Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

10 мкм. Скорость осаждения таких частиц, если щелок не подвер­

до 0,17—0,2 мм/сек. В ряде случаев для нейтрализации применяют мел или содержащие карбонаты продукты (сульфатный шлам, шлам сахарного производства и т. д.). Образующиеся при такой нейтрализации частицы более дисперсны, чем получаемые при при­ менении известкового молока, и скорость осаждения шлама сни­ жается соответственно в 2—2,5 раза.

Если сульфитная варка проводилась с кислотой, содержащей не­ кальциевые основания, концентрация сульфата кальция в щелоке будет ограничена лишь тем количеством кальция, которое перешло в раствор с зольными элементами древесины и с производствен­ ной водой. Как было показано выше, она составит около 0,7 г/л, т. е. будет находиться в пределах растворимости сульфата кальция.

При использовании в этом случае в качестве нейтрализующего агента однозначного с варочной кислотой основания практически исключается образование шлама и, следовательно, отпадает на­ добность в выдерживании и осветлении нейтрализованного ще­ лока. Однако при этом может иметь место отрицательное для по­ следующей биохимической переработки явление — дополнительное образование растворимого моносульфита. Поэтому перед нейтра­

На второй ступени нейтрализации щелок доводят до благопри­ ятного для биохимической переработки значения pH (4,4—4,8), как правило, добавкой 25%того раствора аммиака, который одно­ временно обогащает щелок азотом. Количество вводимого амми­ ака должно быть ограниченным или лишь немного превышать би­ ологическую потребность в азоте на стадиях биохимической пере­ работки щелока, так как избыток приводит к аммиачному отрав­ лению дрожжей, повышению их чувствительности к соединениям S 0 2, образованию альдегидаммиака, повышению вредности сточ­ ных вод, содержащих неиспользованный азот. Обычно расход ам­ миака (в пересчете на 100%-ный) лежит в пределах 0,6— 0,8 кг/м3 щелока.

При переработке щелока по схеме спирт— дрожжи такая дози­ ровка азота значительно превышает потребную для спиртового брожения и вследствие этого могут создаваться благоприятные ус­ ловия для усиленного размножения спиртовых дрожжей с поте­ рей сбраживаемых сахаров на этот процесс. Поэтому избыток азо­ та компенсируют некоторым снижением дозировки суперфосфата.

Для щелоков, полученных при варке с кислотой на аммониевом или кальцийаммониевом основании, т. е. уже содержащих повы­ шенное количество азота, на обеих ступенях нейтрализации необ­ ходимо применять известковое молоко.

Применение на второй ступени нейтрализации известкового мо­ лока целесообразно и для щелоков, не содержащих иона аммония,

146

если, несмотря на продувку их паром и окисление воздухом, оста­ точное содержание соединений S 0 2 все же превышает допустимые величины.

В отдельных случаях может оказаться эффективной даже сверх­ глубокая нейтрализация известковым молоком, до pH 6,5—7,2. В этой зоне pH карбонилбисульфитные соединения всех сахаров будут практически полностью разрушены, а моносульфит переве-

Рис. 44. Принципиальная технологическая схема узла подготовки щелока к био­ химической переработке:

ден в нерастворимый сульфит кальция. После созревания кристал­ лов и отделения их щелок вновь подкисляют (например, серной кислотой) до обычной для биохимической переработки вели­ чины pH.

При переработке щелоков от варки лиственной древесины для утилизации уксусной кислоты, содержащейся в значительном ко­ личестве, нейтрализацию следует проводить до величины pH 5—5,5.

Принципальная технологическая схема узла подготовки щелока к биохимической переработке показана на рис. 44. На совре­ менных заводах по переработке сульфитных щелоков основное

оборудование узла подготовки (нейтрализаторы, отстойники, тепло­ обменники) однотипно с оборудованием гидролизных заводов.

Отобранный щелок направляют в сборник сырого щелока, кото­ рый целесообразно герметизировать, чтобы предотвратить прежде­ временное удаление из щелока свободного S 0 2 (см. рис. 42). Из сборника сырой щелок поступает в колонну, нагреваясь по пути в теплообменнике до температуры 95—97° С выходящим из колон­ ны продутым щелоком.

Выходящая из колонны парогазовая смесь конденсируется и на­ правляется в систему регенерации S 0 2, а также в выпарной цех для укрепления конденсата сокового пара, применяемого для про­ мывки выпарных аппаратов от минеральной накипи.

Для продувки щелока паром пригодна колонна любой конструк­ ции: с колпачковыми или ситчатыми тарелками, а также с насад­ кой. В последнем случае насадку разделяют на этажи (предпоч­ тительно на 4 этажа) высотой около 3 м каждый с установкой между ними распределительных тарелок для выравнивания потока жидкости по всему сечению колонны.

