3.1. Quy trình công nghệ sản xuất cồn
3.1.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.1.2.6. Chưng cất và tinh chế
Mục đích:
Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chín. Kết quả ta thu nhận được rượu thô hoặc cồn thô.
Tinh chế là quá trình tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn. Sản phẩm thu được gọi là cồn tinh chế hay cồn thực phẩm có nồng độ trong khoảng 95.5÷96.5%V.
Nguyên tắc của quá trình chưng cất là dựa vào nhiệt độ bay hơi khác nhau của rượu, nước và các tạp chất.
Quá trình chưng cất và tinh chế được thực hiện trong cùng một thiết bị gọi là tháp chưng cất.
Sơ đồ tháp chưng cất
Thuyết minh sơ đồ:
Dùng bơm pitton bơm giấm chín lên bể cao vị qua bình gia nhiệt CV1, bình gia nhiệt có tác dụng đảo trộn làm nóng giấm. Ở bình gia nhiệt, nhiệt độ của giấm chín là 55oC.
Giấm chín từ CV1 đi vào tháp A1. Tại tháp A1 hơi nóng đi từ dưới lên, giấm chín đi từ trên xuống. Cồn nhẹ hơn sẽ tách ra khỏi giấm chín qua bình C1 ngưng tụ khoảng 70%, phần chưa ngưng tụ qua CR1 để ngưng tụ tiếp, còn những chất thì bay hơi thoát ra ngoài. Ở CV4 có 2 van: van trên là cồn bay hơi, van dưới là cồn hoá lỏng. Khi qua CR1, các khí không được ngưng tụ sẽ bay lên còn cồn đã ngưng tụ ở C1, CR1 về đỉnh tháp A1.
Cồn tạp chất từ tháp A1 qua lưu lượng kế về bình góp hòa trộn với cồn thô và về kho.
Cồn thô được lấy từ đỉnh tháp A1 (qua đường hồi) về bình làm lạnh RA1 sau qua lưu lượng kế về bình góp và về kho.
Từ kho dùng bơm ly tâm bơm cồn thô vào bình cân bằng áp lực cồn BaA1 qua lưu lượng kế vào bình pha cồn vào nước.Trong lúc đó, nước thải từ đáy tháp A3 được bơm qua bình tập chung BaF, BaF có tác dụng lọc nước này và thải chất cạn bã ra ngoài còn nước sạch sẽ chuyển sang bình pha cồn.
Cồn thu được từ A1 đạt 94oC được pha xuống còn 22÷25oC (tỷ lệ 1 cồn: 3 nước), khi đó cồn sẽ nóng lên. Cồn pha xong vào tháp A2.
Ở tháp A2 cồn etylic bay hơi chậm hơn, cồn và alđêhyt sẽ bay lên qua bình ngưng tụ C2, tại C2 một phần cồn được ngưng tụ quay trở lại tháp A2, một phần sang CR2 để ngưng tụ tiếp, alđêhyt không bị ngưng tụ sẽ thoát ra ngoài, ta tách được alđêhyt, cồn vào bình tập chung và hồi lưu một phần về A2 còn một phần (khoảng 3÷5%) qua lưu lượng kế vào bình tập chung và về kho làm cồn thực phẩm.
Ở A2 cồn thô cho vào càng nhiều thì alđêhyt tập trung trên đỉnh tháp càng lớn và tách được alđêhyt nhanh hơn. Vì vậy khi sang A3 thì cồn là chủ yếu.
Cồn từ đáy tháp A2 sang A3 có lẫn nước (cồn khoảng 40%).
Tại tháp tinh chế A3 hơi đi từ dưới lên, gần thành bên phải của tháp là dầu Fusel, gần thành bên trái là các tạp chất, còn cồn đi giữa tháp. Cồn từ A3 lên bình ngưng tụ C3, ở C3 cồn được ngưng tụ một phần cho quay về A3, phần còn lại sang C4 ngưng tụ tiếp và cho một lượng cồn quay lại A3, phần còn lại sang CR3 ngưng tụ và về A3 là cồn. Cồn lấy từ đỉnh tháp A3 qua các van về bình làm lạnh cồn tinh chế RA2, qua lưu lượng kế thu được cồn tinh chế và cuối cùng về kho.
Tạp chất và dầu Fusel từ A3 qua Rhh (thể khí) và Rhb (thể lỏng) qua lưu lượng kế vào bình phân ly dầu Fusel DH. Ở DH nước được bơm vào, dầu Fusel nhẹ hơn nổi lên trên và được hút ra còn hỗn hợp cồn + nước về đáy tháp A3 để tinh chế tiếp. Lượng cồn đầu, cồn cuối và cồn trung gian được trộn theo tỷ lệ và đưa về kho chứa làm cồn công nghiệp.
Nhiệt độ các tháp:
Tháp A1(tháp thô)
Nhiệt độ mâm nhạy cảm: 87oC Nhiệt độ đáy tháp: 103÷105oC Nhiệt độ đỉnh tháp: 55oC
Nhiệt độ bình ngưng tụ đầu: 75oC Nhiệt độ bình ngưng tụ cuối: 40oC Tháp A2 (tháp alđêhyt)
Nhiệt độ mâm nhạy cảm: 87oC Nhiệt độ đáy tháp: 89oC
Nhiệt độ đỉnh tháp: 81oC
Nhiệt độ bình ngưng tụ đầu: 65oC Nhiệt độ bình ngưng tụ cuối: 50oC Tháp A3 (tháp tinh)
Nhiệt độ mâm nhạy cảm: 87oC Nhiệt độ đáy tháp: 103oC÷105oC Nhiệt độ đỉnh tháp: 80oC
Nhiệt độ bình ngưng tụ đầu:75oC Nhiệt độ bình ngưng tụ cuối: 45oC
Các thông số kỹ thuật:
Nhập liệu vào tháp với công suất 1÷4m3/h.
Nhiệt độ của giấm chín khi vào tháp A1 là 55oC.
Đồng hồ áp lực tương ứng với nhiệt độ đáy tháp.
Cồn thô từ A1 sang A2 đạt 94o cồn.
Cồn thô từ A1 đưa vào A2 với khối lượng 300l/h.
Áp suất hơi vào tháp là 2÷2.5atm.
Hiệu suất chưng cất 94÷95%.
Một số sự cố xảy ra và cách khắc phục
Do thao tác vận hành là chủ yếu:
- Cho nguyên liệu vào, cho hơi vào mà không lấy cồn ra khi đó cồn tích tụ nhiều trong tháp, áp suất tăng có thể gây cháy nổ.
- Mất điện mà vẫn cấp hơi.
- Giấm chín hết mà không bổ sung.
- Hết nước vào tháp mà không cấp hơi vào hoặc bơm hỏng.
- Khắc phục: Trong quá trình vận hành tháp phải thường xuyên theo dõi kiểm tra để có thể phát hiện các sự cố kịp thời và khắc phục ngay.
Sự cố do thiết bị:
- Sụt đáy tháp do kẹt ở lưu lượng kế.
- Khắc phục: Phải tắt bơm ngay, đóng van nhập liệu, tăng cấp hơi để đẩy cồn lên.