NO793608L - Fremgangsmaate ved fremstilling av vannfri alkohol for anvendelse i brennstoff. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av vannfri alkohol for

anvendelse i brennstoff.

Nærværende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstil+ ling av motordrivstoff. Mere spesielt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av vannfri alkohol som inneholder tilstrekkelig bensin for denaturering av alkoholen, slik at den lett kan anvendes for blanding med bensin for fremstilling av. en bensin-alkoholblanding (i det etterfølgende kalt "gasohol").

I de senere år er raskt øket forbruk av naturlige petroleum-produkter, spesielt bensin, og den derav følgende reduksjon .av de naturlige petroleum- og oljereserver, blitt et alvorlig prob-lem over hele verden. Preserveringsforholdsregler, såvel som forskning på området erstatningsdrivstoffer og andre energikil-der er blitt av den.største viktighet og en lang rekke forslag er blitt overveiet og faktisk påbegynt for å løse disse fundamen-tale problemer. Blant disse programmer er det mange som beskjef-tiger seg med motordrivstoff, inklusiv forskning etter nye drivstoffer, forandring av nåværende kjente drivstoffer, forbedrete fremgangsmåter for fremstilling av drivstoffer, utviklingen av nye énergityper, samt anstrengelser når det gjelder å gjøre eksisterende maskiner mere effektige samtidig som de forbruker mindre drivstoff.

Teknologien for forandring av hittil kjente motordrivstoffer

har vært kjent i noen tid. F.eks. har blandingen av bensin og alkohol og bensin, alkohol og/eller vann for å gi et egnet mo-tordrifstoff for vanlige forbrenningsmotorer vært kjent i mange år. Imidlertid, slike drivstoffer har hittil aldri vært akseptable sett fra et bredt økonomisk synspunkt på grunn av den lette til-gjengelighet av bensin avledet fra naturlig petroleum til for-holdsvis akseptable priser. Den minskende tilgang av naturlig petroleum og økete priser for denne i den senere tid har imid-|lertid gjort slike endrete drivstoffer mere attraktive.

Blant slike endrete drivstoffer er en av de mest hensiktsmessi-ge for anvendelse i vanlige forbrenningsmotorer bensin som inneholder alkohol. Dette spesielt på grunn av at alkohol ikke bare oppviser gode forbrenningsegenskaper, men også fordi den er lett tilgjengelig fra en lang rekfte kilder slik som f.eks. korn, som et industrielt biprodukt, og også et produkt av.avfallsmateri-aler. Dette er spesielt tilfellet når det gjelder etanol.

på den andre side er det kjent at alkohol, og spesielt etanol, danner en azeotrop med vann og kan ikke separeres fullstendig fra slikt vann ved enkle destillasjonsfremgangsmåter. Kommersielle anlegg fremstiller vanligvis etanol inneholdende 6 - .7 vekts% vann, som når blandet med bensin i forholdet ca. 10% alkohol og 90 % bensin danner to flytende faser.

Følgelig består den vanlige fremgangsmåte ved fremstilling av

en alkohol-bensin-blanding i først å fjerne vannet fra kommersielt fremstilt alkohol ved å anvende en medbringer og derpå blande den tørre alkohol med et egnet motordrivstoff slik som bensin, idet det kombinerte produkt generelt refereres til som gasohol. F.eks. omfatter et typisk fremgangsmåtesystem for fremstilling av gasohol en dehydratiseringstørkekolonne og en strip-peanordning eller utvinningskolonne/som anvender benzen eller annet egnet materiale, som danner en ternær azeotrop med vandig alkohol, og en medbringer for å fjerne vann.fra kommersiell alkohol, idet den vannfrie alkohol deretter blandes med bensin for å danne gasohol. Imidlertid, en slikt system er ikke bare for-holdsvis komplekst, men må også omhyggelig avbalanseres med medbringeren for å gi en vannfri alkohol som et flaskeprodukt, Slik som forklart mere detaljert nedenfor. Derfor er hittil kjente systemer og fremgangsmåter for fremstilling av gasohol ikke fordelaktige av forannevnte grunner, og det består et behov for en fremgangsmåte for fremstilling av motordrivstoff som inneholder alkohol som ikke har de. iboende ulemper som er nevnt tidligere.

For alkoholfremstilleren er det ønskelig å fremstille et driv-stoffprodukt direkte i stedet for å fremstille alkohol og derpå dehydratisere den. I USA må alkoholen fremstilles under over- j våkning av regeringen og nåværende fabrikanter må tilkalle en

régeringsrepresentant for å kontrollere mengden av 96 % spirit eller høyere som er fremstilt som må også være tilstede når et denatureringsmiddel tilsettes til alkoholen. Spesielle denatu-reringsformler og bestemmelser krever at alkoholen bare forsen-des under kontroll til et annet kontrollert område hvor den anvendes for fremstilling av eddik, dietyleter, proteinekstrak-sjonsmiddel eller lignende, eller at alkoholen fullstendig denatureres under regeringsovervåkning. Fullstendig denaturerte formuleringer må fremstilles under overvåkning og bare da kan produktet fjernes fra anleggene uten restriksjoner. De to fullstendig denaturerte formuleringer, formel W 18 og formel W 19, her spesifisert av BATF (Bureau Alcohol og Tax Formula) regulerin-ger krever tilsetningen av visse materialer til hver 100 liter sprit. F.eks. krever formel W 18 tilsetningen av 2,5 liter metylisobutylketon, 0,125 liter pyronat og 1,0 liter bensin eller kerosen for hver 100 liter sprit. På den andre side krever formel # 19 tilsetningen av 4 liter metylisobutylketon og 1 liter bensin eller kerosen. I henhold til nåværende gasohol-prbgrammer i USA medfører nylige bestemmelser at alkohol som inneholder minst 10% bensin vil bli klassifisert som fullstendig denaturert og kan således fjernes fra et destillasjonsanlegg uten restriksjoner.

