Distilare etanol apă din melasă

Distilarea si rectificarea ii găsesc aplicaţii in industria fermentativă pentru obţinerea de băuturi alcoolice naturale tari si a spirtului. Prin distilare simplă se mai lucrează in industria băuturilor , in timp ce rectificarea si fracţionarea se aplică in industria spirtului. Terminologia intrebuinţată uzual nu corespunde terminologiei operaţiilor tip. In industria spirtului si a băuturilor prin distilare se intelege o rectificare , iar prin „ rafinare” o rectificare combinată cu o fracţionare.

Produsele supuse operaţiilor de distilare si rectificare din industria fermentativă sunt amestecuri cu mai multe componente, componentele de calcul fiind alcoolul etilic si apa. Atât alcoolul etilic cu apa, cat si alte componente cu apa dau amestecuri homoazeotrope si heteroazeotrope. Datorită acestei caracteristici, prin metodele obisnuite de distilare, rectificare si fractionare, in industria spirtului nu se poate obţine alcool etilic absolut, ci un amestec cu concentraţia maximă a amestecului azeotrop 95,57% alcool. Pentru obţinerea unei concentraţii mai mari , sau a alcoolului absolut, trebuie să se aplice metode speciale( distilare azeotropă cu amestec ternar: benzen-alcool etilic-apa). Alcoolul etilic se produce pe plan mondial, in cea mai mare parte, prin fermentarea lichidelor care conţin zahar, cu ajutorul drojdiei. Alcoolul etilic obţinut pe cale biotehnologică mai poarta denumirea de bioalcool, deosebindu-se astfel de cel de sinteză.

1.DISTILAREA

NOTIUNI TEORETICE

Distilarea este operaţia de separare a componentilor unui amestec omogen de lichide, pe baza diferenţei de volatilitate a componenţilor. Este o operaţie dublǎ, compusǎ din fierberea parţialǎ a amestecului si condensarea vaporilor. La rectificare, aceasta pereche de operatii se repetǎ de mai multe ori.separarea este cu atât mai usoarǎ si mai completǎ cu cât diferenţa dintre volatilitǎţile componenţilor este mai mare sau cu cât raportul volatilitǎţilor-numit volatilitate relativă-este mai depǎrtat de unitate.

Separarea si condiţiile separarii depind de relaţiile dintre proprietǎţile fazei lichide si a fazei de vapori ale sistemului, adica de echilibrul lichid-vapori al sistemului distilat sau rectificat.

Distilarea se realizeazǎ industrial intr-o mare varietate de moduri de operare: distilare simplǎ, distilare fracţionatǎ, antrenare cu vapori, rectificare, distilare azeotropǎ, distilare extractivǎ, distilare molecularǎ, etc.

Rectificarea continuǎ este o succesiune de distilǎri si condensǎri rezultate din schimbul de cǎldurǎ si de masǎ intre vapori si refluxul lichid, care circulǎ in contracurent prin coloana de rectificare. Rectificarea continua este o operaţie in regim stationar; amestecul care trebuie separat in componeniţii sǎi prin rectificare intrǎ cu debit constant si cu temperaturǎ constantǎ in coloana de rectificare; cele douǎ fracţiuni rezultate ies din coloanǎ de asemenea cu debite si temperaturi constante; in orice punct al coloanei de rectificare, debitele, concentraţiile, temperatura si presiunea rǎmân constante dupǎ ce coloana a intrat in regim normal de funcţionare.

O coloanǎ este astfel construitǎ, incât sǎ realizeze un contact cât mai bun intre cele douǎ faze: vaporii si reflux (lichidul), pentru ca schimbul de caldurǎ si de masǎ intre faze sa apropie fazele cat mai mult de starea de echilibru termodinamic.

Elementele principale ale coloanelor de rectificare cu talere sunt: a) fierbǎtorul ( blazul), b) coloana de rectificare propriu-zisǎ, cu talere, c) condensatorul si d) rǎcitorul de distilat.

Amestecul care trebuie rectificat este introdus pe un anumit taler al coloanei, curge din taler in taler pierzand treptat componentul mai volatil si ajunge în fierbǎtor, unde este parţial vaporizat (prin fierbere), iar restul este evacuat ca fractiune grea ( reziduu); vaporii rezultaţi din fierbǎtor servesc pentru vaporizarea componentului ( sau componenţilor mai volatili) din lichidul (reflux) care curge in contracurent. In trecerea lor prin coloanǎ, compozitia vaporilor variazǎ de la compoziţia corespunzǎtoare fracţiunii grele ( de la baza coloanei), pânǎ la compoziţia corespunzǎtoare fracţiunii usoare ( la vârful coloanei).

Vaporii sunt condensaţi total ( dar fǎrâ rǎcire) in condensatorul coloanei; o parte din condensat este readus, ca reflux, in coloanǎ, iar restul condensatului este evacuat, ca distilat ( fracţiune usoarǎ), dupǎ ce trece printr-un rǎcitor. Rolul refluxului este sǎ condenseze, cu precǎdere, componenţii grei ai vaporilor. Prin condensarea vaporilor grei de cǎtre reflux si vaporizarea, cu precǎdere, a componenţilor usori din reflux de cǎtre vapori-operaţii repetate pe fiecare taler al coloanei- rezultǎ separarea, mai mult sau mai puţin inaintatǎ, a amestecului iniţial in douǎ fracţiuni.

In coloanele cu talere, contactul principal intre faze se realizeazǎ pe talerele coloanei;intre talere se face separarea picǎturilor de lichid antrenat de vapori.

Studiul coloanelor de rectificare cu talere se bazeazǎ pe conceptul talerului teoretic. Talerul teoretic este o unitate idealǎ de contact: din contactul intre refluxul care cade de pe talerul imediat superior si vaporii care se ridicǎ de pe talerul imediat inferior, talerul teoretic produce vapori si lichid in echilibru termodinamic.

2.DATE INITIALE DE PROIECTARE

1.Concentratia initiala a amestecului etanol-apa:

ci=7%

2. Concentraţia finalǎ a amestecului etanol-apa:

cf=80%

3.Debitul de etanol obtinut in urma operaţiei de separare:

Gv=20 l/h