TEHNOLOGIJA BIOETANOLA

REKTIFIKACIJA - RAFINACIJASirovi etanol dobijen u destilacionom odeljenju moe se iskoristiti u tehnike svrhe ili dalje preiavati, izdvajati primese i na taj nain dobija rafinisani etanol- rafinada. Rafinada je bezbojna, bistra tenost bez stranog mirisa i ukusa, koja mora da sadri najmanje 96,0% volumnih etanola.

HEMIJSKA OBRADA SIROVOG EtOH

Ova metoda podrazumeva izdvajanje primesa iz sirovog etanola koje se teko odvajaju metodom rektifikacije i u ovom sluaju se primenjuje obrada etanola sa NaOH i KMnO4, s tim da se ponekad koristi samo NaOH.Dodatak NaOH u etanol omoguuje saponifikaciju estara pri emu se oslobaa etanol i organska kiselina koja sa NaOH gradi so.KMnO4 u kiseloj i u baznoj sredini oksiduje aldehide u zasiena jedinjenja. U cilju izbegavanja oksidacije etanola obradu sa KMnO4

treba izvoditi u slabo alkalnoj sredini. Meutim, viak permanganata i NaOH je veoma nepoeljan i moe dovesti do oksidacije etanola u acetaldehid. Za popravljanje kvaliteta sirovog etanola precizno se odreuje doza baze za saponifikaciju estara i neutralizaciju kiselina, a utroak premanganata za oksidaciju samo nezasienih jedinjenja. Postupak je sledei:pripremi se 10% rastvor baze i ona se dodaje u dve porcije. Prvo se dodaje polovina od izraunate koliine, dobro se izmea i mea se 10-15 min, a zatim se dodaje i preostala koliina baze, mea se jo 5-10 min, meanje se prekida i sirovi etanol se transportuje na rektifikaciju. Hemijsko ienje se moe izvoditi unutar rektifikacione kolone ali samo sa bazama. U nekim fabrikama etanola u ovu svrhu se primenjuje i aktivni ugalj tipa norit ili sintetske jonoizmenjivake smole.

REKTIFIKACIJA U DISKONTINUALNIM KOLONAMADa bi se proizveo rafinisani etanol sa visokim sadrajem etanola potrebno je da se raspolae sa rektifikacionom kolonom u kojoj se nalazi mnogo podova i deflegmator. Rektifikaciona kolona sadri podove sa zvonima i sitaste podove, i obino se koriste kolone sa 16 do 60 podova. Deflegmatori su pravljeni u obliku cevnih izmenjivaa toplote sa platom, mada mogu biti i horizontalni izmenjivai toplote.Proizvodnji rafinisanog etanola u diskontinualnim kolonama smetaju primese koje se destiliu zajedno sa vodom i etanolom to dovodi do toga da se koncentracija etanola neprekidno menja. Pri tome je vea koncentracija etanola na gornjim podovima. Paralelno sa ovim odvija se i izdvajanje primesa, razliitog karaktera. Primese prvog toka obrazuju osnovnu masu koja se kree na gore u koloni. Primese zadnjeg toka takoe se penju u koloni, ali se one zadravaju u tenostima na podovima u visokim koncentracijama pri viim koncentracijama etanola. Sve dok je koncentracija etanola visoka primese ove vrste ne mogu dospeti u gornji deo kolone, ali tokom destilacije kada koncentracija etanola pone da se sniava primese zadnjeg toka poinju da se penju na gornje podove i u

deflegmator. Pre nastupanja ovog trenutka dospeva etanol osloboen od sastojaka prvog toka i to je najistiji proizvod- rafinisani etanol koji mora odgovarati uslovima standarda. Radni ciklus kolone sastoji se od sledeih operacija: punjenja kolone, zagrevanja are do kljuanja, rektifikacija, pranjenje aparata i njegovo ienje. Nakon uvoenja are u kotao poinje da se uvodi para za zagrevanje (koje obino traje 0,4-1h), a pre zagrevanja deflegmator i hladnjak se napune hladnom vodom. Destilacija otpoinje koncentrisanjem primesa prednjeg toka. U deflegmator se dodaje takva koliina vode za hlaenje pri kojoj se sva para vraa u obliku refluksa a primese prednjeg toka pune kolonu i koncentriu se na gornjim podovima. Posle toga poveava se koncentracija etanola na gornjim podovima. Zadravanje etanola traje 1,5-3 sata zavisno od kvaliteta etanola pri emu veliki znaaj ima temperatura sa kojom se refluks vraa u kolonu, i ona mora biti 50-65C. Pri kraju ovog perioda kada se sve primese pednjeg toka uklone iz kotla smanjuje se uvoenje vode u deflegmator i sa tim se smanjuje refluks.

Destilacija etanola I kvaliteta vodi se pri maksimalnom kapacitetu kolone, a pri tome je refluksni broj minimalan. Da ne bi dolo do smanjenja koncentracije etanola u rafinadi poveava se refluksni broj uvoenjem vee koliine vode za hlaenje u deflegmator i smanjenjem uvoenja pare u aparat. Kao rezultat toga pri kraju izvoenja etanola I kvaliteta kapacitet kolone se smanjuje na 60-70% od maksimalnog kapaciteta. Ukoliko su u destilatu prisutne komponente zadnjeg toka prelazi se na hvatanje etanola II kvaliteta. Pri hvatanju ovog etanola i dalje se smanjuje koncentracija etanola u tenosti u kotlu to dovodi do smanjenja koncentracije etanola u destilatu do 85%, a pri hvatanju etanola III kvaliteta do 80% volumnih. Kada temperatura kljuanja u kotlu dostigne 101-103C u kontrolni ureaj poinje da ulazi i frakcija u kojoj se nalazi patono ulje koje se uvodi u ureaj za pranje patonog ulja. Destilacija se prekida kada koncentracija etanola u destilatu u kontrolnom uraaju bude 2% volumnih. U tom momentu je koncentracija etanola praktino jednaka 0.Regulacija rada kolone se svodi na merenje koliine pare za zagrevanje koja praktino ostaje konstantna tokom procesa destilacije i zbog toga se menja koliina vode koja se uvodi u deflegmator odnosno menja se refluksni broj.

