Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

бензолом, толуолом и другим экстрагентом, в котором раствори­ мость ванилина значительно превышает его низкую раствори­ мость в воде, или непосредственная экстракция ванилата натрия из окисленной массы пропиловым (н-, изо-) или бутиловым спир­ том.

В первом варианте массу направляют в нейтрализатор, снаб­ женный мешалкой и водяной рубашкой. Нейтрализацию до pH 4 проводят концентрированной серной кислотой при температуре ниже 70° С, так как при более высокой температуре в кислой сре­ де наступает коагуляция образовавшихся при оксигидролизе смо­ лообразных продуктов с необратимой сорбцией ими части вани­ лина. При нейтрализации протекают следующие реакции:

перевод ванилата в ванилин

сно сно

нейтрализация избыточного количества едкого натра

2Na0H + H2S 04^ N a 2S 0 4+ 2 H 20;

взаимодействие сульфита натрия с серной кислотой

Na2S 0 3+ H 2S 04 — Na2S 04+ S 0 2+ Н20 .

Извлечение ванилина из нейтрализата проводят в экстракторе, имеющем водяную рубашку и перемешивающее устройство. По условиям техники безопасности, при небольшом объеме экстрак­ тора вал вращается гидравлическим приводом типа сегнерова колеса. Экстракцию проводят при температуре 50—55° С.

Для повышения коэффициента экстракции в нейтрализат вво­ дят сульфат натрия в таком количестве, чтобы общая его кон­ центрация в растворе была близкой к насыщению. В результате связывания воды сульфатом натрия уменьшается количество сво­ бодной воды, в которой растворен ванилин.

Непрерывно выходящий из аппарата бензольный экстракт про­

и возвращается в экстрактор. В испарителе накапливается полу­ продукт, в котором соотношение ванилина и низкомолекулярных лигниновых смол близко I : 1.

Остаток после экстракции направляют в отстойник, из которого осветленный водный слой поступает в кристаллизатор для выде­ ления кристаллов сульфата натрия. Органический остаток может быть использован как разжижитель цементносырьевого шлама, для получения дубителей или направлен на сжигание.

366

Для отделения от ванилина сопутствующих смол полупродукт обрабатывают бисульфитом натрия. Ванилин образует хорошо растворимое ванилинбисульфитное соединение,

а смолы коагулируют в кислой среде. Отделенный от смол рас­ твор ванилинбисульфитного соединения обрабатывают в аппарате серной кислотой при сильной продувке воздухом, удаляющим об­ разующийся S 0 2. Выпадающий при этом в осадок ванилин-сы­ рец, содержащий еще до 10% смол, отделяют на отжимной цент­

экстракции (до 10%). Таким образом, выход товарного ванилина лежит в пределах 2,5—3% от сухих веществ последрожжевой бражки при расходе NaOH 10— 11 кг/кг продукта.

При извлечении из окисленной массы ванилата натрия со­ храняются все остальные операции выделения и очистки вани­ лина.

При сплавлении ванилина со смесью КОН и NaOH получают с количественным выходом ванилиновую кислоту, высшие эфиры которой пригодны для производства полиэфирных синтетических волокон.

При оксиаммонолизе лигносульфонатов создают более мягкие условия, чем при оксигидролизе, чтобысвести к минимуму проте­ кание побочных реакций вторичной полимеризации частично деструктированных лигносульфоновых кислот. Поэтому последрожжевую бражку предварительно не упаривают, так как концент­ рирование способствует реакции полимеризации, температуру ог­ раничивают 120° С, а pH раствора 9— 10.

В раствор после насыщения аммиаком вврдят воздух под избы­ точным давлением 20 кгс/см2. При таком воздействии происходит частичная деструкция лигносульфонатов и отщепление от лигнина метоксильных и сульфогрупп. В результате нейтрализации по­ следних возникает минерально связанный аммонийный азот в количестве около 5% сухих веществ продукта, а за счет присое­ динения аммиака по месту отщепления метоксильных групп — ор­ ганически связанные формы азота — амидный и аминный — в ко­

367

личестве около 15% от сухого продукта. Таким образом, общее содержание азота в сухом остатке получаемого удобрения дости­ гает 20%.

Наличие органических форм делает удобрение медленно' дей­ ствующим, что повышает эффективность его использования.

Избыток аммиака по окончании реакции либо десорбируют из реакционной смеси и улавливают в абсорбере поступающей на обработку последрожжевой бражкой, либо нейтрализуют в реак­ ционной смеси фосфорной или азотной кислотой, получая тем са­ мым комплексное органоминеральное удобрение с высоким содер­

ложению накипи, так как степень полимеризации лигносульфонатов при использовании концентрата как топлива не имеет зна­ чения.

