Технология изготовления биоэтанола и этилового спирта

Изготовление биоэтанола и этилового спирта требует соблюдения технологического процесса. Поэтому важно понимать технологию производства и обеспечить соответствующее оборудование. Винницкая компания Винпромсервис предоставляет широкий спектр строительства и оснащения биоэтанолового завода в Украине.

Биоэтанол и этиловый спирт: технология и особенности производства

Для изготовления биоэтанола и спирта используется сырье с высоким содержанием крахмала (зерно, картофель) или сахара (меласса, сахарная свекла). Крахмальное сырье превращается в сахар с помощью ферментов, которые затем превращают этот сахар в этиловый спирт (C2H5OH) и диоксид углерода (СО2), образуя зрелую бражку.

Бражка может быть разных типов – зерновая, картофельная, свекольная, мелассная, или комбинированная. Она состоит преимущественно из воды, сухих веществ и этилового спирта с летучими примесями.

Сухие вещества бражки включают сахара, декстрины, клетчатку, аминокислоты и минеральные соли. Они находятся в растворенном виде, частично образуя суспендированные частицы, которые могут откладываться на стенках оборудования и мешать его работе.

Технология производства позволяет перегонять бражку, однако это неэффективно с бражкой, в которой содержание спирта меньше 7,5%. Кромка также содержит сопутствующие спиртовые примеси, такие как метанол и другие, которые могут влиять на качество конечного продукта.

В целом состав и содержание летучих примесей зависит от качества сырья и технологических процессов.

Летучие кислоты, такие как уксусная, масляная, пропионовая, валериановая и другие, обычно содержатся в спирте в очень небольших количествах, не превышая 0,1% от общего количества спирта. Из азотистых соединений могут присутствовать аммиак, триметиламин, триэтиламин, этаноламин, а из серосодержащих - сероводород, сернистый ангидрид, этилмеркаптан и этилсернистый альдегид. Эти сернистые соединения могут появляться в молотовых или бражках с дефектным сырьем.

Больше всего из сложных эфиров в спирте-сырце содержится уксусно-этиловый, количество которого может достигать 200-400 мг/дм³ спирта. На долю других эфиров приходится более 20 видов, количество которых может составлять от 100 до 200 мг/дм³. В основном это этиловые эфиры пропионовой, масляной, изовалериановой, капроновой кислот, а также изоамилацетат, изобутилацетат и изоамилизовалериат.

Процесс производства биоэтанола из бражки может включать в себя простую перегонку или перегонку в ректификационных бражных колоннах. В первом случае процесс происходит в аппаратах периодического действия, во втором – непрерывно. В обоих случаях спирт вместе с летучими примесями выделяется из бражки во время кипения, образуя бражный дистиллят, содержащий 30-50% спирта, сопутствующие примеси и воду, в зависимости от концентрации спирта в бражке.

Из бражного дистиллята или спирта-сырца этиловый спирт выделяется и очищается от сопутствующих примесей с помощью ректификации, то есть многократной перегонки. Этот процесс основан на разнице в температуре кипения разделяющихся различных веществ.

При производстве биоэтанола появляются побочные продукты, такие как барда, лютерная вода, главная фракция, сивушное масло и сивушный спирт. Барда и лютерная вода выводят нелетущую часть бражки, сопутствующие спирту примеси выводятся с главной фракцией, а сивушное масло и сивушный спирт остаются.

Лютерная вода, остающаяся после процесса очистки спирта-сырца, используется для отвода тяжелолетних примесей спирта, таких как кислоты, эфиры, альдегиды, спирты и другие летучие вещества с высокой температурой кипения, которые в основном состоят из воды. Лютерная вода имеет кислую реакцию и может быть агрессивной к углеродным сталям.

Использование лютерной воды охватывает приготовление зерновых замесов, расширение сиропов и промывание сивушного масла. Выход лютерной воды зависит от условий очищения спирта.

Во время очищения спирта легкие примеси выделяются вместе с главной фракцией. Главная фракция (ГФ) – это смесь этилового спирта и главных примесей.

