способ утилизации барды, полученной при производстве этилового спирта

Формула изобретения

1. Способ утилизации барды, полученной при производстве этилового спирта, характеризующийся тем, что горячую барду разделяют на потоки, один из потоков концентрируют до влажности 70-75% с получением фильтрата, который разделяют на части, одну из частей фильтрата используют для приготовления замеса при производстве спирта, другую - для приготовления растворов минеральных солей, в третью часть фильтрата и во второй поток барды при перемешивании вносят концентрированный раствор минеральной соли, содержащей азот и/или калий, и получают питательные композиции, имеющие рН 3,8-6,5, массовую долю фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 0,1-0,2% и массовую долю калия в пересчете на К₂ О - 0,1-4,0%, при этом массовая доля общего азота в композиции, полученной из фильтрата, составляет 0,1-5,0%, а в композиции, полученной из второго потока барды, - 0,3-5,0%, в концентрированную часть барды добавляют минеральные соли, содержащие азот, калий и фосфор, в сухом виде или в виде концентрированного раствора в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции, имеющей рН 3,8-6,5, массовую долю сухих веществ - 25-30%, массовую долю общего азота - 1,0-7,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O₅ - 0,4-2,0%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,1-1,0%.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что часть полученных питательных композиций охлаждают до температуры 25-30°С, а часть хранят в условиях естественного охлаждения.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что от потока концентрированной барды отделяют часть и используют ее в качестве корма в жидком, сгущенном или сухом виде.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что после охлаждения питательные композиции консервируют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спиртовой промышленности и касается утилизации отходов производства этилового спирта.

Известен способ утилизации мелассной барды путем обработки ее черноземом, разделения смеси на густую часть, используемую в качестве удобрения, и жидкую часть, которую подвергают дефекации, отделения осадка от жидкой фазы, сатурации последней, пропускания через катионит и анионит с получением технической воды (SU 357216, кл. C12F 3/10, 1972).

Данный способ трудоемок и требует затрат на приобретение дополнительного специального оборудования, что ведет к усложнению и удорожанию процесса утилизации.

Известен способ утилизации барды, полученной при производстве этилового спирта, предусматривающий коагуляцию и осаждение органоминеральных веществ введением дефеката или его смеси с сапропелем, внесение в осажденную смесь сапропеля и/или торфа (RU 2294318, кл. C12F 3/10, 2007).

Недостатком известного способа является то, что полученная органоминеральная смесь имеет нестабильный состав.

Известно использование ацетонобутиловой или послеспиртовой мелассной барды путем смешивания ее с комплексным минеральным удобрением, содержащим азот и фосфор (RU 2181711, кл. C05F 11/08, 2002).

Наиболее близким способом к предлагаемому является способ утилизации барды, полученной при производстве этилового спирта, предусматривающий фильтрацию барды с получением фильтрата, разделение горячего фильтрата на четыре потока, каждый из которых направляют соответственно на стадию разваривания, охлаждения, осахаривания и сбраживания, смешивание его с крахмалсодержащими осадками, остающимися после передачи обрабатываемой массы с этой стадии на последующую, объединение потоков, очистку их и использование полученного таким образом фильтрата барды при приготовлении замеса при производстве этилового спирта (SU 627161, кл. С12С 11/08, 1978).

Недостатком известного способа является неполная утилизация барды, поскольку используется только ее фильтрат.

Техническим результатом предлагаемого способа является более полная утилизация барды, предотвращение загрязнения окружающей среды и получение питательных композиций с более высокой регулируемой активностью и стабильностью при хранении.

Это достигается тем, что способ утилизации барды, полученной при производстве этилового спирта, характеризуется тем, что горячую барду разделяют на потоки, один из потоков концентрируют до влажности 70-75% с получением фильтрата, который разделяют на части, одну из частей фильтрата используют для приготовления замеса при производстве спирта, другую - для приготовления растворов минеральных солей, в третью часть фильтрата и во второй поток барды при перемешивании вносят концентрированный раствор минеральной соли, содержащей азот и/или калий, и получают питательные композиции, имеющие рН - 3,8-6,5, массовую долю фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 0,1-0,2% и массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,1-4,0%, при этом массовая доля общего азота в композиции, полученной из фильтрата, составляет 0,1-5,0%, а в композиции, полученной из второго потока барды, - 0,3-5,0%, в концентрированную часть барды добавляют минеральные соли, содержащие азот, калий и фосфор в сухом виде или в виде концентрированного раствора в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции, имеющей рН - 3,8-6,5, массовую долю сухих веществ - 25-30%, массовую долю общего азота - 1,0-7,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O₅ - 0,4-2,0%, массовую долю калия в пересчете на K₂ O - 0,1-1,0%.

Часть полученных питательных композиций охлаждают до температуры 25-30°С, а часть хранят в условиях естественного охлаждения.

Рекомендуется от потока концентрированной барды отделять часть и использовать ее в качестве корма в жидком, сгущенном или сухом виде.

