Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

бражки будет достигнуто при установке сепаратора исчерпы­ вания.

Для удаления органической накипи выпарной аппарат 2—4 ра­ за в год промывают дымящейся азотной кислотой.

Возможность отложения накипи в значительной степени опре­ делила принципы конструирования выпарных аппаратов для упа­ ривания сульфитных щелоков на различных стадиях их перера­ ботки. В большинстве конструкций выпарных аппаратов преду­ смотрена циркуляция жидкости через выносной калоризатор, связанный с сепаратором соединительной и циркуляционной трубами. Преимущество такого аппарата по сравнению с аппара­ том, в котором калоризатор и сепаратор объединены в общем ко­ жухе, — доступность калоризатора для осмотра, смены трубок, проведения других ремонтных работ, хотя аппараты второго типа

По способу движения упариваемого раствора выпарные аппа­ раты подразделяются на аппараты с естественной циркуляцией, осуществляемой за счет разности плотностей жидкости в калори­ заторе и циркуляционной трубе аппарата, и аппараты с принуди­ тельной циркуляцией, осуществляемой насосом. Линейная ско­ рость движения жидкости при принудительной циркуляции 2— 3 м/сек. Для обеспечения нагрева жидкости до заданной темпе­ ратуры в калоризаторе аппарата с принудительной циркуляцией устанавливают трубки большей длины (обычно 7 м), чем в аппа­ ратах с естественной циркуляцией (4 м).

Кроме того, выпарные аппараты различаются по месту ввода упариваемого раствора. При вводе упариваемого раствора в ниж­ нюю часть калоризатора жидкость, поднимаясь по трубкам, на­ гревается и примерно на уровне двух третей высоты трубки закипает. Образующаяся парожидкостная смесь поступает в се­ паратор, в котором происходит дополнительное вскипание, отде­ ление сокового пара и вывод его через систему каплеотбойников из сепаратора. Часть упаренного раствора при циркуляции выво­ дится из аппарата, а часть возвращается в калоризатор для даль­ нейшего упаривания в смеси со свежим раствором.

Зона вскипания жидкости в трубках одновременно является и зоной интенсивного отложения на их стенках взвешенных ве­ ществ, содержащихся в кипящей жидкости. Образующиеся при этом центры кристаллизации способствуют ускоренному отложе­ нию накипи по всей длине трубки. Во избежание этого упарива­

пространстве. В этом случае упариваемый раствор, проходя по трубкам калоризатора, будет только перегреваться, а вскипание перегретой жидкости произойдет в сепараторе, имеющем пони­ женное давление.

357

Одновременно с образованием органической накипи ухудша­ ются качественные показатели получаемого концентрата сульфит­ но-дрожжевой бражки: непропорционально возрастает его вяз­ кость, снижается клеящая и вяжущая способность, в меньшей степени проявляются поверхностно-активные свойства. Поэтому при получении из последрожжевой бражки товарного продукта упаривают ее в определенных условиях, основанных на следую­ щих предпосылках.

В результате биохимической утилизации введенных в щелок ионов аммония последрожжевая бражка имеет пониженную ве­ личину pH по сравнению с нейтрализованным щелоком, состав­ ляющую 3,9 — 4,3. Как отмечалось выше, при выпаривании после­ дрожжевой бражки часть связанных с кислотами ионов аммония улетучивается с соковым паром, что приводит к дополнительному понижению pH бражки. Все это способствует усилению термиче­ ской полимеризации лигносульфонатов в процессе упаривания. Чтобы исключить это явление, pH последрожжевой бражки дол­ жен быть повышен до 5—5,5, для этого в нее вводится нелетучий нейтрализующий агент (изңестковое молоко, сода).

Существенное влияние на термическую полимеризацию лигно­ сульфонатов оказывает температура. С учетом температурной границы перехода сульфата кальция в наименее растворимую форму — ангидрит — максимальная температура кипения рас­ твора в выпарной батарее при прямоточном питании должна быть на уровне 130° С. При этом необходимо ограничивать и темпера­ туру теплоносителя. Она должна лишь не превышать температу­ ру, соответствующую давлению насыщенного пара, для чего при использовании перегретого пара применяют пароувлажнение.

Чем выше степень концентрирования последрожжевой бражки, тем больше вероятность термополимеризации лигносульфонатов. Поэтому при противоточном или смешанном питании выпарной батареи, когда в корпусах с наивысшей температурой заверша­ ется концентрирование раствора, целесообразно поддерживать температуру кипения в первом корпусе на более низком уровне,

бражки), так как в результате улетучивания значительной части ионов аммония кислотность раствора становится достаточной для усиленной термополимеризации лигносульфонатов даже при от­ носительно невысокой температуре. Наиболее благоприятная тем­ пература для первого корпуса 105— 110° С, но для этого должен быть достигнут соответствующий вакуум в последнем корпусе вы­ парной батареи.

