Назва публікації: ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ВИРОБНИЦТВ ЕТАНОЛУ З ТОЧКИ ЗОРУ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Анотація

Етанол (етиловий спирт) є хімічною речовиною, яка знайшла широке
застосування у харчовій, фармацевтичній та хімічній промисловості, а
віднедавна активно впроваджується як паливо.

Автори

Раухвергер І. А.
Ярощук Л. Д.

Повний текст статті

Етанол (етиловий спирт) є хімічною речовиною, яка знайшла широке
застосування у харчовій, фармацевтичній та хімічній промисловості, а
віднедавна активно впроваджується як паливо.
У своїх директивах Євросоюз встановив план, згідно з яким у 2010 р.
частка біопалива, що використовується європейським автопарком, повинна
становити 5,75 % від загальної кількості спожитого пального.
Етанол здавна отримували з нафти гідратацією етилену із застосуванням
сірчаної кислоти. Технологічна схема у цьому випадку включає реактор
(колона для абсорбції сірчаною кислотою етан-етиленової фракції перегонки
нафти), скрубери, гідролізери, відпарні колони, нейтралізатори кислоти,
сепаратори, холодильники тощо. Виробництво досить складне, особливо, коли
взяти до уваги, що сама перегонка нафти складається з декількох етапів,
головним з яких є ректифікація. Використання 95–97 % H 2 SO 4 робить його ще
більш небезпечним.
За останнє десятиріччя нафта подорожчала в сім разів. За даними вчених,
запасів «чорного золота» залишилось небагато. Тому актуальним стає
застосування інших технологій для отримання тих самих хімічних речовин.
Одна з них – отримання етилового спирту з рослинної сировини, яку називають
біомасою. У цьому випадку етанол називають біоетанолом.
Ця технологія передбачає спиртове бродіння органічних продуктів, що
містять вуглеводи під дією ферментів дріжджів і бактерій [1]. Аналогічно
виглядає переробка крохмалю, цукрової тростини, картоплі, рису, кукурудзи та
деяких інших сільськогосподарських культур. Реакції, що при цьому
відбуваються, досить складні, але їх узагальнено можна подати наступним
рівнянням: C 6 H 12 O 6 →2C 2 H 5 OH + 2CO 2 .
У результаті бродіння отримують розчин, який містить не більше 15 %
етанолу, оскільки за вищих концентрацій дріжджі зазвичай гинуть.
Метою даної роботи є порівняння основних задач автоматизації двох
вищезазначених технологій виробництва етанолу.
Слід, однак, відзначити, що існують дві технологічні схеми виробництва
біоетанолу: «dry mill» – сухий спосіб, «wet mill» – мокрий спосіб.
За першим  технологічна лінія складається з таких стадій:
- дроблення сировини;
- ферментативний гідроліз;
- оцукрення;
- бродіння (ферментація);
- дистиляція (ректифікація);

2

- висушування барди;
- денатурація (додавання бензину до етанолу, що робить його непридатним для
вживання людьми і звільняє від оподаткування, як питного спирту).
Мокрий спосіб передбачає етапи:
- очищення та замочування зерна;
- виділення зародків;
- виділення клітковини;
- отримання екстракту;
- виділення глютену і крохмалю;
- етапи сухого способу, починаючи з ферментативного гідролізу.
При порівнянні двох виробництв етанолу  з нафти та з біомаси – треба
відзначити, що перше, з точки зору створення алгоритмів керування, простіше.
Це можна пояснити тим, що в першому випадку мова йде про чисто хімічне
виробництво, де сировина має більш – менш стабільні характеристики. Крім
того, точно відомі результати реакцій, якщо режимні параметри (концентрації,
температури, тиски та рівні) підтримуються згідно з регламентом. Задачею
системи автоматизації в цих умовах є чітке дотримання умов реакцій. Дещо
ускладнюють ситуацію вимірювання властивостей речовин, особливо за
наявності концентрованих кислот та луг.
Що стосується використання біомаси, то задачі систем керування стають
менш визначеними. По-перше, це пояснюється суттєво нестабільними
властивостями сировини, які залежать від її виду, місця й умов вирощування та
зберігання. По-друге, перелічені вище етапи цієї технології свідчать про те, що
це біохімічне виробництво, отже, слід враховувати метаболізм дріжджів, як
організмів. Ці організми можуть існувати, розвиваючись певним чином, а
можуть загинути. Таке положення зовсім відсутнє у «нафтовому» способі
отримання етанолу. Кожний організм – це складна система, а поведінка таких
систем значною мірою непередбачувана. Для цього способу ще важче знайти
пристрої для вимірювання властивостей речовин.
Біохімічні технології вдало працюють там, де повною мірою
використовують досвід персоналу, а не тільки технічні засоби автоматизації. При
автоматизації саме таких систем треба активніше використовувати комп’ютерну
техніку, яка надає можливість виконувати більш складні (гнучкі) алгоритми
керування, впроваджувати системи штучного інтелекту.

Ярощук Л. Д., Раухвергер І. А.


Коментарі

Коментарі відсутні

Обговорення статті






captcha