Det er derfor en hovedhensikt med foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en fremgangsmåte med effektiv energi for fremstillingen av et vannfritt alkoholprodukt som inneholder 85 - 90 % alkohol, og i hvilket resten er vanlig service-stasjons ikke-blyholdig bensin, idet et slikt produkt er fremstilt direkte fra fermentert materiale uten mulighet for uttrekning eller utvin-ning av en uforurenset alkohol fra systemet.

Det er en annen hensikt med foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en slik fremgangsmåte uten muligheten av å forurense destilla-sjonskornene eller annen tilmåtet fermenteringsmaterialrest med bensin som anvendes ved fremgangsmåten.

Det er ytterligere en. hensikt med oppfinnelsen å fremskaffe en fremgangsmåte som gir et produkt som vil klassifisere som fullj- stendig denaturert,og som følge herav ét som kan fjernes fra

fremstillingsanleggene uten restriksjoner, idet man således unngår nødvendigheten av denaturering av produktet i nærvær av BATF-agenten.

Det er dessuten en annen hensikt med oppfinnelsen å fremskaffe en fremgangsmåte for den direkte fremstilling av fermentert materiale av et vannfritt alkoholprodukt som inneholder 85 - 90 vekts% alkohol, ider resten er vanlig ikke-blyholdig bensin, slik som lett kan oppnåes direkte fra automotive bensinstasjoner eller råvaretilførselsterminaler som rest.

Ennå et ytterligere formål med nærværende oppfinnelse er frem-skaffelsen av en fremgangsmåte som omfatter en fremgangsmåte for et heit anlegg for tilfredsstillende å fremstille en alkohol for bensin fra et fermentert materiale som inneholder alkohol i den vanlige konsentrasjon på opp til ca. 12 voluml alkohol.

Andre formål med nærværende oppfinnelse vil tydelig fremgå av den følgende beskrivelse, som må sees i forbindelse med vedlagte tegninger.

For å illustrere nærværende oppfinnelse mere detaljert henledes oppmerksomheten på de vedlagte tegninger som må sees i forbindelse med den følgende beskrivelse og hvor: Fig. 1 er et diagram som viser en typisk kjent fremgangsmåte for fremstilling av motordrivstoff som inneholder alkohol hvori vann er separert fra vandig alkohol ved anvendelse av benzen som en medbringer og den vannfrie alkohol deretter er blandet med bensin, og Fig. 2 er et diagram som viser et sytem egnet for.fremstilling av motordrivstoff som inneholder alkohol i overensstemmelse med fremgangsmåte ifølge nærværende oppfinnelse og under anvendelse av bensin eller en bensinfraksjon som en medbringer og ekstraksjonsmiddel. Fig. 3 er et diagram som viser et fullstendig system for frem-

stilling av vannfri alkohol fullstendig denaturert med bensin under anvendelse av denaturert bensin som medbringer-ekstraksjonsmiddel.

Fig. 4 er et diagram som viser en typisk kokekurve for ikke-blyholdig bensin.

I henhold til nærværende oppfinnelse er det fremskaffet en fremgangsmåte for fremstilling av motordrivstoff som inneholder alkohol omfattende å innføre vandig alkohol i en dehydratiserings-tørkekolonnen med øvre og nedre soner og forsynt med en rekke plater lokalisert den ene over den andre i- kolonnen, fordampe den vandige alkohol og la dampene strømme oppover i den øvre so-ne under innføring av et hydrokarbon i form av bensin eller bensinfraksjon i den øvre sone ved et punkt på kolonnen som er over innføringspunktet for den vandige alkohol, la bensinen strømme nedover i kontakt med de stigende damper og inn i den nedre sone av kolonne og medbringe en ekstraherende alkohoi fra dampene med bensinen, og samtidig ta toppdamper inneholdende vann, alkohol og bensin fra den øvre sone av kolonnen og utvinne en i det vesentlige ikke-vandig blanding av bensin og alkohol fra bunnen eller den nedre, sone av kolonnen.

Sagt på en annen måte fremskaffer nærværende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av motordrivstoff som inneholder alkohol omfattende innføring av vandig alkohol i den øvre sone av en dehydratiser-ingstørkekolonne med øvre og nedre soner og forsynt med en rekke plater lokalisert den ene over den andre i kolonnen under innføring av et hydrokarbon i form av bensin eller en bensinfraksjon i den øvre sone ved et punkt på kolonnen over innføringspunktet for den vandige alkohol og dannelse av

en ternær azeotropisk blanding av den vandige alkohol og bensin, utsette den ternære azeotropiske blanding for forhøyet temperatur og inndampe den vandige alkohol, la dampene strømme oppover i den øvre sone mens bensinen strømmer nedover i kontakt med de stigende damper og inn i den nedre sone i kolonnen og medbringe og ekstrahere alkohol fra dampene, og som toppdamper som inneholder vann, alkohol og bensin å ta disse fra den øvre sone i ko-

lonnen og utvinne en i det vesentlige ikke-vandig blanding av

bensin og alkohol fra bunnen eller den nedre sone av dehydrati-seringstørkekolonnen.

Da bensin er en blanding av Cg-C^2hydrokarboner méd et bredt kokepunktsområde, dvs. vanligvis kokepunkter innen et område på fra 27°C til 210°C, vil denne eller en fraksjon ikke bli indi-kert eller betraktet som værende en egnet.eller i det hele tatt mulig medbringer for fjerningen av vann ved azeotropisk destil-lasjon. Imidlertid, ved fremgangsmåten ifølge nærværende oppfinnelse, hvor det ønskete produkt er en alkohol-bensinblanding, anvendes bensinen eller en fraksjon derav som en kombinasjonsmed-bringer og ekstraksjonsmiddel som tilsettes ved toppen av tørke-kolonnen for å strømme ut av dennes bunn sammen med alkoholen, fri for vann. Når den strømmer nedover gjennom Rølonnens øvre sone kommen den suksessivt i kontakt med den vandige alkohols oppstigende damper og fører selektivt alkoholen nedover. Dessuten er en høyere konsentrasjon av bensin eller dens fraksjon tilstede i hele den nedre sone av dehydratiseringstørkekolonnen da den strømmer ut av bunnen og øker flyktigheten av vann gjennom hele kolonnen og følgelig fremstiller et vannfritt bunnprodukt som er bensin, eller en motordrivstoffblanding med alkohol.