Главная фракция этилового спирта имеет прозрачный, бесцветный или желтоватый или зеленоватый вид. Концентрация спирта в ГФ должна составлять 92% объема спиртомера. Допускается наличие в ГФ кислот в концентрации 1 г/дм³, эфиров – 30 г/дм³, сивушного масла – 2 г/дм³, альдегидов – до 10 г/дм³ для крахмалового сырья и до 35 г/дм³ для мелассы, метанола – до 0 ,5% объема из мелассы, до 1,5% объема из зерна, до 2,5% объема из картофеля и до 6% объема из смешанного сырья.

Главная фракция содержит около 90% этилового спирта, 2-6% примесей и около 5% воды. Состав и выход ГФ зависят от типа и качества сырья, условий брожения и очистки спирта.

Содержание эфиров и альдегидов в ГФ значительно увеличивается до 7% при интенсивной аэрации сусла при генерации дрожжей. Главная фракция, полученная из картофеля (и особенно из свеклы), может содержать до 4% метанола. Выход ГФ обычно составляет 1,5-3% при обработке зерна и картофеля и 3-5% при обработке мелассы.

Сегодня ГФ разгоняют в специальных ректификационных установках для выделения из нее этилового спирта.

При обработке ГФ получают ее концентрат – желто-зеленую жидкость с острым запахом, которая обычно частично смешивается с водой. В безводной части концентрата содержится 15-20% масс. эфиров, 15-45% масс. альдегидов, 20-45% масс. этилового спирта и 0,1-0,5% масс. кислот. Концентрат ГФ используется в качестве источника углерода при производстве кормовых дрожжей, а также служит источником растворителей и чистых органических продуктов, таких как уксусный альдегид, уксусно-этиловый эфир.

Промежуточные примеси, выделенные при очистке спирта, предпочтительно представлены сивушным маслом и сивушным спиртом. Товарное сивушное масло отвечает требованиям стандарта по плотности, показателю преломления и границ перегонки. Это ценный продукт, который может использоваться в производстве медицинских препаратов, ароматизаторов и растворителей.

Сивушный спирт – это бесцветная жидкость с высоким содержанием этанола и некоторыми другими спиртами, водой, эфирами и другими летучими веществами. Он может использоваться для технических целей, таких как приготовление денатурированного спирта, или подвергается перегонке с целью выделения ректифицированного спирта и компонентов сивушного масла.

Таким образом, процесс очистки спирта включает различные этапы, во время которых отделяются различные компоненты по химическим свойствам и температуре кипения. Каждая фракция, полученная во время этого процесса, может использоваться в производстве различных продуктов, начиная от кормовых добавок и заканчивая медицинскими препаратами и растворителями.

Биоэтанольный завод и оборудование для него под ключ

Специалисты компании ООО ПКФ Винпромсервис осуществляют комплексное строительство заводов по производству биоэтанола от начала до конца. Наши услуги включают в себя:

1. Проведение предпроектного анализа. Мы исследуем потенциал производства биоэтанола, изучаем рынок и оцениваем конкурентоспособность проекта.
2. Определение главных технико-экономических характеристик. Наши специалисты рассчитывают затраты и прибыль от производства биоэтанола.
3. Разработка технологической схемы предполагает оптимизацию технологии производства биоэтанола и этилового спирта.
4. Расчёт материальных и энергетических потоков. Мы определяем потребность в сырье и энергии.
5. Разработка требований к оборудованию. Устанавливаем технические характеристики необходимого оборудования.
6. Заказ оборудования. Мы выбираем производителей и обеспечиваем производство оборудования.
7. Разработка систем автоматизации предполагает контроль и оптимизацию производственных процессов.
8. Монтаж оборудования. Наши специалисты устанавливают и настраивают оборудование.
9. Контроль ввода установок в эксплуатацию. Мы гарантируем качество работы оборудования.
10. Обучение персонала. Мы учим персонал работе с оборудованием и системами управления.

Мы предлагаем индивидуальный подход к каждому клиенту и готовы обсудить все подробности с вами. Позвоните нам, и мы поможем вам найти оптимальные решения!