Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

внутреннего цилиндра и оттуда периодически выгружаются на ва­ гонетку.

Пескоуловитель состоит из открытого сверху корыта, разделен­ ного поперечными перегородками на ряд камер. Вдоль корыта вра­ щается горизонтальный вал с лопастями, перебрасывающими осев­ ший на дно секций песок к наклонному шнеку, удаляющему его в вагонетку. Навстречу движению песка течет известковое молоко, освобождающееся от крупных взвешенных частичек вследствие их оседания.

Во избежание затруднений при перекачивании и хранении извест­ кового молока вследствие легкого оседания суспензии гидрата окиси кальция сборники снабжаются мешалками, а трубопровод изготовляется кольцевым, по которому жидкость все время цир­ кулирует с помощью плунжерного насоса. Для наполнения извест­ ковым молоком мерников над нейтрализаторами открывается кран на кольцевом трубопроводе.

При нейтрализации гидролизата аммиачной водой, содержащей около 25% аммиака, ее приготовляют на гидролизном заводе из жидкого аммиака, поступающего на завод в железнодорожных или автоцистернах. Для получения водного раствора жидкий аммиак смешивают с водой путем прокачивания центробежным насосом раствора через две емкости, из которых одна заполнена водой, а вторая жидким аммиаком.

Периодическая или непрерывная нейтрализация гидролизата производится в вертикальных цилиндрических нейтрализаторах ем­ костью от 34 до 100 м3. Схема установки нейтрализаторов и аппа­ ратуры для очистки гидролиза представлена на рис. 24.

По этой схеме горячий кислый гидролизат из сборника после инверсии центробежным насосом подается в нейтрализатор 1, где он смешивается в необходимой пропорции с известковым молоком и раствором питательных солей. Из нейтрализатора 1 частично ней­ трализованный гидролизат поступает в нейтрализатор 2, где он смешивается с аммиачной водой и кислотность смеси доводится до заданного значения pH. Нейтрализованный и обогащенный пита­ тельными солями гидролизат центробежным насосом 17 подается в отстойник 3. Нейтрализованный гидролизат, освобожденный в этом отстойнике от взвешенных частиц, по сливной трубе по­ ступает в сборник 4, а осадок через отверстие в нижнем конусе от­ стойника сливается в бачок 5, где он промывается и сбрасывается в канализацию.

Горячий нейтрализат из сборника 4 центробежным насосом 6 по­ дается в непрерывнодействующую вакуум-охладительную установ­ ку 7, где охлаждается с 85—95° С до 30—35° С. Образующиеся при этом пары конденсируются в конденсаторах 8. Конденсат, содержа­ щий фурфурол, насосом передается в фурфурольный цех, где вы­ деляется чистый товарный фурфурол. Охлажденный до 30—35° С нейтрализат, или древесное сусло, поступает в аэратор 9, где он об­ рабатывается распыленным воздухом. При этом часть коллоидов коагулирует и образует хлопья. Аэрированное древесное сусло из

87

аэратора перекачивается в отстойник 10 (или фильтр), где оно ос­ вобождается от взвешенных частиц, из отстойника сусло сливается в сборник И, откуда оно по мере необходимости поступает в сле­ дующий цех для биохимической переработки в этиловый спирт или кормовые дрожжи.

Приведенная выше принципиальная схема подготовки гидроли­ зата к биохимической переработке включает все основные эле­ менты, необходимые для придания древесному суслу необходимых свойств. Однако требования к суслу для переработки на спирт не­ сколько отличаются от требований, предъявляемых в производстве кормовых дрожжей. Так, для спиртового производства аэрирование и очистка от взвеси холодного сусла обычно не производятся, а для дрожжевого производства эти операции необходимы.

На некоторых заводах функции второго нейтрализатора горячего гидролизата выполняет центробежный насос 17, в который пода­ ется аммиак. Разнообразны и методы удаления и обезвоживания шлама, удаляемого из отстойника 3. Эти вопросы в дальнейшем будут рассмотрены более подробно.

Как уже указывалось, основной операцией очистки кислого гид­ ролизата является его нейтрализация, которая осуществляется чаще всего известковым молоком. Содержащаяся в кислом гидролизате свободная серная кислота при этом превращается в сернокислый

кальций: H2S 04+ C a (ОН)2 — CaS04+ 2 H 20 .

9 8 + 7 4 — 1 3 6 + 3 6

100 кг+75,5 л;г— 138,8 /сг+36,7 кг.

На каждые 100 кг серной кислоты расходуется 75,5 кг гидрата окиси кальция и образуется при этом 138,8 кг сернокислого каль­ ция.

Если ч принять среднее содержание свободной серной кислоты

вгидролизате 0,56%, то при полной нейтрализации ее должно по­ лучиться (исходя из вышеприведенного уравнения) 0,78% серно­ кислого кальция. Но так как растворимость сернокислого кальция

вводе невысокая, часть его выпадает в осадок в виде кристаллов гипса.