Selv om hoveddelen av bensinen ligger i området Cg-C^ med et kokepunkt over 60°C, så er det en forløper av destillatfraksjo-nen på ca. 7 % (se fig. 4). med fraksjoner med kokepunkter fra 2 7°C til 60°C, samt en liten mengde butan som koker ved -0,5°C. Følgelig, selv om det anvendes avkjølt vann i kondensatoren (og bestanddelene som koker ved 27°C lett kondenseres) vil den totale gjenvinning kun være 86 %, innbefattende det ved destil-lasjon erholdte innhold av destillasjonsbeholderen og under hen-.syntagen til eventuelt gjenværende i pakkingen. Ved drift som generelt angitt ovénfor med gassinnføring på toppen av kolonnen i en mengde på 6-9 ganger alkoholtilførselsmengden> vil vann være tilstede som en separat væskefase på mange av bunnene og ved å fjerne disse ved dekantering fra. fornyelsesbunnene, såvel som fra topp-tilbakeløpsdekanteren. så kan vannfrie alkohol-bensin-fraksjonbunner lett erholdes med noe redusert varme på bunnene i kolonnen. Selv om en således beskrevet destillasjons-j- prosedyre er meget vellykket, så byr dens innarbeidelse i en totalprosess på mange problemer. Følgelig må det forståes at det er innen området av foreliggende forbedrete prosess å inn-passe ét helt anlegg på en tilfredsstillende fremstilling'av alkohol for brennstoff fra en gjæret innmatning inneholdende alkohol i den vanlige konsentrasjon på opp til 12 volum % alkohol.

Det vises spesielt til fig. 1, hvori er vist et typisk fremstil-lingssystem for motorbrennstoff inneholdende alkohol, dvs. gasohol, innbefattende en dehydratiserende tørkekolonne IA og en stripper eller gjenvinningskolonne 2A som anvendes for å fjerne vann fira vannholdig alkohol, nemlig den normale kommersielt til-gjengelige alkohol inneholdende 6 - 7 vekts% alkohol, hvoretter den således erholdte vannfrie alkohol blandes med bensin for å gi gasohol.

Kolonne IA er delt opp i øvre og nedre soner og forsynt méd et antall ikke viste bunner. Kolonnen er også forsynt med et nedre utløpsrør 4A gjennom hvilket vannfri alkohol, såsom etanol, føres til en holdetank 5A. En annen utløpsrørledning 6A er forbundet med den øvre sone av kolonnen IA og til en dekanteringstank 7A til hvilken væsken dannet fra damper oppsamlet fra den øvre sone av kolonnen innmates etter kondensering i kondensatoren 8A. Tanken 7A er også forsynt med en returrørledning 9, gjennom hvilken en del av væsken i tanken 7A føres tilbake til den øvre sone av kolonnen IA.

En balansetank 10A, som inneholder medbringeren benzen, tilført fra en ikke vist kilde, er forbundet via rørledningen. 11A, forsynt med pumpen 12A til rørledningen 9A for tilføring av benzen til den øvre sone av kolonnen IA, samt til den nedre sone via rørledningen 13A. I tillegg forbinder rørledningen 14A rør-ledningen 9A til balansetanken 10A for å tilveiebringe væské fra tanken 7A, som er oppsamlet fra den øvre sone av kolonnen IA og. blande denne med make-up benzen.

Tanken 7A er også forsynt med en rørledning 15A som forbinder denne med den øvre sone av gjenvinnings- eller strippekolonnenj2A, som på samme måte som kolonne IA er oppdelt i øvre og nedre soner og forsynt med et antall ikke viste bunner, på i og for seg kjent måte.

En utløpsrørledning 16A er anordnet i bunnen av kolonnen 2Å

for å fjerne separert vann som enkelt kan føres til utløp eller anvendes for andre formål. Varme til kolonnen 2A tilveiebringes av omkokeren 17A, eller kari tilveiebringes ved direkte innføring av damp fra en ikke vist egnet kilde.

Toppdamp fra kolonnen 2A føres med rørledningen 18A til kondensatoren 19A for å tilveiebringe tilbakeløp for toppen av kolonnen 2A, og sluttproduktet av benzen og alkohol som er befridd for vann føres til kolonnen ved hjelp av rørledningen 15A og resirkuleres til tørkekolonnen IA via rørledningen 20A.

Bensin fra en ikke vist egnet kilde lagres i tanken 21A og blandes med vannfri alkohol fra tanken 5A i det ønskete forhold i rørledingen 22A for å tilveiebringe et gasohol-produkt som fø-rés bort for lagring for fremtidig anvendelse, og.alkoholen føres fra tanken 5A til rørledningen 22A ved hjelp av rørled-ningen 2 3A. Det bør bemerkes at i dette arrangement føres den initielt innførte vandige alkohol til den øvre sone av kolonnen IA ved hjelp av rørledningen 24A fra en ikke vist egnet kilde;

Som tidligere nevnt er benzen en nyttig medbringer, selv om også andre egnete væskebestanddeler, som vil danne en temaer azeotrop med vandig alkohol,når slike materialer bringes sammen og danner to væskefaser ved kondensering, kan også anvendes. I drift vil den øvre sone av kolonnen lA gi en topp-damp som er rik på den ternære azeotrop, og som kondenseres i kondensatoren 8A. Kondensatét føres til dekanteringstanken 7A, hvor væskefaser separeres og den øvre fase består av benzen og alkohol og mindre mengder vann. Benzenlaget føres tilbake til tørkekolonnen som tilbakeløp,og vannlaget føres til gjenvinnings- eller strippekolonnen hvor vannet elimineres som en bunnfraksjon, og den organiske del (benzen og alkohol) med lavt vanninnhold føres ut som topp-damp og resirkuleres til den øvre sone av tørkeko-,

lonen IA.

