нейтрализации известковым молоком поступает в дрожжевой цех и там вместе с моносахаридами усваивается дрожжами. На других заводах лютер после нейтрализации упаривается в вакуум-выпар- ном аппарате и затем в распылительной сушилке превращается в уксуснокальциевый порошок. Последний на специализированных заводах служит для получения чистой уксусной кислоты.
По второму варианту, если на заводе установлена обычная чу гунная ректификационная колонна, конденсат перед поступлением на нее должен быть предвари тельно нейтрализован. Схема ней трализационной установки, рабо
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тающей под давлением, представ |
|
|
|
|
лена на рис. |
|
72. |
По этой |
схеме |
|
|
|
|
кислые фурфуролсодержащие па-' |
|
|
|
|
ры из гидролизаппарата 1 посту |
|
|
|
|
пают через ловушку 2 в сопло |
|
|
|
|
контактной |
трубы |
3, |
имеющей |
|
|
|
|
длину |
4,5 |
м. |
Скорость |
паров |
|
|
|
|
в этой трубе поддерживается 25— |
|
|
|
|
30 м/сек. В это же сопло одно |
|
|
|
|
временно |
подается из |
сборника 5 |
|
|
|
|
известковое |
|
молоко, |
предвари |
|
|
|
|
тельно подогретое до 60° С. В ре |
|
|
|
|
зультате сильного распыления из |
|
|
|
|
вестковое |
молоко |
нейтрализует |
|
|
|
|
пары |
органических |
кислот |
на |
|
|
|
|
80—85%. |
Из |
контактной |
трубы |
|
Рис. 72. Схема непрерывной нейтрали |
парожидкостная |
смесь |
поступает |
|
зации фурфуролсодержащих |
паров |
в сепаратор |
4, |
откуда |
нейтрали |
|
под давлением: |
|
|
зованный |
и |
|
освобожденный |
от |
|
/ — гидролизаппарат; 2 — ловушка; 3 — |
|
|
органических |
кислот |
фурфуроль- |
|
контактная труба; |
4 — сепаратор; |
5 — сбор |
|
ник известкового |
молока; 6, 7 — сборники |
ный пар направляется в парогене |
|
уксуснокислого кальция |
|
|
|
|
|
ратор, |
где |
конденсируется. |
|
Водный раствор кальциевых солей органических кислот собира ется в нижнем конусе сепаратора и оттуда сливается в работаю щий под давлением сборник 6. Из последнего раствор кальциевых солей через сборник 7 поступает в инокуляторы дрожжевого цеха, где уксусная кислота утилизируется вместе с моносахаридами.
На некоторых фурфурольных заводах в качестве катализатора, ускоряющего образование фурфурола из пентозанов, используется суперфосфат, содержащий кислые кальциевые соли фосфорной кислоты. Остаток целлолигнина вместе с фосфорными солями в этом случае находит ограниченное применение как сельскохозяй ственное удобрение, богатое гумусом и фосфором.
Иногда в качестве катализатора реакций гидролиза и дегидра тации используется уксусная кислота, образующаяся при нагрева нии растительного сырья в присутствии воды. Однако выход фур фурола в этом случае ниже, чем при применении сильных кислот.
Многочисленные исследования концентрации фурфурола в па рах, выходящих из гидролизаппарата, показывают, что она не по стоянна и проходит через максимум. Примером этому может быть кривая изменения концентрации фурфурола во времени, приведен ная на рис. 73. Средняя концентрация фурфурола в конденсате зависит от времени окончания отбора паров из гидролизаппарата. Чем дольше идет отбор паров, тем ниже средняя концентрация фурфурола, но тем больше его выход.
Предложен способ повышения средней концентрации фурфурола в конденсате без сокращения времени отгонки его из гидролизата.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Этот способ состоит в том, что пары |
|
|
|
|
|
|
второй |
половины |
варки |
направляют |
|
|
|
|
|
|
в свежезагруженный гидролизаппарат. |
|
|
|
|
|
|
При таком способе работы несколько |
|
|
|
|
|
|
гидролизаппаратов |
соединяют |
так, |
|
|
|
|
|
|
чтобы пар проходил через них после |
|
|
|
|
|
|
довательно. |
Однако |
ввиду |
большой |
|
|
|
|
|
|
сложности обслуживания таких |
бата |
|
|
|
|
|
|
рей этот метод не получил широкого |
|
|
|
|
|
|
распространения. |
|
|
представляет |
|
|
|
|
|
|
Известный |
интерес |
|
|
|
|
|
|
способ |
получения |
фурфурола, |
осно |
|
|
|
|
|
|
ванный на применении в качестве гид- |
|
|
|
|
|
|
ролизера аппаратов непрерывного дей |
Продолжительность сду6ка,ч |
|
ствия. Одна из схем непрерывного по |
|
Рис. |
73. |
Изменение |
состава |
|
лучения |
фурфурола |
показана на |
|
рис. |
74. |
Аппарат |
непрерывного |
дейст |
сдувочных |
паров из |
гидролиз |
|
вия |
представляет |
собой |
вертикальный |
аппарата в процессе получения |
|
фурфурола: |
|
|
|
|
цилиндрический или слегка расширяю |
/ — фурфурол; 2 — уксусная |
кисло |
|
щийся книзу цилиндр (гидролизер) 1 |
та; 3 — муравьиная кислота |
|
|
емкостью около |
11 |
мг, |
в |
верхнюю |
|
|
|
|
|
|
крышку |
которого |
вмонтирован |
питатель 2 |
роторного типа |
или |
в виде горизонтального шнекпресса, подающий измельченное сырье из бункера 3 в гидролизаппарат.
