Использование баромембранных процессов в браго-ректификационных технологиях
Использование керамических мембран для дегидратации/абсолютизации этанола
Использование первопарационных керамических мембран для дегидратации этанола, необходимой для его использования в качестве биотоплива и/или его компонентов – альтернатива энергозатратным и экологических опасным технологиям традиционным технологиям дегидратации – сорбции водяных паров цеолитами и ректификации трехфазной азеотропной смеси.
Первопарационная керамическая мембрана позволяет разделить водно-этанольные с концентрацией этанола 94,3% массовых на пары этанола с концентрацией 99,8% массовых и водяной пар с остаточной концентрацией в нем этанола всего 0,2% массовых.
При первопарационной дегидратации реализуется БМ технология сгущения – пары этанола концентрируются и выводятся из мембранной установки с «фильтратом» то есть после мембраны, а водяные пары – выводятся с «концентратом» то есть из напорного канала. Термины «фильтрат» и «концентрат» взяты в кавычки, поскольку традиционно предполагается, что они описывают жидкие потоки, а в мембранной перваторации оба потока представлены ПАРАМИ.
Движущей силой БМ процесса первапорации является давление паров входного/сырьевого потока, сам процесс реализуется на СПЕЦИАЛЬНЫХ непористых/сплошных керамических мембранах, собранных, как правило, в многоходовой мембранный модуль.
Потоки «фильтрата» и «концентрата» выводятся из мембранного модуля в паровой фазе и конденсируются. Конденсат «фильтрата» представляющий собой дегидратированный/абсолютизированный этанол используется для приготовления биотоплива или иных целей, а конденсат «концентрата» - практически дистиллированная вода возвращается в основной технологический цикл производства этанола.
Структурная схема дегидратации этанола на керамических первопарационных мембранах приведена на рисунке.
Утилизация послеспиртовой барды
Один из самых основных и проблемных отходов браго-ректификации – послеспиртовая барда.
С одной стороны, послеспиртовая барда представляет собой ЧЕРЕЗВЫЧАЙНО загрязненную «технологическую сточную воду». По разным источникам послеспиртовая барда характеризуется следующими показателями:
и несет в себе ОГРОМНУЮ экологическую опасность загрязнения воздуха, почвы, поверхностных и грунтовых вод при утилизации путем сбора и выдержки в картах бардохранилищ.
С другой стороны, послеспиртовая барда представляет собой ЧЕРЕЗВЫЧАЙНО ценный кормовой продукт. Кормовые качества послеспиртовой барды характеризуются следующими показателями:
Использование «сырой» барды в качестве корма имеет явно выращенную сезонность – в теплый период года барда как корм практически не используется, кроме того значительные объемы барды – 0,14 м3 с 1 дал этанола – требуют наличия рядом с местом образования барды крупных откормочных комплексов.
Традиционная технология утилизации барды упаривание и последующая сушка - ЧЕРЕЗВЫЧАЙНО энергоемкая, ведь из барды нужно выпарить 80…85% воды. Кроме того возникает проблема утилизации, хоть и меньшего количества, но на порядок более загрязненного отхода производства – конденсата.
Использование БМ технологий позволяет ПОЛНОСТЬЮ исключить затраты тепловой энергии и органического топлива на выпарку и значительно - на сушку конечного продукта.
Структурная схема утилизации послеспиртовой барды на керамических ультрафильтрационных мембранах приведена на рисунке.
На выходе из ультрафильтрационной установки мы имеем два ПОЛЕЗНЫХ продукта:
- Концентрат, который может использоваться как корм или обогащать кек послеспиртовой барды и перерабатываться в сухую обогащенную послеспиртовую барду (DDGS);
- Пермеат, который используется для приготовления замеса, существенно уменьшая объемы свежей, как правило, питьевой воды используемые в технологии.
Итогами использования БМ технологий при утилизации послеспиртовой барды являются:
- Существенное уменьшение количества тепловой энергии на ведение технологического процесса – не нужно выпаривать влагу из барды, не нужно подогревать свежую питьевую воду для приготовления замеса;
- Значительное уменьшение экологической нагрузки за счет ПРАКТИЧЕСКИ ПОЛНОГО исключения сбросов барды в накопители;
- Производство высококачественного кормового продукта – концентрата барды, который имеет более длительный срок хранения, значительно меньший объем и снижает затраты на приготовление кормов.
Утилизация лютерной воды
Традиционно лютерная вода используется ТОЛЬКО для промывки сивушного масла, то есть в технологических схемах, не предусматривающих выделение сивушного масла как конечного продукта, лютерная вода ВООБЩЕ не утилизируется, а сбрасывается в сеть технологической канализации. Основные компоненты лютерной воды – высококипящие эфиры и органические кислоты. При закрытом (через теплообменники) обогреве колонных аппаратов количество лютерной воды составляет от 1,0…1,5 л на дал. Характеристики лютерной воды по литературным источникам и по результатам анализа работающей установки приведены ниже.
Мы разработали и реализовали БМ технологию утилизации лютерной воды позволяющую:
- Заместить часть свежей питьевой воды пермеатом лютерной воды, чем существенно, на 10…15% уменьшить потребление свежей питьевой воды на технологические нужды;
- Уменьшить объемы сброса и сбрасываемых загрязнений;
- Практически на 100% рекуперировать тепло лютерной воды.
Лютерная вода утилизируется на БМ установке с полимерными наномембранами (NM) или мембранами обратного осмоса (RO). Структурная схема утилизации на полимерных мембранах приведена на рисунке.
Пермеат установки утилизации лютерной воды отправляется на приготовление замеса, а концентрат – сбрасывается в канализацию. |