ematski prikaz rada diskontinualne rektifikacione kolone:1-kotao(rebojler);2-kolona;3-deflegmator;4-raspodeljiva;5-hladnjak;6-prihvatni sud

REKTIFIKACIJA EtOH U KONTINUALNIM KOLONAMAPrincip rada ovakvih kolona sastoji se u tome da se sirovi etanol postepeno oslobaa od primesa razliitih osobina u saglasnosti sa vrednostima koeficijenata isparavanja koji zavise od koncentracije etanola. Na osnovu razlike ovih koeficijenata mogu se postaviti rektifikacioni aparati koji se sastoje od nekoliko kolona namenjenih za izdvajanje jedne ili druge grupe primesa.Kontinualni aparati imaju znatne prednosti nad diskontinualnim aparatima. Oni daju iskorienje rafinade 92,5-95% i koncentrovane proizvode prednjeg i zadnjeg toka. Posluivanje kontinualnog aparata je znatno jednostavnije a kao i svaki kontinualni aparat i kontinualni rektifikacioni aparat moe se lako automatizovati.

REKTIFIKACIJA U APARATU SA DVE KOLONESirovi etanol se razblauje do 45% etanola i uvodi na sredinu kolone B koja se naziva aldehidna kolona. U nju se uvodi para i na vrhu ove kolone koncentriu se primese prvog toka koje se delimino kondenzuju u deflegmatoru. Kondenzat se vraa kao refluks a pare se vode u hladnjake u kojima se hlade i izvode kao prvi tok. Tenost sa dna kolone B koja sadri 15-20% etanola uvodi se u kolonu C. Ova kolona se naziva i rafinaciona kolona.

Ukoliko kontinualna rektifikacija zapoinje sa profermentisanom podlogom rafinacija etanola se izvodi u tri kolone. Profermentisana podloga se uvodi u deflegmator u cilju predgrevanja odakle se uvodi u izmenjiva toplote u kome kao medijum za zagrevanje slui dibra koja izlazi iz kolone A. U kolonu se uvodi para za zagrevanje i sve lako isparljive komponente profermentisane podloge dospevaju u deflegmator kolone A. Deo para iz kolone A kondenzuje se i vraa u obliku reflluksa. Pare koje nisu kondenzovane uvode se u kolonu B.

U cilju razdvajanja rafinade od tee isparljivih komponenti uvodi se i etvrta kolona D (kolona treeg toka). Ovo je etvrta tehnika i ona sadri kolone A, B, C i D. Sa vrha kolone D izvode se pare treeg toka a pri dnu ove kolone izvode se patona ulja.

Peta tehnika je kontinualni rektifikacioni postupak koji se odvija u pet kolona: A, B, C, D i E. Postupak je specifian po tome to se iz kolone C sa etvrtog, petog i estog poda od vrha kolone izvode pare etanola i uvode u kolonu E, kolonu zavrnog preiavanja. Sa dna kolone E se izvodi rafinada visoke istoe preiena od primesa prednjeg i zadnjeg toka.

REKTIFIKACIJA APSOLUTNOG EtOHU proizvodnji apsolutnog etanola koristi se metod azeotropne smee etanol-voda-benzol. Etanol, voda i benzol obrazuju trojnu azeotropnu smeu koja sadri 7,4% teinske vode a temperatura kljuanja azeotropne smee je 64,85C. Pri primeni benzola voda se izdvaja iz trojne azeotropne smee uparnu fazu a apsolutni etanol se vadi sa dna kolone u vidu tenosti.U kolonu F se na sredini uvodi rafinisani etanol koji sadri 95,57% teinskih etanola i 4,43% teinska vode. U istu

kolonu se uvodi pri vrhu i benzol koji recirkulie u sistemu. Sa vrha kolone F izvodi se para koja sadri 7,4% vode, 18,4% etanola i 74,0% benzola. Sa dna kolone F izvodi se apsolutni etanol. Pare benzola i vode uvode se u deflegmator, a zatim u hladnjak. Tenost iz hladnjaka uvodi se u dekanter u kome se razdvajaju dva sloja. U cilju iskorienja etanola donji sloj se uvodi u kolonu G. U njoj se etanol koncentrie i u stanju pare uvodi u deflegmator, iz deflegmatora u hladnjak a iz hladnjaka se uvodi u aldehidnu kolonu.

Rafinada je bezbojna, bistra tenost koja mora da sadri najmanje: a)95,5% vol. alkohola b)96,0% vol. alkohola T c)90,0% vol. alkohola Zato se primenjuje hemijska obrada sirovog etanola? -za izdvajanje primesa iz sirovog etanola koje se teko odvajaju metodom rafinacije.ta je potrebno da bi se proizveo rafinisani etanol sa visokim sadrajem etanola? -rektifikaciona kolona sa mnogo podova i deflegmator.Koliko je iskorienje rafinade u kontinualnim kolonama? - 92,5-95,0%Koji metod se primenjuje u proizvodnji apsolutnog etanola? -metod trojne azeotropne smee etanol-voda-benzol