Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

перколяция делится на два периода. Первый период соответствует начальной стадии перколядии, когда сырье еще заметно не снижа­ ется и поэтому гидравлические сопротивления в нем относительно невелики. В этот период перколяцию можно вести сверху вниз (рис. 18, а). Во второй половине варки (см. рис. 18,6) подача кис­ лоты переключается на горизонтальную перколяцию. Благодаря

*

этому горизонтальная перколяция осуществляется в уже сжатом сырье и образование горизонтальных потоков в значительной сте­ пени ограничено. К сожалению, этот процесс, несмотря на его боль­ шее совершенство, требует более сложного оборудования.

С целью упрощения конструкции оборудования с большим успе­ хом был использован вариант перколяции, получивший наимено­ вание совмещенной перколяции. На рис. 19, а представлен один из вариантов этой перколяции с удлиненной подающей трубой, а на рис. 19, б — без удлиненной подающей трубы. В этом случае одно­ временно осуществляется вертикальная и горизонтальная перко­ ляция.

76

Совершенствование конструкции больших гидролизаппаратов по­ зволило решить вопрос обеспечения необходимой скорости перколяции.

Как уже указывалось, при осуществлении перколяционного гид­ ролиза необходимо постоянно контролировать запас жидкости в гидролизаппарате. С этой целью под одну из лап, которыми гидролизаппарат опирается на бетонный фундамент, подкладывается пружинный или гидравлический весомер. Гидравлический весомер (рис. 20) представляет собой вертикальный цилиндр, заполненный жидкостью, на которую сверху через резиновую прокладку 3 да­ вит поршень 1. Давление, возникающее в жидкости, передается по металлической трубке в мано­ метр, стрелка которого показы­ вает на шкале количество тонн или кубометров жидкости, на­ ходящейся в гидролизаппарате.

На этой шкале нуль соответ­ ствует массе пустого гидролизаппарата. Учитывается так же ожидаемая масса сырья, посте­ пенно изменяющаяся в про­

твердый остаток лигнина про­ мывается водой. Для осуществления этой операции прекращается

подача концентрированной серной кислоты в смеситель, а перегре­ тая вода, поступающая в гидролизаппарат, постепенно вытесняет из него гидролизат. Продолжается эта операция 20—30 мин. Про­ мывка способствует снижению кислотности лигнина и увеличению выхода сахара благодаря вытеснению из него гидролизата.

По окончании промывки из лигнина отжимается жидкость, по­ сле чего он удаляется из гидролйзаппарата. С момента начала от­ жима жидкости прекращается подача горячей воды в гидролизап­ парат, а выдача гидролизата продолжается. Эта операция чрез­ вычайно ответственна. Ее проведение оказывает непосредственное влияние на полноту удаления лигнина из гидролйзаппарата.

Процесс удаления лигнина из нижней части гидролйзаппарата основан на быстром вскипании содержащейся в нем перегретой жидкости в момент сообщения гидролйзаппарата с атмосферой.

В нижней горловине гидролйзаппарата установлен быстродейст­ вующий клапан (рис. 21), который приводится в действие водой под давлением до 20 кгс/см2 или сжатым воздухом. Вскипающая в лиг­ нине вода образует большое количество пара, который, расши­ ряясь, разрывает плотную массу влажного лигнина на мелкие

77

куски, образующие с ним паро-лигниновую взвесь, вылетающую по кислотоупорной трубе большого диаметра в циклон, где лигнин от­ деляется от пара. Операция удаления лигнина из гидролизаппарата продолжается 30—50 сек. Она получила название вы дув к и . Если выдувку производить при давлении жидкости в гидролизаппарате выше 7—8 кгс/см2, вместе с лигнином будет разрушаться и керами­ ческая футеровка гидролизаппарата, так как в ее порах содер­ жится перегретая вода. Поэтому перед выдувкой давление в гидро­ лизаппарате должно быть снижено с 10— 12 до 6—7 кгс/см2. Даль­ нейшее снижение давления недопустимо, так как при более низком давлении и температуре жидкости в лигнине выдувка его может не произойти или произойдет частично.

Рис. 21. Быстродействующий клапан:

Если по недосмотру давление в гидролизаппарате снизится ниже указанного, то дополнительная подача пара или горячей воды для подъема давления до заданной величины не дает существенного эффекта, так как равномерное распределение температуры в ох­ лажденном лигнине осуществляется очень медленно.

Влажность выдуваемого лигнина должна быть около 65%. После выдувки лигнина и осмотра гидролизаппарата он снова загружа­ ется сырьем для процесса гидролиза.

Схема выдувки лигнина из гидролизаппарата представлена на рис. 14. По этой схеме паро-лигниновая взвесь через быстрооткрывающийся клапан в нижнем конусе гидролизаппарата по трубе диа­ метром около 400 мм поступает по касательной в циклон.

Поскольку выдувка лигнина из нескольких гидролизаппаратов осуществляется не одновременно, на гидролизных заводах к одному циклону (сцеже) присоединяются выдувные трубы двух или трех гидролизаппаратов. Циклоны, используемые для отделения лигнина от пара, представляют собой стальные вертикальные цилиндриче­ ские сосуды, объем которых обычно в 2 раза больше объема гидро­ лизаппарата.

