Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

мывку деллолигнина в следующем гидролизаппарате. Всего произ­ водится последовательно четыре промывки, из которых две дают разбавленный гидролизат, поступающий на переработку, и две —

в бак промывных вод.

Промытый целлолигнин из гидролизаппарата 3 вымывается во­ дой в бункер 7, откуда с помощью скребкового транспортера он непрерывно подается в питающее устройство барабанной сушилки 8, где высушивается горячим воздухом, получаемым из калори­ фера. Температура горячего воздуха, подаваемого в сушилку вме­ сте с мокрым целлолигнином, составляет 290—300° С. В барабан­ ной сушилке целлолигнин, содержащий 75—80% влаги, высуши­ вается до влажности 8%. Высушенный целлолигнин по внешнему виду напоминает исходную древесную щепу, но приобретает тем­ но-коричневую окраску. Из сушилки высушенный целлолигнин поступает в промежуточный бункер 9, где он охлаждается, и да­ лее по мере необходимости ленточным транспортером подается в очередной диффузор 13, находящийся под загрузкой. Одновре­ менно с целлолигнином в этот диффузор из сборника 15 посту­ пает концентрированный глюкозный гидролизат в количестве 3,5—4 модулей, который, смачивая целлолигнин, способствует его уплотнению, одновременно концентрация углеводов в гидро­ лизате соответственно возрастает. Избыток глюкозного гидроли­ зата стекает на дно диффузора 13, откуда насосом он подается в холодильник 14 и далее снова в сборник 15. Такая циркуляция глюкозного гидролизата вызвана также необходимостью удале­ ния из диффузора тепла, выделяющегося при смачивании сухого целлолигнина солянокислым гидролизатом. После такой цирку­ ляции, в период загрузки целлолигнина, гидролизат содержит 18—23% углеводов и 29—30% хлористого водорода. Загружен­ ный свежей щепой диффузор 13 включается головным в четы­ рехчленную диффузионную батарею 12 и из него отбирается 2,5 модуля гидролизата в сборник 17. Этот гидролизат, имеющий наибольшую концентрацию углеводов, направляется далее на переработку.

Перемещение гидролизата по батарее производится сверхкон­ центрированной соляной кислотой, содержащей 41% хлористого водорода. Свежеприготовленная и охлажденная соляная кислота хранится в промежуточном сборнике 16, откуда она центробеж­ ным насосом периодически подается в верхнюю часть хвостового диффузора 12. Пройдя в этом диффузоре через слой целлолиг­ нина сверху вниз, кислота по трубопроводу переходит в следую­ щий диффузор, где также обогащается углеводами. Из второго диффузора гидролизат проходит в третий или головной диффу­ зор, где встречается с целлолигнином, наиболее богатым целлю­ лозой. Концентрированный гидролизат из головного диффузора стекает в промежуточный сборник 15 или 17.

Через определенные промежутки времени диффузоры в бата­ рее переключаются, причем хвостовой диффузор, не содержащий больше целлюлозы, отключается на промывку, а подготовленный

343

описанным выше способом диффузор 13 включается в батарею как головной.

Общая продолжительность соприкосновения сверхконцентриро­ ванной соляной кислоты с целлолигнином в диффузионной бата­ рее составляет 28—32 ч. Число диффузоров в батарее изменяется от двух до семи, в зависимости от принятого режима гидролиза. Время, через которое переключаются диффузоры в батарее, оп­ ределяется как частное от деления общего времени гидролиза целлолигнина на число работающих диффузоров. Это время, вы­

дуль подачи свежей кислоты равен 6 и модуль отбора готового гидролизата 2,5. Температура гидролизата в головном диффузоре около 20° С.

Для удобства работы кислота и гидролизат протекают через диффузионную батарею прерывисто. Это значит, что жидкость в диффузорах периодически останавливается для обогащения ки­ слоты растворенными углеводами гидролизата. Применение пуль­ сирующего режима необходимо не только для обеспечения наи­ более благоприятных условий растворения полисахаридов, но и для преодоления при протекании свежих порций гидролизата че­ рез головной диффузор трудностей, вызванных сильным началь­ ным набуханием щепы.

Хвостовой диффузор к моменту отключения его от батареи со­ держит нерастворившийся лигнин, залитый 41%-ной соляной ки­ слотой. Избыток последней отжимается сжатым воздухом в сле­ дующий диффузор гидролизной батареи, который становится хвостовым. Оставшаяся в отключенном диффузоре 41%-ная со­ ляная кислота отмывается от лигнина минимальным количеством воды во избежание сильного разбавления в батарее из четырех­ семи диффузоров 11. Эти диффузоры также соединены последо­ вательно. Хвостовой диффузор, отключенный от гидролизной ба­ тареи, становится головным в промывной батарее. В хвостовой диффузор этой батареи подается холодная вода, а из головного диффузора отбирается концентрированная соляная кислота в сборник 18. Продолжительность отмывки кислоты от лигнина составляет около 28 ч.

