміш етилового спирту та головних домішок.

Головна фракція етилового спирту має прозорий, безбарвний або слабо жовтуватий або зеленуватий вигляд. Концентрація спирту в ГФ повинна складати 92% об'єму за спиртоміром. Допускається наявність в ГФ кислот у концентрації 1 г/дм³, ефірів - 30 г/дм³, сивушної олії - 2 г/дм³, альдегідів - до 10 г/дм³ для крохмалевої сировини та до 35 г/дм³ для меляси, метанолу - до 0,5% об'єму з меляси, до 1,5% об'єму з зерна, до 2,5% об'єму з картоплі та до 6% об'єму зі змішаної сировини.

Головна фракція містить приблизно 90% етилового спирту, 2-6% домішок та близько 5% води. Склад та вихід ГФ залежать від типу та якості сировини, умов бродіння та очищення спирту.

Зміст ефірів та альдегідів у ГФ значно збільшується до 7% при інтенсивному аерації сусла під час генерації дріжджів. Головна фракція, одержана з картоплі (і особливо з буряків), може містити до 4% метанолу. Вихід ГФ зазвичай становить 1,5-3% при обробці зерна та картоплі, і 3-5% при обробці меляси.

Сьогодні ГФ розганяють у спеціальних ректифікаційних установках для виділення з неї етилового спирту.

При обробці ГФ отримують її концентрат - жовто-зелену рідину з гострим запахом, яка зазвичай частково змішується з водою. У безводній частині концентрату міститься 15-20% мас. ефірів, 15-45% мас. альдегідів, 20-45% мас. етилового спирту та 0,1-0,5% мас. кислот. Концентрат ГФ використовується як джерело вуглецю при виробництві кормових дріжджів, а також може слугувати джерелом розчинників та чистих органічних продуктів, таких як оцтовий альдегід, оцтово-етиловий ефір.

Проміжні домішки, виділені під час очищення спирту, переважно представлені сивушною олією та сивушним спиртом. Товарна сивушна олія відповідає вимогам стандарту щодо щільності, показника заломлення та меж перегонки. Це цінний продукт, що може бути використаний у виробництві медичних препаратів, ароматизаторів та розчинників.

Сивушний спирт - це безбарвна рідина з високим вмістом етанолу та деякими іншими спиртами, водою, ефірами та іншими леткими речовинами. Він може використовуватися для технічних цілей, таких як приготування денатурованого спирту, або піддається перегонці з метою виділення ректифікованого спирту і компонентів сивушної олії.

Таким чином, процес очищення спирту включає різноманітні етапи, під час яких відокремлюються різні компоненти за їхніми хімічними властивостями та температурою кипіння. Кожна фракція, отримана під час цього процесу, може бути використана у виробництві різних продуктів, починаючи від кормових добавок та закінчуючи медичними препаратами та розчинниками.

Біоетанольний завод та обладнання для нього під ключ 

Фахівці компанії ТОВ ВКФ Вінпромсервіс здійснюють комплексне будівництво заводів для виробництва біоетанолу від початку до кінця. Наші послуги включають:

1. Проведення передпроектного аналізу. Ми досліджуємо потенціал виробництва біоетанолу, вивчаємо ринок та оцінюємо конкурентоспроможність проекту.

2. Визначення основних техніко-економічних показників. Наші фахівці розраховують витрати та прибуток від виробництва біоетанолу.

3. Розробка технологічної схеми передбачає оптимізацію технології виробництва біоетанолу та етилового спирту.

4. Розрахунок матеріальних та енергетичних потоків. Ми визначаємо потребу у сировині та енергії.

5. Розробка вимог до обладнання. Встановлюємо технічні характеристики необхідного обладнання.

6. Замовлення обладнання. Ми вибираємо виробників та забезпечуємо виробництво обладнання.

7. Розробка систем автоматизації передбачає контроль та оптимізацію виробничі процеси.

8. Монтаж обладнання. Наші фахівці встановлюють та налаштовують обладнання.

9. Контроль введення установок в експлуатацію. Ми гарантуємо якість роботи обладнання.

10. Навчання персоналу. Ми навчаємо персонал роботі з обладнанням та системами управління.

Ми пропонуємо індивідуальний підхід до кожного клієнта і готові обговорити всі деталі з вами. Зателефонуйте нам, і ми допоможемо вам знайти оптимальні рішення!