For at tørkekolonnenskal tilveiebringe et vannfritt alkoholprodukt som bunnfraksjon må det være tilstede betydelige konsen-trasjoner av medbringeren, såsom benzen på bunnene i den nedre sone av kolonnen under det punkt hvor innført vandig alkohol-brennstoff føres inn i kolonnen. Dette oppnåes ved å tilsette benzen eller en benzen-rik fase fra balansetanken til kolonnen i tilbakeløpet eller ved andre steder inntil bunnene er tørre, og deretter fjerne en tilstrekkelig mengde av laget fra dekanteringstanken eller fra tilbakeløpsrørledningen til balansetanken inntil bunnene er akkurat frie for benzen. Hvis kolonnen ikke inneholder benzen i den øvre sone og en tilstrekkelig mengde ikke er bygget opp til å gi benzen også i den nedre sone, vil de foretrukne bunnfraksjonprodukter være vann eller vandig alkohol uansett tilbakeløpsforhold (boil-up) eller hvor mange bunner som anvendes i kolonnen. Det kan således sees at det typi-ske kjente system for fremstilling av alkohol ikke bare er re-lativt komplekst, men også må være i en fin balanse for å tilveiebringe vannfri alkohol som deretter kan blandes med bensin for å tilveiebringe det endelige gasohol-sluttprodukt. Ytterligere er alkoholen underkastet streng statskontroll og må denatureres i nærvær av en tjenestemann, og ytterligere tilsettes kjemikalier.

I motsetning, og i henhold til foreliggende oppfinnelse, er ikke bare fremgangsmåten vist i fig. 2 forenklet, men det unngåes behovet for separat dehydratisering av vandig alkohol og etterføl-gende blanding av denne med bensin til å gi det ønskete sluttprodukt. Av fig. 2 kan det sees at det detaljerte balanseririgs-system som anvendes ifølge systemet i fig. 1 er eliminert.

I systemet vist i fig. 2, er den dehydratiserende tøjkekolonne 1 den samme som vist i fig. 1, bortsett fra at den i den øvre sone er forsynt med en ytterligere tilførselsrørledning 25 anordnet nær toppen av den øvre sone^slik at det i kolonnen kan innfø-res bensin eller en bensinfraksjon, som anvendes som en kombi-nert medbringer og ekstraksjonsmiddel, i forholdet 9 - 1 i forjhold til den inngående vandige alkohol, som innføres gjennom rørledningen 24, slik som i de tidligere systemer. På den annen side, et motorbrennstoff inneholdende alkohol

som er befridd for vann, oppsamles direkte i.bunnen av kolonne 1 ved hjelp av rørledningen 4 og føres til lager for fremtidig anvendelse som gasohol.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres med systemet vist

i fig. 2 på følgende måte:

Vandig alkohol, enten i damp- eller væskeform, slik som kommersiell etanol inneholdende 6-7 vekt-% vann innføres i kolonnen 1 ved hjelp av rørledning 24. Som det vel vil forstås av en fagmann er den del av kolonnen over innmatingspunktet eller bunnen definert som den øvre sone av kolonnen og den under innmatingspunktet eller bunnen som den nedre sone. Bensin eller en bensinfraksjon som har vært anvendt som medbringer eller ekstråksjonsmiddel innføres i den øvre sone av kolonnen via rørledningen 25 og danner en ternær azeotrop med den vandige alkohol og kolonnen oppvarmes av omkokeren 3. Når bensinen eller bensinfraksjonen beveger seg nedover, som tidligere nevnt,kontaktes den suksessivt med oppstigende damp av vandig alkohol og fortrinns-

vis medbringer alkoholen også nedover, vil både den bensinen eller dens fraksjoner og alkhol beveges ned inn i den nedre sone av kolonnen og via rørledningen 4 til lager som motorbrenn-stof f produktet , (bensin inneholdende alkohol) eller som en alkoholrik blandingsfraksjon som i det vesentlige er fullstendig fri for vann.

Samtidig vil oppstigende damper som består av vann, bensin el-

.ler dens fraksjoner og alkohol oppsamles på toppen av kolonnen

1 som overdamp og føres bort via rørledningen 6 til tanken 7

via kondensatoren 8, hvor dampene kondenseres. I tanken 7 separeres kondensatet ved dekantering til to væskefaser eller lag, hvor det øvre lag i det vesentlige er bensin inneholdende alkohol og en mindre mengde vann og et nedre lag inneholdende alkohol og vann inneholdende en mindre mengde bensin.

Bensinlaget resirkuleres generelt gjennom rørledningen 9 til kolonne 1 og tilføres til toppbunnen når det fremstilles eh 90 - 10 % til 70 - 30 % bensin-alkoholblanding, men tilføres delvis til den øvre sone eller nedre sone i nærheten av tilfør-selsstedet 24, når produktet kun inneholder 10 - 20 % bensin og når en bensinfråksjon anvendes som det dehydratiserende medium.

På den annen side, vannfasen eller laget inneholdende alkohol

og en mindre mengde bensin i tanken 7 føres ved hjelp av rør-ledningen 15 til den øvre sone av gjenvinnings-eller strippekolonnen 2 som har lignende konstruksjon som kolonnen vist i fig. 1. Kolonnen 2 oppvarmes av omkokeren 17 eller ved direkte

injeksjon av damp til en temperatur tilstrekkelig til å fordampe bensin og alkohol som oppsamles som toppdamper og føres via rør-ledningen 18 til kondensatoren 19, hvor kondensering finner sted, og en del av kondensatet føres gjennom rørledningen 20 tilbake til den øvre sone i kolonne 1 ved et punkt i kolonnen over inn-føringspunktet for vandig alkohol til kolonnen, og den gjenværende del resirkuleres til den øvre sone av strippekolonnen, for-trinnsvis ved toppbunnen, via rørledningen 26B. I strippekolonnen strømmer vann nedover fra den øvre sone og ned i den nedre sone og utføres som en bunnfraksjon ved hjelp av"rørled-ningen 16, enten til avløp eller for et egnet formål.

