Obținerea Alcoolului Etilic

1. Distilarea - noţiuni teoretice

Distilarea este operaţia de separare a componenţilor unui amestec omogen de lichide, pe baza diferenţei de volatilitate a componenţilor. Este o operaţie dublă, compusă din fierberea parţială a amestecului şi condensarea vaporilor. La rectificare, aceastǎ pereche de operaţii se repetă de mai multe ori. Separarea este cu atât mai uşoară şi mai completă cu cât diferenţa dintre volatilităţile componenţilor este mai mare sau cu cât raportul volatilităţilor - numit volatilitate relativă - este mai depărtat de unitate.

Separarea şi condiţiile separării depind de relaţiile dintre proprietăţile fazei lichide şi a fazei de vapori ale sistemului, adică de echilibrul lichid-vapori al sistemului distilat sau rectificat.

Distilarea se realizează industrial într-o mare varietate de moduri de operare: distilare simplă, distilare fracţionată, antrenare cu vapori, rectificare, distilare azeotropă, distilare extractivă, distilare moleculară, etc.

Rectificarea continuă este o succesiune de distilări şi condensări rezultate din schimbul de căldură şi de masă între vapori şi refluxul lichid, care circulă în contracurent prin coloana de rectificare. Rectificarea continuă este o operaţie în regim staţionar; amestecul care trebuie separat în componenţii săi prin rectificare intră cu debit constant şi cu temperatură constantă în coloana de rectificare; cele două fracţiuni rezultate ies din coloanǎ de asemenea cu debite şi temperaturi constante; în orice punct al coloanei de rectificare, debitele, concentraţiile, temperatura şi presiunea rămân constante după ce coloana a intrat în regim normal de funcţionare.

O coloană este astfel construită, încât să realizeze un contact cât mai bun între cele două faze: vaporii şi reflux (lichidul), pentru ca schimbul de căldură şi de masă între faze să apropie fazele cât mai mult de starea de echilibru termodinamic.

Elementele principale ale coloanelor de rectificare cu talere sunt:

- fierbătorul (blazul);

- coloana de rectificare propriu-zisă, cu talere;

- condensatorul;

- răcitorul de distilat.

Amestecul care trebuie rectificat este introdus pe un anumit taler al coloanei, curge din taler în taler pierzând treptat componentul mai volatil şi ajunge în fierbător, unde este parţial vaporizat (prin fierbere), iar restul este evacuat ca fracţiune grea (reziduu); vaporii rezultaţi din fierbător servesc vaporilor care variază de la compoziţia corespunzătoare fracţiunii grele (de la baza coloanei), până la compoziţia corespunzătoare fracţiunii uşoare (la vârful coloanei).

Vaporii sunt condensaţi total (dar fărǎ răcire) în condensatorul coloanei; o parte din condensat este readus, ca reflux, în coloană, iar restul condensatului este evacuat, ca distilat (fracţiune uşoară), după ce trece printr-un răcitor. Rolul refluxului este să condenseze, cu precădere, componenţii grei ai vaporilor. Prin condensarea vaporilor grei de către reflux şi vaporizarea, cu precădere, a componenţilor uşori din reflux de către vapori - operaţii repetate pe fiecare taler al coloanei - rezultă separarea, mai mult sau mai puţin înaintată, a amestecului iniţial în două fracţiuni. În coloanele cu talere, contactul principal între faze se realizează pe talerele coloanei; între talere se face separarea picăturilor de lichid antrenat de vapori. Studiul coloanelor de rectificare cu talere se bazează pe conceptul talerului teoretic. Talerul teoretic este o unitate ideală de contact: din contactul între refluxul care cade de pe talerul imediat superior şi vaporii care se ridică de pe talerul imediat inferior, talerul teoretic produce vapori şi lichid în echilibru termodinamic.

2. Schema tehnologicǎ de obţinere a alcoolului etilic

Recepţie calitativǎ şi

cantitativǎ

Zdrobire

(separare sâmburi)

Fermentare

Distilare

Condiţionare

Maturizare

3. Date iniţiale de proiectare

1. Concentraţia iniţială a amestecului etanol-apă: ci = 6,5%

2. Concentraţia finală a etanolului:cf = 100%

3. Debitul de etanol obţinut în urma operaţiei de separare: Gv = 40l/h

4. Alegerea şi descrierea instalaţiei tehnologice de distilare

Pentru realizarea operaţiei de distilare în vederea obţinerii concentraţiei de 100% etanol, plecând de la datele iniţiale de proiectare am ales următoarele etape şi instalaţii de separare:

 De la ci = 6,5% la cfl = 30% - separarea are loc în instalaţia de distilare

 De la cfi = 30% la cf2 = 93% - separarea are loc într-o coloană de rectificare;

 De la cf2 = 93% la cf3 = 100% - distilarea fiind azeotropǎ se realizeazǎ în instalaţia de obţinere a alcoolului etilic absolut prin distilarea azeotropǎ cu benzen.