При сжигании концентрата, содержащего ион кальция, возни­ кают затруднения в связи с образованием большого количества золы, оседающей в системе парового котла. Чтобы избежать это­ го, концентрат последрожжевой бражки сжигают в специальных предтопках. Один из вариантов такого устройства циклонного ти­ па показан на рис. 86. Примыкающий к фронтовой стенке топки циклон диаметром 1,5—2 м и длиной 3—4 м футерован шамот­ ным кирпичом. В торцевой части циклона расположена форсунка, а по всей длине цилиндра установлено 12— 16 сопел для танген­

нием 8—9 кгсісм2. По выходе из форсунки распыленный до ка­ пельного состояния концентрат образует конус, пересекающий воздушный поток. При таком контакте капли концентрата мгно­ венно высыхают и воспламеняются, а несгоревшие частицы от­ брасываются к стенкам, где наибольшая концентрация кислорода, и там догорают.

Розжиг концентрата в циклоне осуществляют с помощью ма­ зутной горелки.

368

Таким образом, в топку котла поступают из предтопки с боль­ шой скоростью горячие дымовые газы, очистка которых от золь­ ных включений проводится по выходе их из котла.

При сжигании концентратов последрожжевой бражки, содер­ жащей катион магния, проводят регенерацию химикатов, так как

няться MgO и SO2 . Выходящие из котла дымовые газы пропускают

через мультициклон, в котором улавливают порошкообразную

пускают через эти поглотительные башни навстречу суспензии гидроокиси магния. При этом образуется сырая варочная кислота. Степень регенерации химикатов превышает 70—75%•

При сжигании концентрата последрожжевой бражки, содержа­ щего ион натрия, образуется содовый плав. Это требует приме­ нения топок специальной конструкции. Поэтому при наличии на целлюлозном комбинате производства сульфитной и сульфатной целлюлозы наиболее целесообразно осуществлять совместное сжигание концентрата последрожжевой бражки с упаренным сульфатным щелоком в содорегенерационном агрегате.

В том случае, когда сжигают концентрат последрожжевой бражки, содержащей только один ион аммония, количество обра­ зующейся золы невелико. Однако при упаривании такой бражки во избежание образования нерастворимого полимера в выпар­ ных аппаратах степень упаривания, вероятно, должна опреде­ ляться не содержанием сухих веществ, а содержанием органиче­ ских веществ.

Литература

Сапотницкий С. А. Использование сульфитных щелоков. Изд. 2-е. М., 1965, 282 с.

Глава XVIII

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ГИДРОЛИЗНЫХ ЗАВОДОВ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНЫХ ВОД

Получение различных продуктов гидролизного производства связано с потреблением больших количеств воды. В процессе производственного использования вода меняет свои физико-хи­ мические свойства, загрязняется, нагревается и удаляется с за­ вода. Такая вода носит название сточной.

В сточные воды гидролизных заводов поступает спиртовый и фурфурольный лютер, последрожжевая бражка, сивушные, эфи-

ро-альдегидные и скипидарные фракции, мертвые дрожжи, выво­ димые из бродильных чанов, вода с охладительных установок. Значительное количество сточных вод получается при мытье за­ водского оборудования и производственных помещений. Повы­ шенная загрязненность сточных вод заводов обусловливается также механическими потерями спиртовой барды и гидролизата. Спиртовая барда, содержащая большое количество органических веществ, многими гидролизными заводами спускалась в водо­ емы. В настоящее время она используется для производства кор­ мовых дрожжей.

Основным загрязняющим стоком является последрожжевая бражка. Она составляет 30—35% от общезаводского стока, а по загрязненности — 70—90% от общего количества загрязнений. Со­ став сточных вод гидролизных заводов колеблется в зависимости от качества перерабатываемого сырья, степени внедрения комп­ лексной переработки его, вида вырабатываемой продукции, при­ меняемых технологических режимов, расхода свежей воды на нужды производства. В табл. 30 приведены химический состав и характеристика последрожжевой бражки, а также общезавод­ ского стока гидролизных заводов.

Сточные воды имеют коричневый цвет, который обусловлива­ ется присутствием в них гуминово-лигниновых веществ. Сточные воды отличаются большим содержанием органических веществ (25—40% от их общего количества в гидролизате), часть которых составляют сахара и органические кислоты. Из сахаров наиболь­ шее количество составляют пентозы (ксилоза и арабиноза) и ни­ чтожное— гексозы (галактоза). Из органических кислот в основ­ ном присутствует уксусная кислота, в незначительном количестве муравьиная, левулиновая и альдобиуроновые. Необходимо отме-

370