Tilstedeværelse av butan og andre svært lavt-kokende bestanddeler i bensinen fører til en lav topptemperatur i rørledningen 6 og derav følgende tap av disse lette fraksjoner fra systemet.

I et alkoholfremstillingsanlegg ønsker man generelt å fremstille et mere alkoholholdig produkt og følgelig ikke anvende store overskudd av bensin.

Under henvisning til fig. 3 er det vist mere detaljert en mere ønsket utførelsesform av oppfinnelsen for erholdelse av dette sluttresultat.

Enheten vist i fig. 3 omfatter generelt en stripper 52, for fermentert væske, med ca.24 bunner (ikke vist) på i og for seg kjent måte under innførselen. Et gjennomsnitt på 18 - 28 plater eller bunner er vanlig innen teknikkens stand, en enkel skum-bryteplate er anordnet over tilførselen og hvor intet tilbake-løp føres tilbake og som forvarmes til minst 69°C hvis forvarmingen skjer ved varmevekslifig med bare toppdampen, mén for-trinnsvis til 77°C eller høyere hvis forvarmingen skjer ved ut-bytning med bunnfraksjonene eller annen tilgjengelig gjenvinn-bar varmekilde.

Enheten innbefatter også en destillatrektifikator 57 med 24 - 42 rektif iseringsplater (ikke vist) som mottar damp fra stripperen 52 og damp.fra en 15 - 22 platevannstripper 65 som oppvarmes ved hjelp av en liten mengde direkte damp og som bunnfraksjoner inneholder kun vannmengden av dampen fra stripperen 52, idet toppdampen fra rektifiseringskolonnen 57 kondenseres ved for-varming av den tilførte fermenterte væske. Enheten innbefatter ytterligere en kondensator 5 9 og/eller annen anordning med tilstrekkelig tiibakeløp til å gi 95 - 95,8 %-ig produkt (selv om i visse tilfeller det kun oppnås en styrke på 92,5 %) og en tørke-kolonne 83 med ca. 50 plater (selv. om kun så få som 20 - 25 plater er anvendbare, dog med- ét høyere varmebruk) oppvarmet i bunnen med omkokeren 84 forsynt med en kondenser 86 ved toppen, en dekanter 89 for tiibakeløp og dekanteringsplater konstruert for separasjon av vann i forskjellige soner i kolonnen 83 i mengder opp til ca. 40 % av mengden av vannlaget fjernet, fra dekanteringsplatene. Topptemperaturen i tørkekolonnen 83 kon-trolleres ved å variere mengden av vann som tilveiebringes til hovedkondensatoren 86, idet mere vann gir lavere tem<p>eraturer og mindre vann gir høyere topptemperaturer. De ukondenserte lavt-kokende fraksjoner fra tørkekolonnens kondensator 8 6 og/eller lavtkokendé fraksjoner av bensintilføreseloppvarmeren 75 føres inn i bunnen av en luftevasker 98 til toppen av hvilken tørke-kolonnens alkohol-bensinproduktfraksjoner, avkjølt til en temperatur på ca. 10°C ved hjelp av kjøleren lOO-.og underkjøleren 101, innmates. Vannlaget inneholdende bensin og alkohol som fjernes fra tørkekolonnens overliggende dekanter 89 og de spesielle dekanterplater føres til (øl) rektifikatoren 57 hvor fermenteringsvæskestrippedamper anvendes for å konsentrere alkoholen fra den fermenterte væske og for å gjenvinne oppløst bensin. Bensinen innmates til bensinoppvarmeren 7 5 for elimi-nering av butan, hvoretter den blandes med alkohol-bensin (øl) rektifikatortopp-produktet for innføring i tørkekolonnen.

Drift av et system i pilotplantskala i et alkoholanlegg indikerte ønskbarheten av å fremstille en bensindenaturert alkohol i stedet for den konvensjonelle gasohol inneholdende 10 % alkohol. En slik drift ga eksempelvis de følgende resultater under anvendelse av en vanlig ikke-blyholdig bensin og vannfri alkohol-damptilførsel. Alkohol til bensinfbrholdet ble ønskbart forhøyet til å gi opptil 85 - 90 % alkohol. De opprinnelige eksperiment-forsøk ble utført med tilførsel av vannfri alkoholdamp i tillegg til bensin i toppen av en vertikal kondensator og derved vaske toppdampene for å hjelpe til å bibeholde de lette f raksjoner og fremme separasjonen i den ovenfor liggende dekanter. Ved et lo - 12 % bensinholdig produkt var topptemperaturen av tørke-kolonnen 28 - 30°C og vannlagene var tilstede ved ca. de 10 øvre bunner. Bunnen ga ca. 4 0 % av det totale vannlag. Produktet hadde et vanninnhold generelt mindre enn 0,01 %, men materialbalansen gikk ikke opp, hvilket indikerte betydelige tap av lette fraksjoner i dampen som ble ført ut av kolonnen og i vannlagene som ble kastet. Forsøk med bensin til topp-platen av tørkekolonnen ga en topptemperatur på 50°C og et resirkulert vannlag med 20 % vann hvorav ca. 20 % kom fra toppdekanterings-bunnene i tørkekolonnen. Alkohol-bensinproduktet med 60 % alkohol inneholdt ca. 0,1 vekt-% vann. Med flytende, alkohol-innmating var topptemperaturen 3 6°C og vanninnholdet i den resirkulerende fase var ca. 30 %/ca. 30 % fra de 8 toppbunner. Vannlaget fra bunnene fjernet en.svakt gul farge fra den ikke-bensinholdige bensin som ble anvendt og et meget tungt olje-aktLvt voksmaterial var tilstede i vannet som ble ført ut fra vanngjenvinningskolonnen som bunnfraksjoner, selv om bunntem-peraturen var like over 100°C. Det var imidlertid åpenbart at i nærvær av hel bensin arbeidet tørkekolonnen vel når man utnyttet fordelene ved å fjerne vann ved dekantering fra platene i stedet for å anvende en betydelig mengde tilsatt varme for å drive alle toppfraksjonene og i det vesentlige ikke flyktige

bestanddeler ved 100°C i bensinen som tilsettes under platene

som separerer ut vann.

