Групповой состав органических веществ в СФИ щелоке

Компоненты Виды варок

% от сух СФИ БиСФИ Нейтр.СФИ

вещ-в щелока лист хвойн лист хв лист хв

лигносульфо-

наты 55-66% 30-37 55-60 65-66 55-56 45-49 --

углеводы по

РВ 38-42 28-32 16-17 17-19 12-14 --

орг.кислоты 13-26 11-12 16-18 24-25 36-38 --

экстрактив-

ные в-ва и др. 2 1 1 2 3 --

30. Подготовка СФИ щелока к биохимической переработке.

Отобранный щелок не м б непосредственно подвергнут биохим переработке, т.к. имеет высокую кислотность. В нем нет всех необходимых для жизни микроорганизмов питат в-в. В нем сод-ся олиго-С не утилизируемые микроорганизмами, присутствуют целлюлозные волокна, кот усложняют переработку, так же сод-ся ингибиторы. Для подготовки Щ. применяются такие приемы, кот не зависимо от условий варки гарантированно превращают эти р-ры в доброкачественные субстраты.

Подготовка СФИ щелока требует след технологич операций:

1.удаление целлюлозных волокон;

2.инверсия олиго-С для щелоков от варок Ц. Высшего выхода и ПЦ.;

3.удаление из щелока избыт кол-ва соединений SO₂ и летучих орг. соединений ингибирующих биохим процессы (десульфитация);

4.нейтрализация к-т щелока до рН 4,5-5 и обогащение питат солями;

5.окисление фенольных в-в кислородом воздуха;

6.осветление щелока от образующихся при нейтрализации взвеш в-в (отстаивание);

7. охлаждение щелока до температуры для спирта 32 – 34 ^оС, для дрожжей 36 –38 ^оС охлаждение на пластинчатых теплообменниках.

Макс допустимое сод-ие целлюлозных волокон составляет 50 мг/л, а конц волокна в отбираемом Щ 60 мг/л, при варке мягкой Ц доходит до 400 мг/л. Отделение цел волокон на вибрационных ситах из кислотоупорной сетки №60, конц снижается до 100 мг/л. Большой эффект имеет использование вакуумных фильтров 10-20 мг/л.

Десульфитация СФИ Ц.

Наиболее совершенным приемом уменьш. SO₂ в щелоке является обработка его паром в тарельчатых или насадочных колонах. Эффективность этой операции определяется в первую очередь t^оС поступающего в колону щелока. С повышением температуры уменьшается растворимость SO₂ и уменьшается стабильность сахарогидросульфитных соединений. При t близкой к кипению жидкости вводимый пар будет выполнять роль экстрагента SO₂ и др. Рекомендуемая t=98^оС. Для этого поступающий щелок подогревают в теплообменнике с помощью выходящего из колоны пара до t= 105-110^оС. Удельн расход пара (р=0.25 МПа, t=130^оС) равен 50 на 1 м³ щелока, недопустимо применение пара с t>130^оC, т. к. присутствующий в растворе СаSO₄ переходит в нерастворимую форму.

Если в выходящем из колоны щелоке при концентрации РВ 20,5% содержание всех соединений SO₂ не превышает 0.2%, то все сахара находятся в свободном состоянии и доступны для биохимической переработки.

39. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА.

сусло чистая культура дрожжей

воздух дрожжанка

головной бродильный чан

отбирается 20-22% по прессованным

СО2 в углекисл- дрожжам (т.е. Wдрожжей=75%)

лотный цех дображиватель

(хвостовой чан)

сепарация дрожжевая суспензия

бражка с С(С2Н5ОН)=1,3-1,5% поступает на ректификацию для выделения, концентрирования и очистки С2Н5ОН

пар острый брагоперегонная барда (содержит

колона (бражная) пентозные сахара-

до 20%С₂Н₅ОН не сбраживаются и

(сп.конденсат) идут в дрож-й цех)

пар острый эпюрационная эфироальдегидная (прямо в колону) колона фракция

С₂Н₅ОН эфирная колона

Лютер (обес- спиртовая ректифика- сивушные масла

спиртов-ная ж-ть ционная колона

С (С₂Н₅ОН)=94-95%

метанольная колона С (С₂Н₅ОН)>96,2%

Технология брожения.