78

Паро-лигниновая смесь, поступающая в цилиндрическую часть циклона со скоростью до 200 м/сек, вследствие развивающейся центробежной силы разделяется на более тяжелые частицы лиг­ нина, отбрасываемые к стенкам, и на более легкий пар, собираю­ щийся в центральной части циклона. Освобожденный от частиц лигнина пар выходит через верхнюю вытяжную трубу в атмосферу, при этом в циклоне развивается избыточное давление до 0,3 кгс/см2. (Выходящие в атмосферу пары, увлекая частицы лигнина, загряз­ няют воздушный бассейн. Принимаются меры к очистке этих паров.) Отброшенный к стенкам циклона лигнин падает на плоское дно, где вращаются на вертикальном валу две горизонтальные лопасти со скоростью 5 об/мин. С помощью этого устройства находящийся на дне циклона лигнин сбрасывается в люк и далее на транспортер или непосредственно в кузов автомашины.

Поскольку влажный лигнин, выдуваемый в циклон, пропитан горячей разбавленной серной кислотой, внутренние стенки его, а также выдувная труба и выгребное устройство должны быть за: щищены от коррозии. По этой причине выдувные трубы изготов­ ляются из кислотоупорной стали. Внутренность циклонов футеру­ ется слоем кислотоупорного бетона или выкладывается кислотоупор­ ными плитками или кирпичом.

Для обеспечения необходимых параметров перколяционного гид­ ролиза гидролизаппараты оборудованы необходимой контрольно­ измерительной аппаратурой и, на ряде заводов, приборами для ав­ томатического регулирования подачи горячей разбавленной кис­ лоты с заданной температурой и концентрацией, а также скорости выдачи гидролизата. Контрольно-измерительная аппаратура и при­ боры для автоматического регулирования процесса объединяются на общем пульте управления. Такое расположение этих приборов позволяет контролировать и регулировать ход процесса во всех гидролизаппаратах одновременно.

Гидролизат из всех гидролизаппаратов поступает в общий кол­ лектор. Работа батареи гидролизаппаратов организуется так, чтобы расход пара на варку был наиболее равномерным. Поэтому должна быть равномерной и выдача гидролизата из гидролизаппаратов в ис­ парители. Только в этих условиях узел регенерации тепла имеет наибольший коэффициент полезного действия.

Продуктовые трубопроводы в целях предохранения от коррозии изготовляются из латуни или красной меди, а вентили — из фосфо­ ристой бронзы. Внутренняя поверхность этих трубопроводов при соприкосновении с перегретым гидролизатом покрывается слоем смолы, гуминовых веществ и лигнина. Этот слой при небольшой толщине замедляет коррозию металла. Однако при неблагоприят­ ных условиях он может настолько увеличиться, что продуктовый трубопровод становится непроходимым для гидролизата. В этом случае он подлежит демонтажу и выжиганию. Эта операция вы­ зывает длительную остановку гидролизаппаратов на чистку трубо­ проводов.

79

Для предохранения продуктовых трубопроводов от вышеописан­ ного осмоления необходимо выполнять основное требование: не до­ пускать значительного снижения температуры гидролизата между гидролизаппаратом и первым испарителем. Для этого необходимо следить за тем, чтобы перепад давлений между пространством под фильтрами в гидролизаппаратах и первым испарителем был мини­ мальным. Соблюдение этого условия предохраняет от вскипания и охлаждения перегретый гидролизат. При нарушении этого ус­ ловия в момент охлаждения гидролизата из него выделяются жид­ кие капли смолы, прилипающие к относительно холодным внутрен­ ним стенкам и вентилям продуктовых трубопроводов.

Наружная тепловая изоляция продуктовых трубопроводов также несколько замедляет процесс отложения смолы в трубопроводах.

В последние годы в нашей стране ведутся систематические ис­ следования по созданию конструкций гидролизаппаратов непреры­ вного действия. Такие установки, несмотря на их относительную сложность, имеют ряд преимуществ: равномерное потребление пара, более эффективное использование емкости гидролизаппарата, большая стабильность футеровки и более высокий коэффициент ре­ генерации тепла из-за равномерности процесса.

Список литературы

T. Шарков В. И. Гидролизное производство. Т. 3. М., 1948, 517 с.

2.Технология гидролизного и сульфитно-спиртового производства. Под ред.

В.И. Шаркова. М., 1959, 439 с.

3.Мартыненко К. Д. Технологическое оборудование гидролизных и суль­ фитно-спиртовых производств. М., 1956, 251 с.; Процессы и аппараты и обору­ дование гидролизного и лесохимического производства. М., 1961, 310 с.

4.Ефимов В. А. Эксплуатация и ремонт оборудования гидролизных заводов. М, 1965, Т95 с.

5.Корольков И. И. Пути совершенствования режимов перколяционного ги­ дролиза древесины. М., 1961, 100 с.

Глава 'IV

ПОДГОТОВКА ГИДРОЛИЗАТА К БИОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ

1. ИНВЕРСИЯ ГИДРОЛИЗАТА

Как указывалось выше, перколяционный гидролизат, выходящий из гидролизаппаратов, содержит некоторое количество не полно­ стью гидролизованных, растворимых в воде полисахаридов. Они представляют собой в основном обломки макромолекул гемицел­ люлоз, состоящие из олигосахаридов и. декстринов. В таком виде они непригодны для усвоения дрожжеподобными микроорганиз­ мами и поэтому теряются для производства, загрязняя при этом сточные воды гидролизных заводов.

80