Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 10329
(13) U
(46) 2014.10.30
(51) МПК
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
C 07C 43/04
C 12P 7/06
(2006.01)
(2006.01)
(54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПРОМЫШЛЕННОГО
ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКООКТАНОВОГО КОМПОНЕНТА
АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ
(21) Номер заявки: u 20131081
(22) 2013.12.17
(31) u2013 00868 (32) 2013.01.24 (33) UA
(71) Заявитель: Общество с ограниченной
ответственностью "Производственная
группа "ТЕХИНСЕРВИС" (UA)
(72) Автор: Щуцкий Игорь Валентинович
(UA)
(73) Патентообладатель: Общество с огра-
ниченной ответственностью "Произ-
водственная группа "ТЕХИНСЕРВИС"
(UA)
(57)
1. Технологический комплекс промышленного производства высокооктанового ком-
понента автомобильных бензинов, включающий блок синтеза ЭТБЭ, связанный с линией
подачи этанола через блок обезвоживания этанола с одной стороны и с линией подачи
фракций С4 с другой стороны, отличающийся тем, что дополнительно содержит участок
комплексной обработки сельскохозяйственного сырья, связанный с линией подачи этано-
ла, причем блок обезвоживания этанола включает по крайней мере два последовательно
соединенных мембранных реактора.
BY10329U2014.10.30

2. BY 10329 U 2014.10.30
2
2. Технологический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что участок комплексной
обработки сельскохозяйственного сырья включает линию подачи сахаросодержащего сы-
рья, соединенную через блок подготовки сахаросодержащего сырья с блоком фермента-
ции, линию подачи крахмалосодержащего сырья, соединенную через блок шелушения и
измельчения сырья с последовательно соединенными блоком отделения и сушки глютена,
блоком гидролиза и блоком ферментации, а также блок биологической очистки, причем
блок ферментации связан по линии подачи этанола с блоком биологической очистки через
блок обезвоживания этанола.
3. Технологический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что линия подачи фракций
С4 связана с блоком синтеза ЭТБЭ через последовательно соединенные блок олигомери-
зации и блок дегидрирования изобутанов.
(56)
1. Патент РФ на изобретение 2327682, МПК C 07C 43/04, 2008.
2. Патент Украины 42487, МПК B 04D 63/00, 2009.
Полезная модель относится к промышленным комплексам получения этил-трет-
бутилового эфира - высокооктанового компонента автомобильных бензинов из изобути-
лена - углеводородного сырья (фракция C4) и сельскохозяйственного сырья.
Известный технологический комплекс получения высокооктанового компонента ав-
томобильных бензинов - этил-трет-бутилового эфира (ЭТБЭ), который включает блок
синтеза ЭТБЭ, связанный с линией подачи этанола через блок обезвоживания с одной
стороны и линией подачи фракций C4 с другой стороны. Синтез этил-трет-бутилового
эфира проводят в сочетании с обезвоживанием исходного этанола гетероазеотропной рек-
тификацией с этил-трет-бутиловим эфиром, водным отмыванием отработанных фракций
C4 синтеза этил-трет-бутилового эфира от этанола с дальнейшим его отгоном из промыв-
ной воды и возвратом его в колонну гетероазеотропной ректификации [1].
Недостатками данного комплекса, выбранного в качестве прототипа, являются услож-
ненная технологическая схема, большие энергозатраты, а также необходимость отдельных
поставок этилового спирта, что удорожает процесс.
Задачей, поставленной в основу данной полезной модели, является повышение эконо-
мичности производства, используя для этого сельскохозяйственное сырье и энергосбере-
гающий процесс обезвоживания этанола.
Поставленная задача достигается тем, что технологический комплекс промышленного
производства высокооктанового компонента автомобильных бензинов, включающий блок
синтеза ЭТБЭ, связанный с линией подачи этанола через блок обезвоживания этанола
с одной стороны и с линией подачи фракций C4 с другой стороны, в соответствии с дан-
ным техническим решением дополнительно содержит участок комплексной обработки
сельскохозяйственного сырья, связанный с линией подачи этанола, причем блок обезвожива-
ния этанола включает по крайней мере два последовательно соединенных мембранных
реактора. Поставленная задача решается также тем, что участок комплексной обработки
сельскохозяйственного сырья включает линию подачи сахаросодержащего сырья, соеди-
ненную через блок подготовки сахаросодержащего сырья с блоком ферментации, линию
подачи крахмалосодержащего сырья, соединенную через блок шелушения и измельчения
сырья с последовательно соединенными блоком отделения и сушки глютена, блоком гид-
ролиза и блоком ферментации, а также блок биологической очистки, причем блок фер-
ментации связан по линии подачи этанола с блоком биологической очистки через блок
обезвоживания этанола, а также и тем, что линия подачи фракций C4 связана с блоком
синтеза ЭТБЭ через последовательно соединенные блок олигомеризации и блок дегидри-
рования изобутанов.