Кроме серной кислоты в гидролизате присутствует ряд органи­ ческих кислот. Из смеси кислот в первую очередь нейтрализуется основаниями наиболее сильная кислота — серная, а затем наибо­ лее сильная из органических кислот — муравьиная. Потом нейтра­ лизуются уксусная, левулиновая и уроновые кислоты. При нейтра­ лизации гидролизата до pH 4,2—4,5 остается еще около 0,15% сво­ бодных органических кислот (в пересчете на серную).

Образующиеся при нейтрализации известью соли муравьиной, уксусной и левулиновой кислот остаются в растворе, так как их растворимость в воде достаточно высокая.

Если для нейтрализации гидролизата применяется аммиак, все образующиеся соли хорошо растворимы в воде, и осадок минераль­ ного происхождения не выпадает.

89

При нейтрализации гидролизата известью, содержащей окись магния, образуется растворимый сернокислый магний, который за­ тем реагирует с кальциевыми солями органических кислот, обра­ зуя сернокислый кальций и магниевые соли органических кислот.

Растворимость гипса в воде при обычных температурах невелика и составляет около 0,2 %• Однако гипс легко образует пересыщен­ ные растворы. При последующей переработке таких растворов, на­ пример при перегонке спиртовой бражки, выпадающий в осадок гипс выводит аппаратуру из строя. Это приносит большие убытки производству, поэтому нейтрализацию гидролизатов надо произво­

В пределах температур нейтрализации от 82 до 93—95° С обычно

ного гипса, а при температуре 93—95° С двухводный гипс почти ис­

Так как нейтрализация кислого гидролизата проводится при тем­ пературах ниже 100° С, выпадающие в осадок кристаллы сернокис­ лого "кальция находятся в основном в двухводной и полуводной форме. Растворимость этих форм гипса в воде и гидролизате не одинакова и, кроме того, сильно изменяется в зависимости от тем­ пературы. На рис. 25 видно, что полуводный гипс растворяется значительно легче, чем двухводный. Максимальной растворимости двухвбдный гипс достигает при температуре около 40° С, полувод­ ный гипс — при температуре около 10° С.

Необходимо отметить, что состав выпадающих в осадок кристал-

90

лов гипса при температурах выше 80° С не постоянен. С течением времени выпадающие кристаллы полуводного гипса постепенно пе­ реходят в двухводную форму. Этот процесс протекает тем быстрее, чем выше температура среды. Поэтому можно предполагать, что при температуре выше 80° С значительная часть гипса выпадает

ввиде полуводного гидрата, который затем постепенно переходит

вдвухводный.

Как уже указывалось, отличительной особенностью водных рас­ творов сернокислого кальция является их способность легко обра­ зовывать пересыщенные растворы. Если кристаллы гипса непре­ рывно удалять, то дальнейшего выпадения гипса из раствора не про­ исходит. Граница концентрации гипса в растворе, когда выпадение кристаллов в осадок прекращается, носит название порога кристал­ лизации (см. рис. 25). Заштрихованная область на рис. 25 соответ­ ствует образованию устойчивых пересыщенных растворов. Таким образом, быстрое отделение кристаллов гипса от жидкости во время нейтрализации гидролизата способствует образованию пере­ сыщенных гипсом растворов. Во избежание образования пересы­ щенных гипсом растворов необходимо выполнять следующее:

1) выдерживать нейтрализованный гидролизат в нейтрализато­ рах до тех пор, пока почти весь выпавший гипс перейдет в двух­ водную модификацию;

2) перемешивать нейтрализованный гидролизат с кристаллами гипса до тех пор, пока весь избыток его в растворе не выпадет

восадок;

3)поддерживать в растворе достаточное количество мелких кристаллов двухводного гипса, так как крупные кристаллы гипса, образовавшиеся в растворе, вследствие малой поверхности не по­ могают ликвидировать пересыщение. Если мелких кристаллов в ра­ створе недостаточно для ликвидации образовавшегося пересыщения, необходимо добавить в нейтрализатор отдельно приготовленные мелкие кристаллы двухводного гипса. При приготовлении мелких кристаллов гипса необходимо учитывать, что этому способствует пониженная температура и достаточно высокая концентрация ре­ агентов.

Нейтрализацию гидролизата проводят в нейтрализаторах, снаб­ женных вертикальными мешалками, совершающими не менее 30 оборотов в минуту. В этих условиях кристаллы гипса не должны оседать. Температура нейтрализации поддерживается от 80 до 90° С. Продолжительность перемешивания должна быть не менее 30— 40 мин. За это время полуводный гипс переходит в двухводный, а также исчезает пересыщение раствора.

Для ускорения процесса кристаллизации гипса и получения не пересыщенных им растворов в нейтрализатор вместе с известковым молоком вводится затравка из мелких кристаллов гипса. Для их получения в мерник с известковым молоком вводят необходимое количество сернокислого аммония. При этом протекает обменная реакция

Са (ОН)2+ ( Ш 4)2 S 04 — CaS04+ 2N H 40H .

91