Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

от щавелевой кислоты охлаждением смеси. Выпадающая при этом щавелевая кислота отфильтровывается. В этих условиях по­ лучается 10— 15% щавелевой кислоты, 30—35% бензолполикарбоновых кислот и 4—5% нитрофенолов.

Опыты показали, что смесь получаемых бензолполикарбоновых кислот обладает свойствами стимуляторов роста различных расте­

с глиной. Во время обжига в печах кирпичей лигнин способст­ вует более равномерному их нагреванию и обеспечивает необхо­ димую пористость. ,

В цементном производстве прибавление влажного лигнина в мельнице при размоле клинкера способствует более быстрому его размолу и снижает расход электроэнергии.

Перечисленные выше области применения гидролизного лиг­ нина не исчерпывают всех известных направлений его использова­ ния. Например, ведутся работы по использованию лигнина в ка­ честве сорбента редких элементов, тяжелых металлов и краси­

с целью получения ряда гидроароматических продуктов; получе­ нию феноллигнинформальдегидных смол при получении пластиков, фурфуроллигниновых смол для коркового литья и т. д. Большой интерес проявляется к работам по окислению лигнина кислородом воздуха, а также щелочному расщеплению лигнина и использо­ ванию полученных продуктов для выращивания кормовых дрож­ жей.

Литература

Чудаков М. И. Промышленное использование лигнина. М., 1972, 212 с.

I

Глава XVII

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ЛИГНОСУЛЬФОНАТОВ

1. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ЩЕЛОКА

Последрожжевая бражка представляет собой технический рас­ твор лигносульфонатов, используемых в качестве добавок в раз­ личных отраслях народного хозяйства, а также направляемых на химическую переработку или утилизируемых в качестве топлива.

Для превращения лигносульфонатов в состояние, пригодное для транспортировки и хранения, последрожжевая бражка, со-

352

держащая 7—9% сухих веществ, должна быть сконцентрирована. Получаемый при этом продукт — концентрат сульфитно-дрожже­ вой бражки содержит 50% сухих веществ, а при использовании его как топлива — 55% сухих веществ. Количество влаги, удаля­ емой при концентрировании бражки, определяется в первую оче­ редь степенью разбавления щелока при отборе и переработке.

Чтобы сконцентрировать до 50% сухих веществ 1 м3 последрож-

товарного продукта составит 1035 — 870=165 кг.

Таким образом, для полу­ чения 1 т концентрата суль­ фитно-дрожжевой бражки, со­ держащего 50% сухих веществ, требуется испарить 870: 165 =

=5,3 тводы.

Если же начальная концент­

Прямоточное питание (1—2—3—4—5) наибольшее применение

находит при упаривании выходящей из бражной колонны горя­ чей сульфитно-спиртовой барды или щелока, не подвергающегося биохимической переработке. Пар и упариваемый раствор посту­ пают в первый корпус; калоризатор каждого последующего кор­ пуса обогревается соковым паром предыдущего корпуса при по­ следовательном прохождении упариваемого раствора через все корпуса и отборе продукта из последнего корпуса через вакуумсборники.

Противоточное питание (5—4—3—2— 1) применяется в основном при упаривании низкотемпературной последрожжевой бражки. При сохранении неизменным порядка обогрева корпусов упариваемый

по пути в теплообменнике; пройдя таким образом все корпуса, упаренный продукт отбирается из первого корпуса.

Смешанное -питание (3—4—5— 1—2) применяют при предвари­ тельном концентрировании сырого щелока перед его биохимиче­ ской переработкой. При сохранении неизменным порядка обо­ грева корпусов упариваемый раствор поступает*- в вакуумную часть батареи, прямоточно проходит последовательно все корпуса этой части, упариваясь примерно в 2 раза. После биохимической переработки бражку направляют для окончательного упаривания в корпуса, работающие под давлением.

Последрожжевая бражка насыщена неконденсируемыми га­ зами, а также содержит летучие альдегиды и кислоты. Если та­ кой раствор направить в выпарной аппарат, то газы и летучие органические вещества с соковым паром попадут в межтрубное пространство калоризатора следующего корпуса выпарной бата­ реи. Присутствие неконденсируемых газов резко снизит коэффи­ циент теплопередачи, а органические вещества на горячей поверх­ ности образуют полимер, отлагающийся в виде органической на­ кипи на наружных стенках трубок. Поэтому из последрожжевой бражки в отличие от щелока и сульфитно-спиртовой барды, про­ шедших обработку паром в колоннах, перед упариванием долж­ ны быть удалены газы и летучие вещества, что может быть до­ стигнуто, например, сепарированием газов, обработкой раствора паром в скруббере.

При упаривании сульфитного щелока-, сульфитно-спиртовой бар­ ды и особенно последрожжевой бражки могут быть отложения минеральной и органической накипи на теплопередающей поверх­ ности и в системе циркуляции выпарного аппарата. Минеральная накипь почти полностью состоит из сульфата кальция, который всегда (в раствор с золой древесины переходят ионы кальция) находится в щелоке, независимо от природы катиона варочной кислоты. Сульфат кальция присутствует в растворе в трех моди­ фикациях: в виде полугидрата CaSCV 0,5 Н2 О, обладающего наи­

большей растворимостью при низких температурах, но резко сни­ жающейся при повышении температуры; бигидрата CaS0 4 -2 H2Q,

малорастворимого в широком диапазоне температур и переходя­ щего в полугидрат при температуре около 100° С, и безводной модификации ангидрита CaS04, практически нерастворимого при температуре выше 130° С. Таким образом, при температуре вы­

не были полностью утилизированы соединения фосфора, избыток его также будет выпадать при выпаривании в виде кальциевых солей.