3. BY 10329 U 2014.10.30
3
Введение в состав технологического комплекса участка комплексной обработки сель-
скохозяйственного сырья, связанного с линией подачи этанола, и блока обезвоживания
этанола, который включает по крайней мере два последовательно соединенных мембран-
ных реактора, решает задачу получения в едином технологическом цикле обезвоженного
(абсолютизированного) этанола с высокой степенью чистоты с помощью мембранной
технологии и обеспечивает высокую эффективность промышленного производства. Дан-
ное техническое решение определяет конкретную реализацию участка комплексной обра-
ботки сельскохозяйственного сырья в составе линии подачи сахаросодержащего сырья,
блока подготовки сахаросодержащего сырья, блока ферментации, а также линии подачи
крахмалосодержащего сырья, которая соединена через блок шелушения и измельчения
сырья с последовательно соединенными блоком отделения и сушки глютена, блоком гидро-
лиза, блоком ферментации и блоком биологической очистки, что дополнительно обеспе-
чивает безотходность и экономичность производства, использование продуктов биологи-
ческой очистки, отходов комплексной переработки сельскохозяйственной продукции в
качестве топлива. Введение в состав технологического комплекса блока олигомеризации и
блока дегидрирования изобутанов обеспечивает получение дополнительных целевых про-
дуктов - олигомеризата и глютена.
Блок-схема работы технологического комплекса показана на фигуре. Технологический
комплекс состоит из участка 1 комплексной обработки сельскохозяйственного сырья, тех-
нологически связанного через линию 2 подачи этанола и блок 3 обезвоживания этанола с
блоком 4 синтеза ЭТБЭ. Участок 1 комплексной обработки сельскохозяйственного сырья
включает блок 5 подготовки сахаросодержащего сырья, последовательно соединенные
блок 6 шелушения и измельчения сырья, блок 7 отделения и сушки глютена, блок 8 гид-
ролиза, блок 9 ферментации и блок 10 биологической очистки, причем блок 9 фермента-
ции связан линией 2 подачи этанола с блоком 3 обезвоживания этанола, а блок 5
подготовки сахаросодержащего сырья соединен с блоком 9 ферментации. Участок 1 ком-
плексной обработки сельскохозяйственного сырья содержит также склад глютена 11, свя-
занный с блоком 7 отделения и сушки глютена, склад 12 биоудобрения, связанный с
блоком 10 биологической очистки.
Кроме того, технологический комплекс содержит топливно-энергетическую сеть 13
предприятия, к которой из блока 6 шелушения и измельчения сырья поступает на сжига-
ние шелуха, а также из блока 10 биологической очистки приходит биогаз. Блок 4 синтеза
ЭТБЭ связан с линией 14 подачи фракций С4 через последовательно соединенные блок 15
олигомеризации и блок 16 дегидрирования изобутанов. Комплекс содержит также склад
17 олигомеризата, связанный с блоком 15 олигомеризации, из которого поступает допол-
нительный целевой продукт - олигомеризат, и склад 18 ЭТБЭ, связанный с блоком 4 син-
теза ЭТБЭ.
Промышленный комплекс работает таким образом.
В случае переработки крахмалосодержащего сырья (далее - сырье 1), последнее очи-
щают от примесей и подают в блок 6 шелушения и измельчения сырья. В случае если сы-
рье 1 содержит отделяемую оболочку (например, шелуха пшеницы), то ее отделяют с
помощью лущильных машин и подают в топливно-энергетическую сеть 13 предприятия
для дальнейшего сжигания в твердотопливных парогенераторах.
Далее сырье 1 подвергают мелкодисперсному измельчению, после чего оно поступает
в блок 7 отделения и сушки глютена, где смешивается с технологической водой до задан-
ного значения сухих веществ, и в виде замеса поступает на дальнейшую переработку. В
случае, если полученный замес содержит выделяемый белок (далее - глютен), его подают
на гомогенизатор и трехфазный декантер блока 7 отделения и сушки глютена, где проис-
ходит разделение крахмала, глютена и других сухих веществ замеса. Глютен проходит
стадии промывания, обезвоживания, сушки и упаковки. Упакованный глютен поступает
на склад в виде готовой продукции.

4. BY 10329 U 2014.10.30
4
Дальше замес поступает в блок 8 гидролиза, где крахмал замеса переводится в раство-
римое состояние под действием амилолитических ферментов. Гидролиз осуществляют
последовательно в аппаратах гидродинамической обработки, затем продукт подается на
осахаривание глюкоамилазным препаратом бактериального происхождения. Осахаренный
затор (далее - сусло) поступает в блок 9 ферментации.
