Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

ионы водорода движутся к отрицательно заряженному катоду и там после отдачи заряда из двух ионов возникает одна молекула газообразного водорода. Последний собирается в верхней части ячейки и отводится в газгольдер 9.

В противоположной ячейке электролизера выделяется кислород, который отводится в большой резиновый баллон 23, откуда он пе­ риодически откачивается компрессором 24, сжимается до 20Q кгс/см2, охлаждается в холодильнике 25 и накачивается в стальные бал­ лоны 26, установленные на весах. Сжатый кислород является по­ бочным продуктом производства ксилита.

Очищенный с помощью иднообменииков пентозный гидролизат из сборника 1 насосом высокого давления 2 подается в подогрева­ тель 5. Перед подогревателем гидролизат смешивается с водным раствором щелочи, подаваемым насосом 4 из мерника 3. При этом pH раствора повышается до 7,0—7,5. Затем в подщелоченный рас­ твор вводится под давлением 60— 100 кгс/см2 водород. Последний откачивается из газгольдера многоступенчатым компрессором 7 и охлаждается в холодильнике 6.

Гидролизат с водородом, проходя через подогреватель 5, нагре­ вается до 120° С, после чего он последовательно проходит один или несколько реакторов 10, заполненных гранулированным ката­ лизатором. Последний получается сплавлением никеля с'алюми­ нием с добавкой небольших количеств других металлов — промо­ торов.

Сплав после охлаждения разбивается на куски размером с орех и загружается в реакторы. Затем катализатор заливается водным раствором едкого натра, который растворяет алюминий, освобож­ дая никель в активной форме. Такой никель при соприкосновении с воздухом загорается, и его каталитическая активность прекра­ щается. Поэтому катализатор на воздухе всегда должен храниться под водой. В реакторах в атмосфере водорода с никелевым ката­ лизатором гидрируются ксилоза и сопровождающие ее моносаха­ риды, превращаясь в соответствующие многоатомные спирты. Гид­ рированный пентозный гидролизат проходит сепаратор 11, где не прореагировавший водород отделяется от раствора и возвращается

в газгольдер. Гидрированный гидролизат из сборника 12 поступает ( в реактор 13 на обработку активным углем (3,5% от сухих ве­ ществ) и затем на дополнительную фильтрацию в фильтр-пресс 14. Уголь подается из сборника 27. Реакторы имеют диаметр 640 мм и высоту около 10 ж В такой реактор загружается 2,5 мъ катали­ затора (масса около 6 г). В каждом реакторе гидрируется около 230 кг моносахаридов в час. Реакторы работают без регенерации ' катализатора в течение 3 месяцев, после чего они останавливаются, катализатор освобождается от осевшей на нем пленки кремневой кислоты, после чего он подвергается активированию щелочью.

Отфильтрованный гидролизат освобождается от щелочи и остат­ ков органических солей с помощью двух колонн ионитов 15, кото­ рые заполнены анионитами АН-1 и катионитом КУ-1. После такой обработки гидрированный гидролизат через сборник 16 поступает

334

в трехкорпусную вакуум-выпарную установку 17, где упаривается

с5—6% до 75% сухих веществ. Упаренный ксилитный раствор

через вакуум-сборник 18 периодически подается в кристаллиза­ торы 19, где медленно перемешивается и охлаждается холодной водой. В этих условиях выделяются кристаллы ксилита. Кристал­ лизация ксилита в кристаллизаторе ускоряется добавлением в них затравки (кристаллов ксилита). Полученная закристаллизовав­

шаяся масса называется утфелем. Последний состоит из кристал­ лов ксилита и межкристальной жидкости — маточника. Их разде­ ляют на центрифугах 20. Кристаллы ксилита на центрифуге промывают от маточника небольшим количеством холодной воды или струей пара. Маточник и промывную жидкость собирают в сборнике 21, откуда направляют на дополнительную очистку и упаривание с целью выделения из него всего ксилита в кристалли­ ческом виде. Кристаллы ксилита 22 после центрифуги высушивают и направляют на упаковку.

Выход товарного ксилита составляет около 75% от сухих ве­ ществ гидрированого гидролизата.

4. ПОЛУЧЕНИЕ АНГИДРИДОВ КСИЛИТА

Если безводный ксилит нагревать в присутствии небольших ко­ личеств концентрированных минеральных кислот, например серной, фосфорной, или других дегидрирующих средств, он теряет одну или две молекулы воды, превращаясь в соответствующие ангид­ риды:

Образующийся при первой стадии дегидратации моноангидрид ксилита, или ксилитан, имеет три спиртовых гидроксила и во многих реакциях ведет себя как заменитель глицерина. Однако наиболь­ ший интерес он приобрел как вязкий не корродирующий железо и некристаллизующийся компонент гидротормозной жидкости для автомашин.

