Комплексная химическая переработка древесины - Ковернинский И.Н.
ISBN 5-261-00054-3
Скачать (прямая ссылка):
306
весины существенно влияют температура и концентрация кислоты: чем они выше, тем быстрее протекает процесс. Скорость распада моносахаридов определяется теми же факторами, что и скорость их образования. Поэтому режим гидролиза растительного сырья с целью получения моносахаридов подбирают так, чтобы процесс разрушения моносахаридов был наименьшим.
4.1.4. Техника и технология гидролиза
В практике гидролизного производства повсеместное применение получил метод перколяционного гидролиза, предложенный Шоллером в 1926-1928 гг. и впервые осуществленный в промышленном масштабе в СССР. Гидролиз проводится разбавленной серной кислотой концентрацией 0,2...I % при температуре 180...190 0C и давлении 1...1,5 МПа без регенерации кислоты. Характерной особенностью метода, является периодичность загрузки сырья и непрерывность перколяции кислоты, заключающейся в том, что разбавленная свежая кислота концентрацией 0,5 % при температуре 180...1900C непрерывно фильтруется через слои измельченного растительного сырья и образовавшиеся в результате гидролиза сахара и другие продукты переходят в раствор и вместе с ним непрерывно удаляются из реакционного пространства. Удаляемый раствор кислоты, содержащий сахара и другие продукты распада растительного сырья, называют гидролизатом. Упрощенная технологическая схема получения гидролизата показана на рис 4.1.
Гидролиз растительного сырья проводят в стационарных гид-ролизаппаратах, работающих под давлением. В промышленности применяют гидролизаппараты вместимостью от 18 до 160 м3, изготавливаемые в последнее время из кислотоупорной стали. Гидролизаппарат (рис. 4.2) представляет собой вертикальный цилиндрический стальной сосуд сварной конструкции со сферической верхней и конической нижней частями. Сферическая часть заканчивается загрузочной горловиной, закрываемой крышкой. Нижний конус оснащен выхлопным устройством для удаления лигнина после окончания процесса варки сырья. В верхней части аппарата имеются штуцера для подачи варочной кислоты, сдувки паров воздуха и газов и для присоединения контрольно-измерительных приборов.
В нижнем конусе гидролизаппарата устанавливают фильтрующие устройства для отделения гидролизата от лигнина. Они состоят из кислотоупорных труб, на поверхности которых выполнены отверстия диаметром
307
4 мм. На рис. 4.2 показано расположение фильтрующих устройств с вертикальной перколяцией кислоты. Примерно в середине цилиндрической части имеются две опорные лапы. Одну лапу устанавливают на две шарнирные опоры, опирающиеся на датчик манометрического весомера, а вторую закрепляют на шарнирной опоре.
Рис. 4.1. Технологическая схема получения гидролизата по методу непрерывной перколяции:
I - гидролизаппарат; 2 - весомер: 3 - транспортер сырья: 4 - струйный подогреватель; 5 - подогреватель; б, 7 - решоферы; 8 -инвертор; 9Д 0 -испарители;
II - мерник кислоты; 12 - быстродействующий клапан; 13 - бак кислоты; 14 - транспортер лигнина: 15 - циклон
Процесс гидролиза состоит из операций загрузки в аппарат измельченного сырья, закачки кислоты, подогрева содержимого аппарата, собственно перколяции, промывки лигнина водой, отжима остатка гидролизата и удаления лигнина из гидролизаппарата.
Загрузка измельченного сырья в гидролизаппарат производится специальным транспортером. Масса загружаемого сырья, зависящая от его происхождения, вида, гранулометрического состава, влажности и других факторов, существенно влияет на производительность гидролизаппарата. Плотность загрузки повышается при совместной загрузке щепы с опилками, а также при смачивании сырья.
Нагрев содержимого гидролизаппарата и подъем давления до заданного значения осуществляют подачей острого пара через нижний
308
штуцер аппарата. В процессе нагрева и подъема давления производят 2-3 сдувки парогазовой смеси для удаления воздуха и летучих продуктов. В зависимости от принятого режима содержимое нагревается до 140...1600C в течение 30...60 мин. В этих условиях начинается процесс гидролиза и значительная часть гемицеллюлоз успевает перейти в раствор.
После достижения заданных значений температуры и давления начина-ется процесс п е р к о л я ц и и. Эта операция включает подачу горячей воды и серной кислоты через смеситель и одновременный отбор гидролизата из нижней части гидролизаппарата. В течение периода перколяции согласно принятому режиму изменяется расход серной кислоты, воды, температура и скорость отбора гидролизата. Это связано с тем, что по мере гидролиза снижается содержание Сахаров в сырье и происходит его усадка. Количество отбираемого гидролизата за варку характеризуется гидромодулем выдачи гидролизата, под которым понимают отношение объема отобранного гидролизата к массе загруженного абсолютно сухого сырья (м3/т). Отбор гидролизата осуществляют до достижения определенной массы в гидролизап-парате, определяемой весомером.
Перед завершением гидролиза подачу кислоты прекращают и осуществляют промывку лигнина горячей водой. Затем отключают подачу воды и остатки ее отжимают. Эту операцию называют сушкой.