Концентрация кислоты, отбираемой из головного диффузора промывной батареи, составляет примерно 37%■ После укрепления хлористым водородом до 41% она снова используется в процессе гидролиза.

После отмывки кислоты от лигнина в хвостовом диффузоре ос­ тается жидкость, содержащая 1— 1,5% хлористого водорода. В этот момент хвостовой диффузор отключается от промывной батареи, а содержащаяся в нем разбавленная кислота сливается

всборник 19, откуда используется цехом предгидролиза.

Вдиффузор 10, в котором находится отмытый лигнин, залива­

ется вода, под крышку подается сжатый воздух, и в этот момент

344

автоматически открывается нижняя крышка диффузора. В этих условиях лигнин быстро выдавливается из диффузора в нижнюю

Для успешной работы гидролизной батареи диффузоров необ­ ходимо следить за тем, чтобы в верхней части их не образовы­ вались газовые пробки. Для этого из диффузоров производится отбор образовавшихся газов, которые затем проходят скруббер для извлечения из них хлористого водорода.

Отобранный в сборник 17 концентрированный глюкозный гид­ ролизат концентрируется и освобождается от хлористого водо­ рода. Этот процесс протекает в три ступени. Первая ступень со­ стоит в удалении избытка хлористого водорода в поточном труб­ чатом подогревателе 21. В нем гидролизат быстро протекает че­

держащаяся в гидролизате 41%-ная соляная кислота выделяет газообразный хлористый водород и образует жидкую фазу, со­ стоящую из 29—30%-ной соляной кислоты с растворенными в ней углеводами. Газообразный хлористый водород отделяется от жидкой фазы в сепараторе и поступает после охлаждения в ди­ скопленочный или трубчатый абсорбер 38. В последнем концент­ рированная соляная кислота из промывной батареи диффузоров или сборника 25, содержащего концентрированную соляную ки­ слоту, полученную при выпарке гидролизата, насыщается при сильном охлаждении газообразным хлористым водородом, обра­ зуя сверхконцентрированную соляную кислоту, направляемую в сборник 16.

Глюкозный гидролизат, освобожденный от избытка хлористого водорода, собирают в сборник 22, откуда он периодически или непрерывно засасывается в ваккум-выпарной аппарат 23, состоя­ щий из сепаратора и подогревателя, греющие элементы которого также изготовлены из графитопластиковых трубок. Избыток во­ ды и хлористого водорода из гидролизата в этом аппарате от­ гоняется при остаточном давлении 30—50 мм рт. ст.

Вакуум в системе поддерживается паровоздушным инжекто­ ром 28. Конденсация паров соляной кислоты, выходящих из вы­ парного аппарата 23, осуществляется в трубчатом холодильнике 24. Образующийся конденсат, содержащий 30% хлористого во­ дорода, дополнительно охлаждают и собирают в сборнике 25, на­ ходящемся под вакуумом.

Неконденсирующиеся газы изхолодильника 24 проходят через контрольную колонку, заполненную кусками известняка или оро­ шаемую водой, где улавливаются последние остатки хлористого водорода перед инжектором.

В вакуум-выпарном аппарате 23 глюкозный гидролизат упарива­ ется до содержания сухих веществ 65—70%. В этом гидролизате содержится также 9— 10% хлористого водорода. Дальнейшее

345

удаление хлористого водорода из упаренного гидролизата осу­ ществляется в находящейся под вакуумом колонне-десорбере 29, через которую снизу вверх продувается пар. Концентрация хло­ ристого водорода в упаренном гидролизате снижается до 1,5—■ 3°/о- Образующиеся в этом аппарате пары воды и хлористый во­ дород после конденсации в трубчатом конденсаторе образуют 20%-ную соляную кислоту, которая также используется для по­ лучения концентрированной соляной кислоты.

Освобожденный от избытка хлористого водорода упаренный гидролизат собирают в сборнике 30, откуда он насосом подается по мере необходимости в инвертор 31. Последний представляет собой горизонтальный цилиндрический резервуар, в котором упа­ ренный гидролизат разбавляется горячей водой до содержания

3 ч, за это время почти все декстрины гидролизуются с образо­ ванием моносахаридов. Полученный глюкозный гидролизат на­ правляют на последующую переработку с целью выделения кри­ сталлической глюкозы.

