Комплексная химическая переработка древесины - Ковернинский И.Н.
ISBN 5-261-00054-3
Скачать (прямая ссылка):
неуглеводные компоненты растительной ткани (уксусная кислота, метиловый спирт, скипидар, формальдегид, низкомолекулярные фракции лигнина);
311
катализатор (серная кислота и продукты ее взаимодействия с зольными элементами сырья).
Основной характеристикой гидролизатов является содержание в них редуггирующих веществ (PB)5 под которыми понимают всю сумму органических соединений, обладающих восстанавливающей способностью: моносахариды и некоторые примеси, фурфурол, оксиметилфурфурол, формальдегид и лигногуминовые вещества. В связи с тем что содержание PB примерно соответствует содержанию моносахаридов в гидролизатах, оно является основным показателем химико-технологического контроля производственной деятельности гидролизного завода. Концентрация PB в гидролизатах зависит от вида сырья и режима его гидролиза и находится в пределах 2,5...3,5 %.
Состав моносахаридов гидролизатов зависит от вида растительного сырья и в основном соответствует содержанию в них полисахаридов.
Глюкоза, галактоза и манноза относятся к сбраживаемым сахарам, из которых при спиртовом брожении продуцируется этиловый спирт. В гидролизатах хвойных пород древесины содержится 75...90 % сбраживаемых Сахаров, а в гидролизатах сырья, богатого пентозанами, - 45.. .60 %.
Содержание примесей в гидролизатах отрицательно сказывается на жизнедеятельности дрожжей при выращивании их на этих средах. Поэтому гидролизаты перед химической переработкой подвергают очистке. Для характеристики пригодности гидролизатов применяют показатель биологической доброкачественности гидролизатов, под которым понимают отношение содержания в гидролизате основного продукта к общему содержанию сухих веществ. Следовательно, снижение содержания примесей в гидролизатах повышает их биологическую доброкачественность.
Снижение содержания декстринов (целло- и ксилодекстринов, оли-госахаридов и целлобиоз) в гидролизате достигается в процессе инверсии после выдачи из гидролизаппарата. Проведение этого процесса преследует две цели: снижение содержания примесей и повышение содержания моносахаридов, в которые превращаются декстрины. Одновременно снижается также содержание оксиметилфурфурола, лигногуминовых веществ и других примесей.
Инверсия осуществляется выдержкой гидролизата в специальных непрерывнодействующих аппаратах (инверторах) при 100 0C в течение 8 ч. Инверторы представляют собой стальные резервуары, состоящие из цен
312
тральной и цилиндрической частей, нижнего конуса и верхней конусной крышки. Вместимость инверторов колеблется от 500 до 1000 м3.
Для последующей биохимической переработки гидролизаты должны быть нейтрализованы до pH 4,0...5,6, очищены от взвешенных частиц, обогащены растворимыми солями, содержащими фосфор и азот, необходимые для минерального питания дрожжей, и охлаждены до температуры 33...37 0C Приготовленный таким образом гидролизат называется суслом.
Кислый гидролизат нейтрализуется в зависимости от характера нейтрализуемого агента до pH 3,2...5,4. Во всех случаях необходимо нейтрализовать всю свободную серную и муравьиную кислоты. Этому соответствует pH 3,0...3,2. Наиболее часто свободную серную и муравьиную кислоты в гидролизате нейтрализуют известью, а часть остальных органических кислот - аммиаком. Таким образом, на гидролизных заводах нейтрализация осуществляется в две ступени, вначале известью и затем аммиаком. Для нейтрализации гидролизатов известь применяется в виде известкового молока, представляющего собой суспензию гидроксида кальция в воде, содержащую около 150 г оксида кальция в 1 л.
Непрерывная нейтрализация гидролизата производится в вертикальных цилиндрических нейтрализаторах вместимостью от 34...10O м3. Горячий кислый гидролизат после инверсии центробежным насосом подается в нейтрализатор первой ступени, где он смешивается в необходимой пропорции с известковым молоком и раствором питательных солей. Из нейтрализатора частично нейтрализованный гидролизат поступает в нейтрализатор второй ступени, где он смешивается с аммиачной водой и где кислотность смеси доводится до заданного значения pH. Нейтрализованный и обогащенный питательными солями гидролизат центробежным насосом подается в отстойник. Нейтрализованный гидролизат, освобожденный в этом отстойнике от взвешенных частиц, по сливной трубе поступает в сборник гидролизата. Далее горячий нейтрализат транспортируется в непрерывнодействующую вакуум-охладительную установку, где охлаждается с 85...95 до 30...350C Охлажденный нейтрализат поступает в аэратор, где он обрабатывается распыленным воздухом, при этом часть примесей коагулирует и образует хлопья. Аэрированное сусло из аэратора перекачивается в отстойник, где оно освобождается от образовавшихся взвешенных частиц и собирается в сборнике, откуда по мере необходимости поступает в следующий цех для биологической переработки.
313
4.2. БИОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА СУЛЬФИТНЫХ ЩЕЛОКОВ И ГИДРОЛИЗАТОВ
Растворяющиеся при сульфитном методе варки гемицеллюлозы и лигнин древесины переходят в сульфитный щелок в виде продуктов, пригодных для дальнейшей переработки. В результате гидролиза гемицеллюлоз и частично целлюлозы образуются моносахариды и органические кислоты, доступные для биохимической утилизации, а сульфонированный лигнин щелока представляет собой высокомолекулярное поверхностно-активное вещество. Комплексная переработка органических веществ сульфитного щелока позволяет наиболее квалифицированно использовать нецеллюлозные компоненты древесины с получением важных для народного хозяйства продуктов: белковых кормовых дрожжей, этилового спирта, жидкой и твердой углекислоты, растворителей и органических кислот, ванилина и сиреневого альдегида, дубителей и т. д.