Отложение минеральной накипи на поверхности нагрева выпар­ ного аппарата приводит к уменьшению живого сечения трубок и

354

снижению коэффициента теплопередачи от пара к жидкости. Так, слой накипи толщиной всего 1 мм снижает теплопроводность стенки на 60%.

Упрочнению отлагающейся минеральной накипи способствуют присутствующие в щелоке мелкие целлюлозные волокна, на вор­ синках которых закрепляются кристаллики сульфата кальция. Поэтому необходимо удалять из раствора перед его упариванием максимально возможное количество целлюлозных волокон, про­ пуская щелок (барду, бражку) через вибросита, вращающиеся ситчатые барабаны или другие устройства.

В состав растворимых промежуточных продуктов биосинтеза белка, содержащихся в последрожжевой бражке, входят поверх­ ностно-активные полимерные аминокислоты. Создавая ориентиро­ ванный сорбционный слой вокруг выпадающих из раствора при упаривании последрожжевой бражки зародышевых кристаллов сульфата кальция, эти поверхностно-активные вещества замед­ ляют рост кристаллов или даже препятствуют ему. Поэтому в от­ личие от игольчатых кристаллов, выпадающих при упаривании ще­ лока и спиртовой барды, в этом случае образуются мелкозерни­ стые кристаллики. По мере упаривания такого раствора эти кри­ сталлики, выпадая на стенки трубок выпарного аппарата, соз­ дают более плотную, а следовательно, и более прочную накипь, чем игольчатые кристаллы.

Отложение минеральной накипи можно предотвратить введе­ нием в упариваемый раствор в качестве затравки свежеприготов­ ленной водной суспензии сульфата кальция в той же дозировке (около 200 г C aS04 на 1 мъ щелока), в какой ее вводят в выдерживатель для ускорения созревания кристаллов шлама в нейтра­ лизованном щелоке. Выпадающие при упаривании раствора кри­ сталлы сульфата кальция осаждаются в этом случае не на стен­ ках трубок, а на активных затравочных кристаллах, образующих бесчисленное количество центров кристаллизации, и выносятся из выпарного аппарата с упаренным раствором.

Аппарат для непрерывного приготовления суспензии сульфата кальция (разработан Уральским лесотехническим институтом и Соликамским ЦБК) представляет собой закрытый цилиндр ем­ костью 2 л, разделенный на две камеры горизонтальной перего­ родкой, имеющей в центре отверстие. Известковое молоко и кон­ центрированная серная кислота непрерывно поступают в верхнюю реакционную камеру, в которой разбавляются водой до рабочей концентрации, и далее поступают в продуктовый поток.

Из других способов предотвращения отложения минеральной накипи в выпарном аппарате может представить интерес кратко­ временный (30 сек — 2 мин) перегрев раствора перед упариванием при температуре 160° С и соответствующем давлении. При этом сульфат кальция в значительной степени выпадает из раствора в перегревателе в виде ангидрита, в то время как органические вещества щелока, в частности сахара, за такой короткий срок обработки не претерпевают каких-либо изменений.

В качестве профилактического мероприятия осуществляют пе­ риодическую промывку выпарных аппаратов кислым конденсатом сокового пара, растворяющим свежий налет накипи. Величина pH конденсата должна быть ниже 2, для чего необходимо укреп­ лять этот конденсат парогазовой смесью, выходящей из колонны для продувки щелока паром, или ее конденсатом. Это особенно необходимо при использовании аммиака для нейтрализации ще­ лока на второй ступени или для поддержания заданного значе­ ния pH в дрожжерастильном чане, а также при использовании аммиака (полностью или частично) в качестве основания ва­ рочной кислоты. В этом случае в процессе упаривания последрожжевой бражки часть ионов аммония, связанных с различ­ ными кислотами, отщепляется и улетучивается с соковым паром, повышая величину pH его конденсата.

Отключение корпусов выпарной батареи для промывки их кон­ денсатом проводят по жесткому графику независимо от коли­ чества отложившейся на стенках трубок накипи. Чем выше тем­ пература кипения раствора в корпусе, тем чаще этот корпус про­ мывают конденсатом сокового пара.

Органическая накипь может отлагаться как в межтрубном про­ странстве калоризатора выпарного аппарата, так и внутри трубок. Обладая низкой теплопроводностью, эта накипь снижает коэффи­ циент теплопередачи от пара к жидкости. Совместное отложение органической и минеральной накипи значительно упрочняет по­ следнюю и придает ей свойство пластичности, препятствующее растворению конденсатом сокового пара. Источником образова­ ния органической накипи в межтрубном пространстве, как уже указывалось выше* являются присутствующие в последрожжевой бражке реакционноспособные летучие соединения (альдегиды и кислоты), превращающиеся на горячей поверхности в нераство­ римые продукты. Так как щелок (барда, бражка) является пе­ нообразующим раствором, накипь в межтрубном пространстве может быть образована в результате переброса пены с соковым паром и осмоления на горячей поверхности содержащихся в ней нелетучих органических веществ.

В трубном пространстве органическая накипь образуется глав­ ным образом за счет полимеризации лигносульфонатов — процес­ са, особенно интенсивно протекающего при понижении pH рас­ твора, увеличении концентрации в нем сухих веществ и повыше­ нии температуры.

При упаривании последрожжевой бражки образование органи­ ческой накипи в трубном пространстве может быть усилено изза наличия в растворе дрожжевых клеток, подвергающихся в усло­ виях упаривания плазмолизу с образованием белкового полимера, способного конденсироваться с лигносульфоновыми кислотами. Поэтому максимальное извлечение из бражки дрожжей необ­ ходимо не только для снижения производственных потерь, но и для обеспечения нормальной работы выпарного цеха. По-види­ мому, достаточно полное отделение дрожжей из последрожжевой

356

%