Calculul și Dimensionarea unei Instalații de Separare prin Distilare a Amestecului Binar etanol-apă

Justificarea procedeului ales pentru obţinerea alcoolului etilic

Obţinerea alcoolului etilic din porumb este unul dintre cele mai utilizate procedee datorită uşurinţei cu care poate fi manevrată materia prima. Porumbul poate fi insilozat pe o perioadă îndelungată de timp fără aşi modifica proprietaţile fizico – chimice, pierderea de umiditate este redusă faţa de cartofi, sfeclă sau sorgul zaharat care trebuie prelucrat la locul recoltarii.

Fabricile de spirt din porumb pot fi amplasate la distanţe însemnate, faţa de aria de prelucrare a materiei prime. La sorgul zaharat sau sfecla de zahăr acest lucru nu prea este posibil datorită modificarii proprietaţilor fizico – chimice si scăderii conţinutului de zahăr.

Porumbul fiind o materie primă amidonoasă este preferat materiilor prime celulozice deoarece randamentul lui de transformare in zaharuri fermentescibile este mai mare decât faţă de celuloză cu cel mult 50%. Celuloza necesita condiţii mai drastice pentru a avea loc atacul enzimatic şi implicit acest lucru determină cheltuieli mai mari de producţie.

Alegerea materiei prime este extrem de importantă deoarece costul ei are ponderea cea mai importantă, între 55-75% din preţul de cost al alcoolului etilic.

Materiile prime zaharoase sunt cele mai uşor de prelucrat dar în general sunt scumpe. Cele amidonoase sunt mai ieftine, dar necesita procedee de fluidificare şi zaharificare. Materiile prime celulozice sunt cele mai ieftine fiind de fapt deşeuri însă necesită prelucrarea cea mai complexă şi costisitoare.

Se apeciază că din 45kg zaharuri fermentescibile (glucoză) se obţin între 18-23 kg alcool etilic. Pentru materiile prime amidonoase randamentul este aproximativ acelaşi între 40-50% raportat la cantitatea uscată de hidrat de carbon. Hidroliza completă a 45 kg amidon duce la obţinerea a 50 kg glucoză, însă în practică această conversie nu este completă ci în jur de 90%. În ceea ce priveşte materiile prime celulozice randamentele sunt considerabil mai mici, deoarece α celuloza este rezistenta la atacul enzimatic. Se consideră ca pot fi obţinute conversii de 50% în zaharuri fermentescibile.

Capitolul I

Distilarea şi rafinarea alcoolului

1.1 Materia primă. Plămada

Plămada fermentată este un amestec apos de diferite substanţe aflate în soluţie sau în suspensie, fie din materii prime şi auxiliare, fie produse ale fermentaţiei alcoolice.

Concentraţia alcoolică a plămezii fermentate variază între limite largi, cuprinse între 6-12% vol., în funcţie de materia primă prelucrată şi de procesul tehnologic aplicat. Separarea alcoolului etilic din acest amestec se bazează pe diferenţa de volatilitate dintre alcool şi apă.

Rafinarea este operaţia de purificare şi concentrare în alcool, a alcoolului brut, în vederea obţinerii alcoolului etilic rafinat, cu concentraţia alcoolică de circa 96% vol.

1.2 Date iniţiale de proiectare

1.Concentratia initiala a amestecului etanol-apa:

ci=6,2%;

2.Concentraţia finalǎ a amestecului etanol-apa:

cf=83%;

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

Gv=20 l/h;

1.3 Alegerea şi descierea instalaţiei tehnologice de distilare

Pentru realizarea operatiei de distilare in vederea obtinerii concentraţiei de 80% etanol , plecand de la datele initiale de proiectare am ales urmatoarele etape si instalaţii de separare:

1. De la ci=6,2% la cf1=30%- separarea are loc in instalaţia de distilare continua “INDIS 400”;

2. De la cfi=30% la cf2=83% - separarea are loc intr-o coloana de distilare cu funcţionare continuă;