Når topptemperaturen varierte så varierte også den prosentvise andel av vann i det resirkulerende vannlag og forholdet av vann fjernet ved dekantering fra bunnen. For et 55 % alkohol-berisin-produkt med ca. 0,1 vekt-% vann og ved en topptemperatur på 3 0°C inneholdt en resirkulerende vannfase»ca. 40 + % vann hvorav ca. 25 % stammet fra de 8 toppbunner. Bensinlaget fra dekanterén inneholdt ca. 0,1 vekt-% vann og 4 - 6 vekt-% alkohol. For et 85 % alkoholprodukt med en topptemperatur på 35°C, utgjorde vannet nesten 40 %. 30 % ved 50°C topptemperatur, 19 % ved 60°C topptemperatur og 10 % ved 74°C topptemperatur uten produksjon av noe sidevann. Over ca. 65°C topptemperatur, når alkoholen utgjorde over ca. 70 % i fraksjonene øket vanninnholdet i alkbhol-bensinproduktet til ca. 1,5 vekt-% ved en topptemperatur på 74°C. Over ca. 8 0 % alkohol i bunnene uten avkjølte luftekondensatorer, var det vanskelig å gi et produkt med ned til 0,1 vekt-% vann som følge av tap av den lille mengde av en effektiv medbringer-fraksjon. De beste resultater ble erholdt ved ca. 50°C under resirkulering under tilførselsplaten av tørkekolonnen av et visst bensinlag fra dekanterén. Kun ved å addere en vasker til bensin fra luftkondensatoren under anvendelse av alkohol-bensinproduktet avkjølt til ca. 10°C som vaskemedium var det mulig å oppnå fullstendig materialbalanse i hele enheten. Da butan og lette fraksjoner oppløses i bensin ved normale temperaturer på 21 - 27°C er det -lett å oppløse disse fraksjoner i alkohol-bensinproduktet ved vasking av fraksjonene i luftekondenSatoren.

Dét. bør bemerkes at det resirkulerende vannlag til (øl) rektifikatoren 57 inneholder betydelige mengder bensinfraksjoner og all alkohol som strippes fra den fermenterte tilførselsvæske forurenses i denne rektifikator. Det er således umulig å trekke ut av systemet noe alkohol som ikke er forurenset med bensin. Kun bensinforurenset alkohol kan derfor trekkes ut av systemet og dette indikeres også av produktets lukt. På den annen, side vil enveis ventilen i damprørledningen fra (øi) stripperen til (øl) rektifikatoren gjøre det umulig for noe bensin, damp

eller annet å komme inn i (øl) stripperen og derved forurense

biprodukt tilførselen.

Bensin erholdt fra tre forskjellige bensinstasjoner og solgt

som vanlig, ikke-blyhoIdige bensin så vel som et reformat og en plateformatfraksjon.erholdt direkte fra et raffineri ble anvendt i forskjellige forsøk i det beskrevne system. Avbutani-sert bensin ga mindre toppbensinlagtilbakeløp enn hel bensin.

En mere detaljert beskrivelse av det fullstendig system vist i fig. 3 og driften av dette, er gitt i det følgende. Et fermentert material inneholdende 11 - 12 volum-% alkohol (så vei som et inneholdende 2,5 % alkohol fra fermentert valle, kan anvendes) ble innført via rørledningen 50 til forvarmeren 51 og deretter inn i (øl) stripperen 52. Damp tilføres til (øl) stripperen via rørledningen 53 for å strippe alkohol fra den overstrømmende innmating for å gi et alkoholfritt bunnprodukt ved 54. Toppdampen i rørledningen 55 inneholdende 20 - 50 vekt-

% alkohol strømmer gjennom en enveis ventil 56 og inn i (øl) rektifikatoren 57. Toppdampen i rørledningen 58 inneholdende alkohol strippet fra fermenteringsvæsken i tillegg til alkohoi og bensin oppløst i vannlagene innmatet til rektifikatoren 57

via ledningene 63 og 64 kondenseres partielt i mateoppvarmeren 51 og kondensatoren 59 og sluttligen i dan grad det er mulig med det kaldeste kjølevann i ventilasjonskondensatoren 60. Konden-sert væske fra disse kondensatorer returneres via rørledningen 61 som tiibakeløp med produktet som tas av gjennom rørledningen 62 ved temperaturkontroll for alkoholkonsentrasjonen i utligningstanken 73. Hvis den fermenterte innmating inneholder fuselolje kan denne fjernes ved rørledningen 69 separert i en fuselolje-separator 70 med lagene som føres tilbake gjennom rørledningen 71 og et eventuelt oljeprodukt trekkes av gjennom rørledningen 72 til utligningstanken 73. Bunnfraksjonene fra (øl) rektifikatoren 57 innmates til vannstripperen 65, strippet ved damp fra rørledningen 66 og utføres, befridd for alkohol, gjennom rørledningen 67 for utførsel til avløp. Dampen fra vannstripperen 65 strømmer gjennom rørledningen 68 og tilbake til "øl" rektifikatoren.