Технологический процесс получения ксилитана состоит из сме­ шения концентрированного водного раствора ксилита с кислым катализатором и отгонки из этой смеси воды, количество которой непрерывно контролируется. По количеству отогнанной воды опре­ деляют глубину дегидратации ксилита. Затем следует ионооб­ менная обработка ксилитана для удаления из него свободной кислоты и обесцвечивание его активированным углем. Ксилитан

335

получается в виде прозрачного, светлоили темноокрашенного густого сиропа.

Гидрогенолиз ксилита и других многоатомных спиртов. В послед­

нее время проявляется большой интерес производственников к про­ цессу гидрогенолиза многоатомных спиртов. Этот процесс заклю­ чается в том, что гидрирование ксилозы проводится над скелетным никелевым катализатором в присутствии водорода под давлением до 150—300 кгс/см2 и при повышенных температурах. В этих усло­ виях образующийся ксилит распадается на низкомолекулярные продукты, содержащие смесь эритрита, глицерина, этиленгликоля и пропиленгликоля:

Эта смесь низкомолекулярных многоатомных спиртов использу­ ется непосредственно вместо глицерина или разделяется ректифи­ кацией на основные компоненты, имеющие самостоятельное при­ менение. В настоящее время этот процесс еще не вышел из стадии экспериментов.

5. ГЕКСОЗНЫИ ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛОЛИГНИНА

После пентозного гидролиза, например хлопковой, шелухи, в гидролизаппарате остается почти весь лигнин и около 40% от исход­ ного сырья — полисахаридов, состоящих почти исключительно из целлюлозы. Удаление этого остатка из гидролизаппаратов без ис­ пользования целлюлозы нецелесообразно. Поэтому остаток целлолигнина подвергается перколяционному гидролизу для получения гексозного гидролизата, который после очистки и нейтрализации направляют в дрожжевой цех. Так как хлопковая целлюлоза гид­ ролизуется труднее древесной, выход глюкозы обычно не превы­ шает 60—65% от гидролизованной целлюлозы. Поэтому практиче­

в тех же гидролизаппаратах, в которых проводилось облагоражи­ вание и пентозный гидролиз.

Концентрация кислоты во время варки обычно поднимается с 0,7 до 1%, а температура со 150 до 190° С. Общая продолжительность гексозного гидролиза около 3 ч. Концентрация РВ в .гидролизате обычно составляет 2,2%. Удаление лигнина из гидролизаппарата производится паровым выстрелом.

336

6.ПОЛУЧЕНИЕ КОЛЛАКТИВИТА

Вкачестве активированного угля в производстве ксилита для очистки пентозных и ксилитных растворов ранее применялся уголь марки норит, получавшийся из древесного березового угля активи­ рованием его перегретым паром или углекислотой при температуре

800— 1000° С. В этих условиях водяной пар или углекислота дейст­ вуют на уголь как окислители, под влиянием которых плотная масса угля растрескивается, образуя большую внутреннюю поверх­ ность. На этой поверхности абсорбируются красители и другие примеси к ксилозе и ксилиту. Однако в последнее время на гидро­ лизных заводах он вытеснен активным углем коллактивитом, из­ готовляемым непосредственно на заводах, где он и применяется. Коллактивит получается обугливанием различных растительных отходов (древесины, хлопковой шелухи, деллолигнина или лиг­ нина) горячей концентрированной серной кислотой. При этом од­ новременно протекают следующие основные реакции: растворение и гидролиз полисахаридов с образованием продуктов реверсии; дегидратация растворившихся и нерастворившихся органических веществ с образованием гуминовых веществ, постепенно обогащаю­ щихся углеродом, неконденсирующихся газов, состоящих из угле­ кислоты и окиси углерода, и с выделением значительных количеств тепла; сульфирование образующихся продуктов дегидратации; вос­ становление части серной кислоты с образованием SO2 .

Исходный органический материал (например, целлолигнин) предварительно измельчается до зерен размером 1 — 1,5 мм и вы­ сушивается в барабанной сушилке до влажности не более 18— 20%. Затем измельченное сырье непрерывно поступает в реактор со шнековой мешалкой, где оно смачивается концентрированной серной кислотой (олеумом), задаваемой в количестве 180—200% по отношению к абс. сухому лигнину. Температура в реакторе под­

концентрированной серной кислоты регенерируется и после ук­ репления свежей кислотой снова вводится в производственный процесс.

Промытый активированный уголь после размола на шаровой мельнице отделяется от избытка воды и под водным слоем (после высушивания коллактивит резко снижает свою активность) пере­ возится в вагонетках к местам потребления на том же заводе. Ак­ тивность угля снижается также при длительном хранении под водой. Поэтому коллактивит необходимо использовать свежепри­ готовленным. В последнее время коллактивит в мокром состоянии перевозится по железной дороге на ближайшие заводы.