В гидролизере сырье послойно опускается вниз, встречая на своем пути поток пара, движущийся снизу вверх. Температура вну три гидролизера поддерживается постоянной, равной 170— 180° С. За время пребывания сырья в гидролизаппарате (60 мин) освобож дающаяся уксусная кислота обеспечивает необходимую концен трацию ионов водорода в воде, смачивающей сырье. Благодаря этому пентозаны гидролизуются, а образующиеся пентозы дегидра тируются с образованием фурфурола. Последний увлекается паром из гидролизаппарата, проходит ловушку 6 взвешенных частиц сы рья и поступает в парогенератор 7, где конденсируется, отдавая тепло воде, образующей вторичный пар. Фурфурольный конденсат из парогенератора проходит холодильник 8 и собирается в прием ник 9, откуда насосом передается в ректификационную колонну.
Обработанное паром сырье, состоящее в основном из целлолигнина, с помощью горизонтальных шнеков подается в непрерывно-
зи
действующий двойной клапан 4 и выбрасывается в циклон 5. Вы ход фурфурола из одубины по этому методу составляет 5—6%. Концентрация фурфурола в конденсате достигает 5—7%.
Кроме описанных выше стационарных или непрерывнодействую щих гидролизаппаратов, за рубежом применяются горизонтальные сигаровидные, цилиндрические или шарообразные гидролизеры, вращающиеся вокруг горизонтальной оси. В такие гидролизеры пар подается через одну полую ось и удаляется с фурфуролом через другую полую ось. Внутренняя поверхность таких гидроли-
щ
Рис. 74. Схема непрерывного получения фурфурола бескислотным ме тодом:
/ — гидролизер; 2 — питатель; 3 — бункер |
для сырья; |
4 — клапан |
выдачи целло- |
лигнина; |
5 — циклон; 6 — ловушка; |
7 — парогенератор; |
8 — холодильник; 9 — сбор |
ник |
для |
фурфурольного конденсата |
|
|
|
зеров |
обычно покрывается |
слоем |
кислотоупорных |
керамических |
или угольных плиток. При применении горизонтальных вращаю щихся аппаратов предварительное смачивание сырья в смесителе не производится. Загружаемое через верхнюю горловину сырье смачивается 7—8%-ной серной кислотой при гидромодуле 0,3 — 0,4 и затем во время вращения аппарата хорошо перемешивается. Температура в гидролизере во время продувки паром поддержи вается около 170— 180° С.
При получении фурфурола по описанным выше методам на 1 т его расходуется 15—25 т пара и от 200 до 500 кг концентрирован ной серной кислоты. Выход фурфурола в этом случае зависит от содержания легкогидролизуемых пентозанов в исходном раститель ном сырье и колеблется от 7—8% при переработке хлопковой ше лухи и подсолнечной лузги до 10— 12% при переработке кукуруз
ной кочерыжки, составляя 50—60% от теоретически возможного.
Исследователями неоднократно делались попытки изучить кине тику получения фурфурола из пентозанов. Было установлено, что это сложный многостадийный процесс с различными скоростями промежуточных реакций. Было показано, что гидролиз пентозысодержащих гемицеллюлоз и начальная стадия распада пентоз удов летворяют уравнению первого порядка. Однако последующие реак ции, в результате которых образуется фурфурол, по-видимому, выражаются уравнениями более высокого порядка.
Отмечается также параллельное течение нескольких реакций с разными скоростями с образованием побочных продуктов. Про цесс осложнен также неравномерным распределением фурфурола в жидкой и паровой фазах.
Известно, однако, что при отгонке фурфурола избытком водя ного пара из растительного сырья, смоченного 12%-ной соляной или 32%-ной серной кислотой, выход фурфурола может быть бли зок к теоретически возможному, т..е. около 64% от массы пентоз.
В производственных условиях неоднократно делались попытки разделить процессы гидролиза и дегидратации. В этих условиях вначале проводился мягкий гидролиз богатого пентозанами расти тельного сырья, например 0,5%-ной серной кислотой при 120— 130° С. Полученный пентозный гидролизат отделялся от целлолигнина и передавался в другой гидролизайпарат, где нагревался до 170— 180° С, и образующийся фурфурол отгонялся острым паром. Иногда пентозным гидролизатом смачивали свежее сырье и вместе их дегидратировали. Этим способом удавалось увеличить произво дительность гидролизера по фурфуролу, но выход его от сырья снижался. Оба эти варианта пока не получили широкого промыш ленного применения.
3. РЕКТИФИКАЦИЯ и ОЧИСТКА ФУРФУРОЛА
Кроме описанных выше способов получения фурфурольных кон денсатов из богатого пентозанами растительного сырья, в гидро лизной промышленности используются также решоферные конден саты паров, выходящих из испарителей гидролизата на гидролиз но-спиртовых и гидролизно-дрожжевых заводах. К последним присоединяются также конденсаты из установок для вакуум-ох- ^лаждения нейтрализата. Поскольку концентрация фурфурола в конденсатах из решоферов значительно ниже, а содержание по сторонних примесей больше, переработка их на товарный фурфу рол будет рассмотрена после описания фурфурольных конденсатов фурфурольных заводов.
На рис. 75 показана принципиальная схема выделения фурфу рола сырца из фурфурольных конденсатов на одноколонном аппа рате.
По этой схеме фурфурольный конденсат через трубу 11 пода ется на 23-ю питающую тарелку ректификационной колонны. Ниже этой тарелки располагается исчерпывающая часть, а выше ее —