Bensin innmates i det ønskede forhold til alkoholinnholdet av den fermenterte innmating, via rørledningen 74 og til bensinoppvarmeren 7 5 ved hjelp av rørledningen 77 hvor damp fra rør-ledningen 80 kan tilføres for å kontrollere temperaturen av ut-løpet fra rørledningen 79 og inn i utligningstanken 73. Alkohol-bensinblandingen innmates ved hjelp av ledningen 81 til rør-ledningen 82, hvor den kan forenes med alt eller en del av bensinen fra rørledningen 74 direkte uten oppvarming for innføring i tørkekolonnen 83. Omkokeren 84 tilveiebringer varme til bunnen og toppdampen føres gjennom rørledningen 8 5 til kondensatoren 86. Temperaturen i rørledningen 87 holdes ved å kontrollere kjølevannet til kondensatoren 86 og ventilasjonskondensatoren

88 anvendes for å kondensere slike materialer som lett kan kondenseres med det kaldeste kjølevann. Tilbakeløpet fra kondensatoren 88 innmates til dekanterén 89 hvor bensinlaget i rør-ledningen 90 innmates via rørledningen 91 som tiibakeløp på toppen av kolonnen 83 eller delvis via rørledningen 92 til en iavere plate i kolonnen. Vann fra dekanterén innmates via rørledningen 63 til (øl) rektifikatoren 57 samt også vannlaget dekantert på

toppen i forskjellige bunner ved rørledningene 64A, 64B og 64C etc. gjennom rørledningen 64. De vannfrie alkoholbunnfraksjoner fjernes gjennom rørledningen 99, avkjøles i kjøleren 100, avkjølt eller underkjølt med slikt avkjølt vann i kjøleren 101 og føres deretter til toppen av ventilasjonsvaskeren 98. Butan og andre lavtkokende fraksjoner som. ikke lett kondenseres i ventilasjons-kondensatorené strømmer gjennom rørledningene 93 og 94 til rør-ledningen 95 og forenes med dampene fra bensintilførselsvar-meren gjennom rørledningen 96 og produkt-tankluftelinjen 106

og strømmer gjennom rørledningen 97 til ventilasjonsvaskeren 98. Her vil det nedadstrømmende, avkjølte alkohol-bensinprodukt opp-løse eventuelle kondenserbare bestanddeler og muliggjør at kun ikke-kondenserbare bestanddeler- strømmer ut av rørledningen 103 gjennom en flammefelle. Alkohol-bensinproduktet inneholdende alle de lette fraksjoner strømmer gjennom rørledningen 104 til produkt-tanken 105 for senere overføring til lager eller for anvendelse via rørledningen 108.

Det må forstås at selv om foreliggende fremgangsmåte er særlig nyttig ved fremstilling av alkoholinneholdende blandingsfrak-sjoner for motorbrennstoff inneholdende etanol, så må beteg-nelsen alkohol anvendt i foreliggende beskrivelse og i det ved-heftede krav forstås å innbefatte andre alkoholer eller til-svarende oksygenhoIdige forbindelser så som eksempelvis propanol, butanol, pentanol og lignende såvel som deres isomere former, eller en hvilken som helst form for kommersielt tilgjengelig denaturert etanol.

Foreliggende fremgangsmåte kan utføres under sterkt varierende betingelser med hensyn til trykk og temperatur. Generelt kan fremgangsmåten utføres under overtrykksbetingelser. Det må forstås at de mest effektive trykkbetingelser som kan anvendés ved utførelse av foreliggende fremgangsmåte vil i det vesentlige være avhengig av de spesielle kokepunkter for den anvendte ben^sin eller bensinfraksjon*

Det må forstås at det ligger innen foreliggende oppfinnelses omfang å utføre fremgangsmåten under anvendelse av blanding av alkoholer,, enten som væske-eller som innmatet damp såvel som å tilveiebringe et sluttgasoholprodukt som med hensyn til mengde-forholdene av bensin og alkohol kan variere innen vide grenser.

Claims (25)

1 . Fremgangsmåte ved fremstilling av en forrådsblanding inneholdende alkohol for anvendelse for blanding med bensin for fremstilling av et gasoholmotorbrennstoff, hvor vandig alkohol og bensin innføres i en tørkekolonne forsynt med et antall plater eller bunner anordnet over hverandre i kolonnen og med én omkoker i bunnen av denne og en kondensator ved kolonnens topp, og utta toppdamper inneholdende bensin, alkohol og vann, og gjenvinne en i det vesentlige vannfri blanding av alkohol og bensin fra bunnen av kolonnen, karakterisert ved at det anvendes helbensin som medbringer for fremstillingen av en vannfri, alkoholrik blanding, idet helbensinen innføres direkte til kolonnen ved elier i nærheten av innføringsstedet for den vandige alkohol til kolonnen og gjenvinne de alkoholrike blandinger som bunnfraksjoner i kolonnen.

2 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved å kondensere top <p> dampene og separere kondensatet i et lag bestående av bensin og alkohol inneholdende en mindre mengde vann og et vandig lag og alkohol inneholdende en mindre mengde bensin og utføre det vandige lag og resirkulere bensinlaget til tørkekolonnen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at bensinlaget resirkuleres til tørkekolonnen ved et punkt over innføringen av den vandige alkohol til tørkekolonnen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved å resirkulere en del av bensinlaget tii tørke-kolonnen ved et punkt under innføringspunktet for den vandige alkohol.

5 . Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved å innføre det vandige kondensatlaget tii en strippekolonne og strippe bensin og alkohol derfra som en. toppfraksjon og kondensere denne, tilbakeføre minst en del av kondensatet til strippekolonnen og fjerne vann fra bunnen av strippekolonnen mens resten av kondensatet resirkuleres til tørkekolonnen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved å separere kondensatet ved dekantering til et lag inneholdende bensin og alkohol med en mindre mengde vann og et lag med vann og alkohol inneholdende en mindre mengde bensin.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hydrokarbonet som innføres til tørkekolon-nen er en bensinfraksjon.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at alkoholen er etanol.

