Simularea unei instalații de obținere a etanolului

1. Descrierea procesului

In procesul de fermentare alcoolica se obtine, in principal etanol, si, separat, cativa compusi in cantitati mici: metanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 3M1-butanol, 2-pentanol, acid acetic si CO2. La presiune atmosferica, etanolul si apa formeaza un amestec azeotrop. Prin urmare, prin distilare sau rectificare, amestecul format din etanol si apa poate fi concentrat pana la concentratia azeotropica. Uleiul de fusel este un amestec de propanoli, butanoli si pentanoli. Acumularea uleiului de fusel in coloana de rectificare poate cauza formarea unei a doua faze lichide si scadearea performantei talerelor respective, asa ca vor fi instalate niste colectoare laterale pe rectificator pentru uleiul de fusel pentru a evita acumularea pe talere.

CO2 format in timpul fermentatiei alcoolice in reactoare antreneaza etanol. Aceasta cantitate de CO2 este spalata intr-o coloana de absorbtie (CO2 Wash) pentru a recupera etanolul, care este reciclat in fermentatoare.

Curentul bogat in etanol ce iese din separatorul de bioxid de carbon este trimis la o coloana de concentrare (Concentrator). Pentru a reprezenta aceasta coloana se va folosi o coloana de absorbtie cu eliminare laterala a vaporilor. Fractia de la varf reprezinta alimentarea unei coloane de purificare usoara (Lights), in care aproape tot CO2-ul ramas si o cantitate mica de metanol sunt eliminate. Blazul coloanei de purificare usoara reprezinta alimentarea Rectificatorului (Rectifier).

Eliminarea laterala a vaporilor din Concentrator reprezinta alimentarea principala a rectificatorului Rectifier. Coloana Rectifier este operata ca o coloana de distilare conventionala. Produsul acestei coloane este preluat de pe talerul 2 astfel incat sa avem o concentratie de etanol cu un continut minima de metanol. De asemenea, condensatorul asigura totodata si o eliminare usoara a CO2.

2. Simularea procesului

Alegerea pachetului de proprietati si introducerea componentilor

Se va alege NRTL ca pachet de proprietati. NRTL (Non random Two Lichids) este un model matematic propus de Renon si Prausnitz in 1968 ca o extindere a metodei Wilson. Aceasta poate fi aplicata sistemelor ternare sau chiar de ordin mai mare folosind parametri regresati din date de echilibru pentru amestecuri binare.NRTL combina

Tabelul 1:Compozitia curentilor de intrare

avantajele metodei Wilson cu metoda van Laar.Componentii folositi in aceasta simulare sunt indicati in tabelul de mai sus (Tab. 1).

De asemenea se prezinta si compozitiile curentilor de alimentare a instalatiei (mai important este curentul ce vine de la tancurile de fermentare).Se va alege sistemul de unitati de masura SI.

In tabelul 2 se prezinta si parametri curentilor de intrare in instalatie:

Tabelul 2

Schema instalatiei de obtinere a etanolului (figura 1)

Figura 1

Componentele instalatiei de obtinere a etanolului (purificare) luate in considerare pentru aceasta simulare sunt urmatoarele:

Figura 2

Separatorul de bioxid de carbon (figura 2)indeparteaza majoritatea bioxidului de carbon din curentul ce vine de la tancurile de fermantare.