Брожение проводят непр-ым методом при t=32-35 ⁰С в 2-хчленной батарее, состоящей из 2 параллельнопитаемых головных чанов и 1-го дображивателя хвостового чана. Для улавливания образующегося СО₂ головные чаны закрыты. Подготовленный гидролизат (сусло) поступает в дрожжанку, туда же подаётся дрожжевая суспензия. Спиртовое брожение проводится в анаэробных условиях. В дрожжанку для активации дрожжей подводится воздух и производится активное перемешивание. Из дрожжанки смесь сусла и дрожжей поступает в головные чаны (на300м³). Рабочая конц-ция дрожжей 20-22 г/л (по прессованным). Продолжительность сбраживания 6-8ч. Бродящая жидкость непрерывно подаётся в дображиватель для завершения процесса. На спирт сбраживаются гексозные сахара (глюкоза, моноза, галактоза). Под действием ферментов, выделяемых дрожжами (алкогольгидрогеназа) гексозы расщепляются с образованием С₆Н₁₂О₆ 2С₂Н₅ОН+2СО₂

Скорости сбраживания гексоз неодинаковы: в 1-ую очередь сбраживается глюкоза, затем манноза, а галактоза труносбраживаемый сахар, поэтому происх. её дображивание в хвостовом чане. Конц-ция сахара не лимитируется. Далее бражка с дрожжами поступает на сепараторы. Дрожжи отдел-ся от бражки и в виде суспензии снова поступают в дрожжанку, а затем в головные чаны; т.е. на сепараторах отдел-ся дрожжи, а сепарированная бражка с С(С2Н5ОН)=1,2-1,5% в брагоректификационное отделение конденсации и очистки С2Н5ОН. Процесс протекает в анаэробных условиях, наряду с брожением происх. размножение дрожжей, что обеспечивает их постоянное обновление, а избыточное кол-во напр. на смешение с кормовыми дрожжами, увеличивая выработку биомассы. Выделение, конц-ция и очистка спирта в 5-ти-колонном ректификационном аппарате. В 1-ой бражной колоне (22 тарелки в исчерпывающей части и 6- в укрепляющей) полностью исчерпывается спирт. Из кубовой части выходит обезспиртованная барда, кот. содержит пентозные сахара 0,5-0,8% и направляется в дрожжевой цех для выращивания белковых кормовых дрожжей. Отбираемый из колоны конденсат 25-30% для очистки от летучих примесей, эфиров и альдегидов поступает в эпюрационную колону (по 15 тарелок в каждой части). Отделённую эфироальдегидную фракцию (эаф) напр. на укрепление на эфирную колону. Эаф можно возвращать в бродильные чаны, т.к. в ней в основном содержаться ацетальдегид или уксусный альдегид, кот. является промежуточным продуктом брожения. Он гидролизуется под действием ферментов, за счёт чего увеличивается выход С2Н5ОН. Из эфирной колонны эаф поступает на утилизацию (чаще сжигание, но могут и разогнать т.к. содержится много спирта). Из нижней части эпюрационной колоны отбирают спиртовой конденсат с практически неизменной конц-цией, и поступает на спиртовую ректифик-ную колону (40-60 тарелок,2/3 в исчерпывающей части). В спиртовой колоне спирт конц-ется до 96% объёмных. На 5-7 тарелках исчерпывающей части накапливаются сивушные масла. Они через теплообменник отбираются и поступают на разделение. Из верх. части колоны отбирается С2Н5ОН, из нижней части лютер (спирта в нём 0,02-0,03%) он напр. в гидролизное отделение для приготовления раствора варочной кислоты. Последняя очистка С2Н5ОН - отделение СН3ОН (его кол-во 3-7% от С2Н5ОН), эта очистка осущ-ся на метанольной колоне (60-70 тарелок), кот. обогревается глухим паром. Метанольную фракцию (80% СН3ОН и 20% С2Н5ОН отбирают из верх. части колонны). Очищенный С2Н5ОН с конц-цией не менее 96,2% через контрольный снаряд и мерник поступает на склад.

4 (14). ЛСФО, ИХ СВ-ВА, СОСТАВ, ПРИМЕНЕНИЕ

ЛСФО – растворимые в воде коллоиды, обладающие электрическим зарядом. Они яв-ся ПАВами, их р-ры обладают вязкостью и поверхностным натяжением, способны к катионозамещению. Наличие активных групп позволяет осуществлять протекание различных реакций, многообразие их св-в позволяет применять их в различных отраслях пром-ти. В зав-ти от степени обезвоживания разл три типа: сварных концентратов, ЛСФО жидкие, твердые 20% влаги, и порошкообразные 8-12% влажности.