При работе по описанной выше схеме не удается полностью ре­ генерировать весь хлористый водород и снова превратить его в 41%-ную соляную кислоту. Объясняется это тем, что часть хло­ ристого водорода безвозвратно теряется, уходя с клюкозным ги­ дролизатом, с промывными водами от лигнина, на предгидролиз и т. д. Потерянный хлористый водород компенсируется поступа­ ющей на завод в железнодорожных цистернах Концентрирован­ ной соляной кислотой, содержащей значительное количество во­ ды. Кроме того, регенерируемая соляная кислота разбавляется водой, поступающей в промывную диффузионную батарею. Для выведения из цикла избытка воды используется солевая ректи­ фикация в кислотоупорной колонне 33. На питающую тарелку такой колонны подаются 30%-ная соляная кислота от ваккумвыпарки гидролизата, свежая соляная кислота со склада, а так­ же разбавленная соляная кислота, получаемая в производстве и не находящая в нем применения. Сюда же подается 50%-ный водный раствор хлористого кальция, имеющий температуру 120° С. При соприкосновении хлористого кальция с соляной кислотой на­ блюдается энергичное выделение хлористого водорода. Послед­ ний увлекает некоторое количество водяных паров. Для их воз­ врата и охлаждения хлористоводородного газа используются два последовательно соединенных холодильника-дефлегматора 36 п37. Охлажденный и освобожденный от водяных паров хлористоводо­ родный газ поступает далее в дископленочный абсорбер 38, где он используется для получения сверхконцентрированной соляной кислоты.

Сконцентрировавшиеся в дефлегматоре водяные пары увлекают часть хлористого водорода. Образующаяся соляная кислота сте­ кает обратно в колонну, где смешивается с концентрированным

346

горячим раствором хлористого кальция и разделяется на хлори­ стый водород и воду. Работа солевой колонны регулируется так, чтобы с нижней части ее стекал водный раствор хлористого каль­ ция с концентрацией 40% и незначительным содержанием расстворенного хлористого водорода. Этот раствор далее поступает в выпарной аппарат 35, где с помощью глухого обогрева упари­ вается до концентрации хлористого кальция 50%■ Испаренная вода сбрасывается в канализацию. Если в ней содержится хлори­ стый водород — последний нейтрализуется известняком или из­ вестью.

Сверхконцентрированная соляная кислота, содержащая 41% хлористого водорода, как указывалось выше, получается в диско­ пленочном абсорбере 38. Последний представляет собой горизон­ тальный цилиндр, снабженный вращающимся валом, на котором насажены диски. Вращающиеся с валом диски на своей поверх­ ности несут пленку соляной кислоты, которая, соприкасаясь с га­ зообразным хлористым водородом, растворяется в ней, образуя сверхконцентрированную кислоту. Выделяющееся при этом тепло растворения НС1 -удаляется через стенки охлаждающих трубок, располагающихся горизонтально вдоль стенок цилиндра. Приме­

С этой целью применяют покрытия из кислото- и термостойкой резины, полиизобутилена, винипласта, керамики и т. д. Теплопе­ редающие поверхности изготовляются из графитовых пластиков.

Выход сахара в глюкозном гидролизате составляет около 40% от исходной сухой древесины. Концентрация сахара в таком гид­ ролизате составляет около 6— 10%.

Схема получения кристаллической глюкозы из глюкозных гид­ ролизатов описанного выше состава представлена на рис. 83.

В нейтрализатор (смеситель) 2 подаются: из сборника 1 ин­ вертированный глюкозный гидролизат, из напорного бака 3 вод­ ный раствор соды, из бункера 4 активированный уголь для обес­ цвечивания раствора. Нейтрализованный и осветленный глюкоз­ ный гидролизат из нейтрализатора насосом 5 передается в фильтр­ пресс 6, где раствор освобождается от угля и других взвешенных частиц, из сборника 23 гидролизат засасывается в вакуум-выпар­ ной аппарат 7, где сгущается и в виде сиропа выливается в кри­ сталлизатор 8. При медленном охлаждении из раствора выделя­ ются крупные кристаллы двойного соединения глюкозы и хлори-

'стого натрия (СбНігОбЬ’ NaCl • 0,5 Н20. Выделившиеся кристаллы двойного соединения отделяют от маточника в центрифуге 9. Ма­ точник собирают в сборнике 10 и используют после упаривания для вторичного выделения глюкозы. Кристаллы двойного соеди­ нения, загрязненные примесями, снова растворяют в воде,' нахо­ дящейся в растворителе 11, и полученный раствор снова фильтру­ ют через фильтр-пресс и упаривают в вакуум-выпарном аппарате 12. Упаренный сироп вторично кристаллизуется в кристаллиза­ торе 13. Очищенные кристаллы двойного соединения отделяют на

347