Целесообразно после охлаждения питательные композиции консервировать.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Поток горячей барды, полученный при перегонке спиртовой бражки при производстве этилового спирта, разделяют на потоки в количестве, зависящем от нужд потребителя в полученных конечных композициях. Предварительно готовят концентрированные растворы азот-, калий- и фосфорсодержащих компонентов из расчета максимальной растворимости при температуре 20-60°С, растворяя их в воде и/или фильтрате, полученном при концентрировании барды. В один из потоков барды при перемешивании вносят раствор минеральной соли, содержащей азот и/или калий в количестве, обеспечивающем получение питательных композиций, имеющих рН - 3,8-6,5, массовую долю общего азота - 0,3-5,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂ O₅ - 0,1-0,2%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,1-4,0%. Другой поток барды концентрируют с использованием декантера, сепаратора или электрокоагулятора до влажности 70-75% с получением фильтрата с содержанием сухих веществ 2,5-5,0%. Разделяют фильтрат на части, одну из которых используют для приготовления замеса при производстве спирта, другую - для приготовления растворов солей, а в третью при перемешивании вносят раствор соли, содержащей азот и/или калий в количестве, обеспечивающем получение питательных композиций, имеющих рН - 3,8-6,5, массовую долю общего азота - 0,1-5,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O₅ - 0,1-0,2%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,1-4,0%. В концентрированную часть барды добавляют в сухом виде или в виде раствора минеральные соли, содержащие азот, калий и фосфор в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции, имеющей рН - 3,8-6,5, массовую долю сухих веществ - 25-30%, массовую долю общего азота - 1,0-7,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O₅ - 0,4-2,0%, массовую долю калия в пересчете на К₂ О - 0,1-1,0%. Часть полученных питательных композиций охлаждают до температуры 25-30°С для сохранения почвенного биологического комплекса при внесении в почву, а часть хранят в условиях естественного охлаждения.

Можно от потока концентрированной барды отделять часть и использовать ее в качестве корма в жидком, сгущенном или сухом виде.

После охлаждения питательные композиции рекомендуется консервировать любым доступным методом.

В качестве азотсодержащей соли используют аммиачную селитру, мочевину, сульфат аммония и другие, разрешенные к применению в качестве удобрений.

В качестве калийсодержащей соли используют хлорид калия, сульфат калия.

В качестве фосфорсодержащей соли используют все известные минеральные соли, но рекомендуется использовать в основном хорошо растворимый диаммонийфосфат. Его раствор целесообразно готовить при рН 6,0-6,5, подкисляя воду серной кислотой до засыпки.

В случае необходимости, барду нейтрализуют водным аммиаком (аммиачной водой) или каустической содой с контролем среды по рН на стадии внесения или добавления в нее растворов.

Пример 1

Поток горячей барды, полученный при перегонке бражки при производстве этилового спирта, разделяют на потоки.

Предварительно готовят концентрированные растворы минеральных солей, содержащих азот, калий и фосфор из расчета их максимальной растворимости при соответствующей температуре, растворяя их в воде и фильтрате в равных количествах. В один поток при перемешивании вносят 25% раствор аммиачной селитры в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-1), имеющей рН - 3,8, массовую долю общего азота - 0,35%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O₅ - 0,1%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,1%. Другой поток барды концентрируют до влажности 70% с получением фильтрата. Разделяют фильтрат в зависимости от производственных нужд на части, одну из которых используют для приготовления замеса при производстве спирта, другую - для приготовления растворов минеральных солей, а в третью при перемешивании вносят 30% раствор мочевины в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-4), имеющей рН - 3,8, массовую долю сухих веществ - 3,5%, массовую долю общего азота - 0,3%, массовую долю фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 0,1%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,1%. В концентрированную часть барды добавляют 25% растворы сульфата аммония, диаммонийфосфата и 8% раствор сульфата калия в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-3), имеющей рН - 3,8, массовую долю общего азота - 2,5%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O ₅ - 1,5%, массовую долю калия в пересчете на К₂ О - 0,2%.

Полученные питательные композиции охлаждают до температуры 25°С для сохранения почвенного биологического комплекса при внесении в почву.

Пример 2

Предварительно готовят концентрированные растворы минеральных солей, содержащие азот, калий и фосфор из расчета их максимальной растворимости при соответствующей температуре, растворяя их в фильтрате, полученном при концентрировании барды. Поток горячей барды, полученный при перегонке бражки при производстве этилового спирта, нейтрализуют аммиачной водой до рН 6,5 и разделяют на потоки. В один из которых при перемешивании вносят 20% раствор хлорида калия в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-2), имеющей рН - 6,5, массовую долю общего азота - 0,3%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O ₅ - 0,2%, массовую долю калия в пересчете на К₂ О - 4,0%. Другой поток барды концентрируют до влажности 75% с получением фильтрата. Разделяют фильтрат на части, одну из которых используют для приготовления замеса при производстве спирта, другую - для приготовления растворов минеральных солей, а в третью при перемешивании вносят 25% раствор хлорида калия в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-5), имеющей рН - 6,5, массовую долю общего азота - 5,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O₅ - 0,2%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 4,0%. В концентрированную часть барды добавляют 30% растворы диаммонийфосфата и аммиачной селитры и 15% раствор хлорида калия и в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-3), имеющей рН - 6,5, массовую долю общего азота - 7,0%, массовую долю фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 2,0%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 1,0%.