При наличии спиртового производства в отдельных случаях ' в вакуумной части батареи упаривают сульфитно-спиртовую браж­ ку, содержащую спирт. В этом случае наряду с концентрирова­ нием лигносульфонатов из раствора извлекается в паровую фазу спирт. Это позволяет снизить расход пара на исчерпывание спирта в бражной колонне и снизить затраты металла на изго­

358

товление колонн. Например, если количество конденсата сокового пара при упаривании 1 м3 сульфитно-спиртовой бражки составит

творе. Сложность проведения такого процесса заключается в не­ обходимости создания более глубокого разрежения в вакуумной части выпарной батареи по сравнению с применяемым вакуумом при упаривании щелока, барды или последрожжевой бражки, так как с повышением температуры конденсата возрастают потери спирта.

При температуре кипения в корпусах 80—65—50° С потери спирта не превышают 3%. При этом смешение спиртовых конден­ сатов первых двух корпусов должно быть ограничено из-за край­ не низкой концентрации спирта в конденсате третьего •корпуса вакуумной части батареи.

При наличии дешевых горючих газов можно упаривать сульфит­ ный щелок (барду, бражку) путем непосредственного контакта жидкости с газом. В СССР ведется разработка такого способа упаривания сульфитных щелоков. В Социалистической Респуб­ лике Румыния на одном из целлюлозных заводов осуществлено упаривание щелока с погружной горелкой, в которой в качестве горючего газа использован метан. При этом содержание сухого вещества щелока повышается с 11 до 17%.

Выпарная установка на этом заводе представляет собой сталь­ ной футерованный кислотоупорными керамическими плитками цилиндр с коническим днищем, имеющий в крышке вытяжную трубу. Емкость цилиндра около 10 м3. Горелка, рассчитанная на 50 м3 метана в час, состоит из коаксиальных смесительных сопел, в которые поступают метан со скоростью 30 м/сек и воздух со скоростью 100 м/сек, трубчатой камеры горения и системы за­ жигания. Зажженную горелку опускают в жидкость на глубину около 0,5 м (при непрерывном поступлении и отборе жидкости). Расход метана на I тиспаренной влаги около 75 м3.

Для проектирования выпарного цеха завода по переработке сульфитных щелоков необходим расчет суточного материального баланса. Пример этого расчета приведен ниже.

И с х о д н ы е д а н н ы е

На упаривание поступает последрожжевая бражка из дрожжевого цеха, пе­ рерабатывающего щелок в количестве 4855 м3 в сутки. Состав щелока (концен­ трация сухих веществ 10,2%, РВ 2,50%) определен при расчете баланса подго­ товительного отделения. Упаривание ведется до содержания сухих веществ в кон­ центрате сульфитно-дрожжевой бражки 50%.

Примем степень утилизации РВ при выращивании дрожжей равной 80%, а потери щелока на стадиях выращивания и выделения дрожжей 5%.

Пр и е м п о с л е д р о ж ж е в о й б р а ж к и

Количество последрожжевой бражки, поступающей на выпаривание, составляет 4855 • 0,95 s 4610 м3 в сутки, или при плотности 1,035 г/см3 4610-1,035=4770 т.

Концентрация сухих веществ в растворе 10,2—2,5 ■0,8= 8,2%; количество су­ хих веществ 4770 - 0,082= 391 т в сутки.

359

П о д г о т о в к а п о с л е д р о ж ж е в о й б р а ж к и к в ы п а р и в а н и ю

1. При продувке бражки паром в скруббере для удаления неконденсируемых газов принимаем расход пара равным 10 кг/м3и без расчета допускаем, что 50% пара сконденсируется в бражке. Тогда расход пара на упаривание всего количе­ ства бражки составит 4610-0,01=46 т в сутки, а количество конденсата парога­

зовой смеси 46-0,5=23 т.

Количество последрожжевой бражки, выходящей из скруббера, равно 4610 +

100 мл бражки) применяют известковое молоко активностью 90 г/л (в расчете на

СаО).

В каждых 100 мл бражки необходимо нейтрализовать кислот в эквиваленте 0,1 н. NaOH 25 — 5= 20 мл, на что потребуется (по расчету баланса подготови­ тельного отделения) израсходовать известкового молока 20-0,031=0,62 мл, или округленно 6 л/м3бражки.

Суточный расход известкового молока составит 4633-0,006=3 ж3. С этим ко­ личеством известкового молока в последрожжевую бражку попадает сухих ве­

360