В случае переработки сахаросодержащего сырья (далее - сырье 2) последнее поступа-
ет в блок 5 подготовки сахаросодержащего сырья, где оно смешивается с технологической
водой до заданного значения сухих веществ и дополнительными веществами, и в виде
роспуска поступает в блок 9 ферментации. В блоке 9 ферментации часть сусла/роспуска
поступает в дрожжанки (для производства зрелых дрожжей), а остальное - в бродильный
аппарат. В процессе ферментации получают зрелую бражку и углекислый газ. Бражку по-
дают в блок 3 обезвоживания этанола, а углекислый газ в производственную сеть инерт-
ного газа (не показано).
В блоке 3 обезвоживания этанола бражка освобождается от взвешенных частей, эфи-
ров, альдегидов, высших спиртов и укрепляется. Далее, с помощью известных, соединен-
ных между собой мембранных реакторов [2], этанол обезвоживается и поступает на блок 4
синтеза этил-трет-бутилового эфира, куда также подают фракцию C4 с содержанием изо-
бутилена на уровне 40 %.
Отходы сбраживания из блока 3 обезвоживания этанола поступают в блок 10 биоло-
гической очистки, где с помощью метанового брожения генерируются биогаз (с дальней-
шим его использованием в топливно-энергетической сети 13 предприятия) и биоактивный
ил, который складируется на иловом поле склада 12 биоудобрения в виде готовой продук-
ции (удобрение для сельскохозяйственных полей).
Для получения изобутилена, который участвует в синтезе ЭТБЭ в качестве углеводо-
родного сырья, используют фракцию C4.
В случае переработки фракций C4 с начальным содержанием изобутана (не изобути-
лена) она поступает в блок 16 дегидрирования изобутанов, где организован процесс ката-
литического превращения изобутана в изобутилен. Процесс осуществляется в кипящем
слое мелкозернистого алюмохромового катализатора при давлении, близком к атмосфер-
ному. Дегидрирование и регенерация катализатора осуществляются в разных аппаратах с
циркуляцией катализатора между ними. Процесс дегидрирования идет с поглощением те-
пла, причем катализатор одновременно является теплоносителем. В регенераторе проис-
ходят выжигание кокса из поверхности катализатора и нагрев катализатора за счет
сжигания топливного газа в кипящем слое катализатора.
В случае переработки фракций С4 с начальным содержанием изобутана (не изобутилена),
а также в случае наличия в ней ненасыщенных углеводородов (бутилена) перед поступле-
нием в блок 16 дегидрирования изобутанов фракцию C4 подают в блок 15 олигомери-
зации, где происходит каталитическое превращение низкомолекулярных ненасыщенных
углеводородов (бутилена) (димеризация, изомеризация, дегидрирование, циклизация, кре-
кинг и незначительный процент ароматизации) фракций C4 в олигомеризат. Процесс оли-
гомеризации, который протекает как непрерывный гетерогенный процесс в газовой фазе,
проводят на стационарном слое катализатора цеолита при температуре 280-450 °С, давле-
нии 11,0-20,0 кгс/см2
и объемной скорости подачи сырья 1,4-2,2 ч-1
.
Полученный олигомеризат поступает дальше на склад 17 олигомеризата и в дальней-
шем используется в качестве компонента автомобильных бензинов. Весомым его пре-
имуществом является низкое число ароматических соединений, что важно для повышения
гигиенической характеристики топлива.
Далее фракция C4, которая прошла при необходимости в блоке 16 дегидрирования
процесс каталитического превращения изобутана в изобутилен, поступает в блок 4 синте-
за ЭТБЭ. Туда же из блока 3 обезвоживания подается обезвоженный этанол.

5. BY 10329 U 2014.10.30
5
В случае переработки фракций C4 с начальным содержанием изобутилена (не изобу-
тана) она поступает в блок 4 синтеза ЭТБЭ (минуя описанные выше блоки олигомериза-
ции и дегидрирования). Синтез ЭТБЭ осуществляют в реакционно-ректификационной
колонне, которая состоит из двух ректификационных и одной реакционной зон по извест-
ному способу, с использованием ионитных формованных катализаторов, например КУ-
2ФПП и КИФ (производитель фирма "РТН", г. Санкт-Петербург). Особенностью техноло-
гии процесса является использование крупногранулированного формованного катализато-
ра. Реакционно-ректификационная колонна включает три зоны:
верхнюю ректификационную зону для отделения углеводородов фракций С4 от этано-
ла и эфиров;
среднюю реакционно-ректификационную зону, заполненную катализатором, для син-
теза эфиров и их выведения из зоны реакции;
нижнюю ректификационную зону для отделения ЭТБЭ от углеводородов фракций C4
и этанола. Реакционную массу направляют в колонну под слой катализатора. Поверх ка-
тализатора подают обезвоженный этанол. Кубовый продукт - товарный ЭТБЭ - выводится
из нижней части колонны и поступает на склад 18 ЭТБЭ.
Приведенный пример не исчерпывает всех вариантов реализации данного техническо-
го решения, возможны любые другие технологические решения при соблюдении сути
технического решения, изложенной в формуле полезной модели.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.