Число тарелок в колонне обычно равно 20—25, расстояние ме­ жду тарелками принимают, по практическим данным, от 200 до 400 мм. Учитывая высокую агрессивность среды, колонны выпол­ няют из высоколегированной кислотоупорной стали или футе­ руют кислотостойкой керамической плиткой. Насадка, как пра­ вило, керамическая, с размером колец 50x75 или 100x50 мм.

Выходящий из колонны продутый щелок с температурой 105— 108° С отдает часть тепла в теплообменнике и поступает в сбор­ ник-окислитель, в котором продувается воздухом в течение 1—3 ч для окисления растворимых сульфитов.

После проведения первой ступени нейтрализации, обогащения питательными солями и выдерживания щелок осветляют. При при­ менении отстойников непрерывного действия их включают на па­ раллельный поток. В этом случае общая поверхность отстоя равна сумме поверхностей всех работающих отстойников, в то время как при последовательном включении общая поверхность отстоя опре­ деляется лишь поверхностью первого отстойника.

Для щелока с концентрацией сухих веществ около 10%, нейтра­ лизованного известковым молоком, потребная поверхность отстоя может быть определена по упрощенной формуле

F = \ , 5 v ,

где F — общая поверхность отстоя, м2; V— скорость потока щелока, м3/ч.

С влагой шлама, выводимого из отстойников, теряется часть органических веществ щелока. Поэтому шлам направляют в шламомешалку, где его разбавляют водой и после вторичного осажде­ ния осветленный раствор возвращают в основной поток.

На второй ступени нейтрализации нейтрализующий агент, как правило, вводят во всасывающую линию насоса, подающего щелок

148

в теплообменник для окончательного охлаждения до температуры 35—37° С. Отсюда подготовленный щелок собирается в сборник.

При переработке больших потоков сульфитного щелока с целью сокращения капитальных и эксплуатационных затрат, а также снижения расхода пара и электроэнегии, проводят предваритель­ ное частичное концентрирование щелока упариванием в выпарной батарее. Если упаривание проводится в аппаратах, работающих по принципу многократной циркуляции, то исключается примене­ ние избыточного давления, приводящего к распаду сахаров. В та­ ких условиях работы выпарного аппарата количество распавшихся сахаров, в первом приближении, находится в линейной зависи­ мости от продолжительности циркуляции щелока и в квадратич­ ной зависимости от величины избыточного давления в выпарном аппарате. Упаривание щелока под атмосферным давлением или под вакуумом сводит распад сахаров к нулю.

Степень частичного упаривания щелока ограничивается двумя факторами. С одной стороны, несмотря на частичное удаление с со­ ковыми парами SO2 , в результате повышения концентрации саха­

ров снижается константа диссоциации сахаробисульфитных соеди­ нений, что может привести к уменьшению выхода продуктов био­ химической переработки — спирта и дрожжей. С другой стороны, с повышением концентрации сухих веществ возрастает вязкость щелока, а это связано с образованием при его последующей ней­ трализации более дисперсных кристаллов шлама и приводит к не­ пропорциональному снижению скорости их осаждения. Поэтому сульфитные щелока предварительно упаривают в 1,5—2 раза. Та­ кое частичное упаривание щелоков не исключает необходимости их предварительной обработки паром в колонне, так как степень извлечения S 0 2 из щелока в вакуум-выпарной батарее почти в 2 раза меньше, чем в колонне, и при этом в конденсате сокового пара концентрация S 0 2 падает настолько, что становится невоз­ можным его регенерировать. Целесообразно совмещать в одном аппарате колонну и выпарной корпус. Щелок поступает в колонну сверху и встречается с образовавшимися в выпарном аппарате соковыми парами. Из нижней части колонны-сепаратора часть обедненного соединениями S 0 2 щелока по циркуляционной трубе попадает в калоризатор, где нагревается и вскипает, а часть от­ бирается и через теплообменник направляется на дальнейшую об­ работку. В этом аппарате вместо частичного разбавления щелока, имеющего место при прямом поступлении пара в колонну, проис­ ходит его небольшое концентрирование, а выходящий из калори­ затора горячий конденсат свежего пара может быть использован на технические нужды или возвращен в котельную. Кроме того, в результате наличия S 0 2 в соковом паре, проходящем через ко­ лонну, в системе возрастает концентрация свободного S 0 2, вслед­ ствие чего повышается степень извлечения S 0 2 из щелока. Благо­ даря этому удельный расход пара не меняется и составляет 45— 50 кг на 1 мг щелока.

149