Полученные питательные композиции охлаждают до температуры 30°С для сохранения почвенного биологического комплекса при внесении в почву.

Пример 3

Способ осуществляют аналогично примеру 1, только в часть одного потока горячей барды, предварительно нейтрализованного до рН 6,0, при перемешивании вносят 40% раствор аммиачной селитры в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-1), имеющей рН - 6,0, массовую долю общего азота - 5,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O ₅ - 0,2%, массовую долю калия в пересчете на К₂ О - 0,2%. В другую часть этого же потока при перемешивании вносят 10% растворы хлорида калия и аммиачной селитры в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-2), имеющей рН - 6,0, массовую долю общего азота - 0,5%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O₅ - 0,1%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,5%. Другой поток барды концентрируют до влажности 70% с получением фильтрата. Разделяют фильтрат на части, одну из которых используют для приготовления замеса при производстве спирта, другую - для приготовления растворов солей, а в часть третьей при перемешивании вносят 10% раствор хлорида калия в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-5), имеющей рН - 3,8, массовую долю сухих веществ - 4,5%, массовую долю общего азота - 0,3%, массовую долю фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 0,1%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,2%. Во вторую часть при перемешивании вносят 40% раствор мочевины в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-4), имеющей рН - 3,8, массовую долю сухих веществ - 5,0%, массовую долю общего азота - 5,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O₅ - 0,2%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,2%. В концентрированную часть барды добавляют в сухом виде аммиачную селитру, хлорид калия и диаммонийфосфат в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-3), имеющей рН - 3,8, массовую долю общего азота - 7,0%, массовую долю фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 2,0%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 1,0%.

Полученную питательную композицию (ПК-3) охлаждают до температуры 25°С для сохранения почвенного биологического комплекса при внесении в почву, а (ПК-1, 2 и ПК-4, 5) хранят в условиях естественного охлаждения.

Пример 4

Способ осуществляют аналогично примеру 2, только от потока концентрированной барды перед добавлением растворов отделяют часть и используют ее в качестве корма в жидком, сгущенном или сухом виде.

Пример 5

Способ осуществляют аналогично примеру 3, только после охлаждения композиции подвергают консервированию любым доступным методом, например, бензоатом натрия в количестве, подобранном экспериментальным путем.

Пример 6

Способ осуществляют аналогично примеру 3, только в часть одного потока горячей барды при перемешивании вносят 35% раствор мочевины в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-1), имеющей рН - 4,5, массовую долю общего азота - 2,0%, массовую долю фосфора в пересчете на Р₂О ₅ - 0,15%, массовую долю калия в пересчете на К₂ О - 0,15%. В другую часть этого же потока при перемешивании вносят 7% раствор сульфата калия в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-2), имеющей рН - 4,5, массовую долю общего азота - 0,3%, массовую долю фосфора в пересчете на Р ₂О₅ - 0,15%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 4,0%. Другой поток барды концентрируют до влажности 72% с получением фильтрата. Разделяют фильтрат на части, одну из которых используют для приготовления замеса при производстве спирта, другую - для приготовления растворов солей, а третью часть делят на две, в одну из которых при перемешивании вносят 10% раствор хлорида калия в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-5), имеющей рН - 4,5, массовую долю общего азота - 0,1%, массовую долю фосфора в пересчете на Р ₂О₅ - 0,1%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 3,5%, а во вторую - при перемешивании вносят 35% раствор мочевины в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК - 4), имеющей рН - 4,5, долю сухих веществ - 4,0%, массовую долю общего азота - 3,0%, массовую долю фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 0,15%, массовую долю калия в пересчете на К₂О - 0,2%. В концентрированную часть барды добавляют в сухом виде аммиачную селитру, хлорид калия и диаммонийфосфат в количестве, обеспечивающем получение питательной композиции (ПК-3), имеющей рН - 4,5, массовую долю общего азота - 5,0%, массовую долю фосфора в пересчете на P₂O ₅ - 0,9%, массовую долю калия в пересчете на К₂ О - 0,5%.

Предлагаемый способ обеспечивает более полную утилизацию барды, предотвращение загрязнения окружающей среды и получение до 8 питательных композиций, с более высокой регулируемой активностью за счет контролируемого внесения необходимых компонентов в зависимости от условий использования питательных композиций и более высокой стабильностью при хранении за счет охлаждения или хранения ее в горячем виде.

Полученные питательные композиции, являющиеся удобрениями направленного действия, могут использоваться под определенные культуры с различным качественным и количественным соотношением в зависимости от намечаемой урожайности и состава почвы. Эти композиции не подавляют полезные группы мезофауны, повышают естественное плодородие, благоприятно сказываются на качестве урожаев. Кроме того, изобретение позволяет получить недорогие высокоэффективные органоминеральные удобрения.