9 * Fremgangsmåte ifølge, krav 1, karakterisert ved at vandig alkohol innføres i kolonnen i væskeform.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den vandige alkohol innføres i kolonnen i dampform.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den vandige alkohol innføres i kolonnen som en blanding av alkoholer med vann.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ikke-kondenserte, lette endefraksjoner av den anvendte bensinmedbringer innarbeides i sluttalkohol-bensinproduktet ved å bringe de lette fraksjoner i motstrømskontakt i en vasker under anvendelse av det avkjølte alkoholrbensinprodukt fra tørke-kolonnen som vaskemedium.

13.. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakter i-s é r t ved at bensinen oppvarmes til en forhåndsbestemt temperatur for å fjerne slike lette fraksjoner før innføring til tørkekolonnen som medbringer og at de lette fraksjoner igjen innarbeides i det flytende alkoholprodukt, slik som angitt i krav 12.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved å resirkulere det bensinholdige lag til tørke-kolonnen ved et punkt over innføringspunktet for vandig alkohol til kolonnen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved å resirkulere en del av bensinlaget til tørke-kolonnen ved et punkt under innføringspunktet for den vandige alkohol.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at hydrokarbonet som innføres i tørkekolonnen er en bensinfraksjon.

1 7. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved å innføre det vandige kondensatlag til en strippekolonne, strippe bensin og alkohol derfra som en toppfraksjon og kondensere denne, tilbakeføre minst en dei av kon-, densatet til strippekolonnen og gjenvinne vann fra bunnen av strippekolonnen, mens resten av kondensatet resirkuleres til tørkekolonnen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at kondensatet separeres ved dekantering til et lag bestående av bensin og alkohol inneholdende en mindre mengde vann og et lag bestående av vann og alkohol inneholdende en mindre mengde bensin.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at den anvendte alkohol er etanol.

2 0. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at den anvendte alkohol er kommersilt tilgjengelig denaturt alkohol.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at flere av toppbunnene i tørkekolonnen er konstruert for å separere en vandig fase fra bensintilbakeløpet og fjerne den vandige fase som dannes i disse bunner.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vannlagene inneholdende oppløst bensin, erholdt ved dehydratiséring av alkohol, gjenkonsentreres under anvendelse av strippedamper fra den initielle gjenvinning av alkohol fra det fermenterte materiale, idet denne dampledning er forsynt med eh énveis-ventil for å forhindre forurensning av den fermenterte væske og at den oppløste bensin forurenser hele gjen-vinningskolonneproduktet, hvor netto-vannet strippes for utføring med uavhengige strippebunner uten noe tiibakeløp, væske eller damp til stripperen for fermentert væske.

23. Fremgangsmåte ved fremstilling av en forrådsoppløsning inneholdende alkohol for anvendelse for. iblanding til bensin for fremstilling av et gåsoholmotorbrennstof.f, og hvor vandig alkohol og bensin innføres i en dehydratiserende tørkekolohne forsynt med et antall plater anordnet over hverandre i kolonnen og med en omkoker og en kondensator for dannelse av ternære azeotropiske blandinger av alkohol, vann og bensin som underkastes fraksjonering, og hvor det uttas toppdamper inneholdende bensin, alkohol og vann, og kondensere disse.toppdamper og separere kondensatet til et lag omfattende bensin og alkohol inneholdende en mindre mengde vann og et lag av vann og alkohol inneholdende en mindre mengde bensin, utføre det vannholdige lag og gjenvinne en i det vesentlige ikke-vannholdig blanding av alkohol og bensin fra bunnen av den dehydratiserende tørkekolonne, karakterisert ved å anvende hel bensin som medbringer ved fremstilling av vannfrie alkohol-rike blandinger og tilsette hel-bensinen direkte til kolonnen sammen med eller i nærheten av innføringspunktet for den vandige alkohol til kolonnen og resirkulere bensinkondensatlaget til kolonnen, og gjenvinne de alkoholrike blandinger som bunnfraksjoner fra kolonnen.

2 4. Fremgangsmåte ved fremstilling av en vannfri fraksjon fra et fermentert tilførselsmateriale eller øl direkte ved damp- fordampning av alkohol i tilfø rselsmaterialet og fremstille al-koholfrie bunnfraksjoner, karakterisert ved at alkoholdam <p> en føres gjennom en en-veis strømningsmekanisme til en kolonne forsynt med et antall bunner anordnet over hverandre, tilbakeføre alkoholdampen over bunnene og konsentrere al-koholdampene til en høy konsentrasjon og anvende tilbakeløpet og dampene for å konsentrere ytterligere alkohol fra en fortyn-net, vandig bensin-holdig resirkulerende strøm, og kontakte netto-totalvannfråksjonene fra konsentrasjonstrinnet med direkte strøm før utførsel til kloakk, innmate den konsentrerte alkohol med gjenvunnet bensin fra den resirkulerende strøm som forurensning sammen med ytterligere bensin, eventuelt oppvarmet for å elimine-re lette fraksjoner, til en tørkekolonne, og oppvarme, alkohol-ben-sintilførselen med varme fra en omkoker og avdampe som toppdamp de azeotropiske fraksjoner inneholdende alkohol, bensin og vann og kondensere disse azeotropiske fraksjoner under dannelse av to væskefaser, idet bensinfasen føres tilbake som tiibakeløp i tørkekolonnen og resirkulere den vannholdige fase som initiator før alkoholkonsentreringskolonnen, avkjøle og underkjøle de vann-, frie, alkohol-bensin-bundne fraksjoner og bringe de lavt-kokende bestanddeler avgasset fra de forskjellige kondenseringsopera-sjoner og bensin-oppvarmer i motstrømskontakt med de vannfrie og avkjølte vannfrie alkohol-gassfraksjoner til å gi et sluttprodukt som er fullstendig denaturert alkohol som kan utfø res fra anleg-get, og som inneholder alle bestanddeler av den opprinnelige til-satte bensin.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert ved å separere og fjerne en vannfase som dannes fra ben-siritilbakeløpet på toppen av flere bunner i tø rkekolonnen.