Для выделения и фракционирования выделяют 3 гр методов:

1. мембранные

2. органическими веществами растворителями

3. извлечение ионообменными смолами

При диализе (разделении) через мембрану проходят НМ и ВМ фракции в зависимости от размера пор. Можно проводить фракционирование с заданной степенью дисперсности. Мембраны для ультрафильтрации изготавливаются из омыленного ацетата. Они чувствительны к температуре, при увел. Т с 15-до-70 степень задерживания сульфитного щелока увеличивается с 55- до -92%. Меняя t можно проводить фракционирование ЛСФО. Осаждаются ЛСФО из щелока различными органическими растворителями (ацетон, бутанол, пропанол). Концентрирование ЛСФО осуществляется ультрафильтрацией и на многокорпусных вакуум аппаратах, в которых 3-4 аппарата под вакуумом и столько же под давлением.

ПРЯМОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ХИМ ПЕРЕРАБОТКА ЛСФО

1. в качестве связующего в литейном производстве.

2. в качестве пластификаторов. При введении ЛСФО они сорбируются на поверхности зерен и замедляют рост кристаллов. Это приводит к плотной упаковке и как следствие повышение прочности образующегося монолита. Дозировка по сухому в-ву 2-3кг на 1тонну.

3. Биостимулятор подсочки (улучшается выделение живицы).

4. Использование в качестве дубителей, с 1891г. обязательным условием для получения качественных дубителей является очистка от ЛСФО, от органических и минеральных примесей (от ионов Са и Fe). Для удаления проводят обработку Н₂SO₄.

Отделение органических в-в проводят экстракцией и ультрафильтрацией. Действие их как дубителей проявляется в способности выводить белки из шкуры животных. Это же св-во используется: в качестве коагулянта белка, для очистки стоков, т.к. ЛСФО способны осаждать протеин из стоков. Образующиеся хлопья нейтрализуют флотацией. Всплывающий слой на поверхности нейтрализуют известью, обработка паром при этом происходит коагуляция белка. Обезвреживают с помощью ультрафильтрации и центрифугирование. Полученный концентрат высушивают до 10% влажности. Продукт содержит протеина 46, жиров 10, углеводов 70.

52. Пиролиз древесины

Пиролиз основан на способности комплекса органических в-в разлагаться на более простые без доступа воздуха под воздействием высокой температуры. В результате этого процесса получается тв., жид. и газообразные продукты. Процесс пиролиза осуществляется в спец. аппаратах – ретортах. Их подразделяют по принципу действия на: периодические, непрерывные и полунепрерывные и по принципу обогрева: с наружным и внутренним обогревом. Наиболее распространены реторты полунепрерывного действия, которые загружают периодически через определенные промежутки времени, отбор парогазовой смеси ведется непрерывно. В аппаратах с наружным обогревом подвод тепла к древесине осуществляется через железные стенки реторты горячими дымовыми газами. В аппаратах с внутренним обогревом теплоноситель (горячие топочные газы) принудительно подается внутрь аппарата. Концентрация продуктов разложения в 6-10 раз меньше, чем при наружном обогреве. Тв-ым продуктом пиролиза является древесный уголь, остающийся в реторте после осуществления пиролиза. Жид-ие и газообразные продукты выделяются совместно в виде сложной парогаз. смеси, которая при последующем разложении разделяется на жидкий конденсат (жижку) и неконденсируемые газы. Древесный уголь получают при Т=400-600^оС. Чем выше Т, тем больше углеродов в угле (при Т=400^оС – 80%, при Т=500^оС – 89%, при Т=600^оС – 92%, при Т=1000^оС – 97%), но выход угля ниже. Важнейшим продуктом пиролиза является уксусная кислота. Получают ледяную, пищевую и реактивную. Пищевую получают только в лесохим. промышленности. Уксусную кислоту применяют для получения эфиров этилацетатов, бутилацетатов и эфиров Ц. Отстойную и растворимую смолу перерабатывают, получают масла для флотации цветных металлов, высокого качества бензина, для регулирования степени полимеризации каучука. Из растворимой смолы получают крепители и фенолы, которые применяются в производстве гербицидов, фенолоформальдегидной смолы (ФФС) и др. Спиртовые продукты – смесь легкокипящих растворителей, отгоняемых из жижки (СН₃ОН, С₂Н₅ОН, альдегиды, кетоны). Сырьем для пиролиза является специально заготовленная технологическая древесина – поленья длиной 1 м, можно использовать и отходы деревообрабатывающей промышленности. Процесс пиролиза древесины разделяется условно на 4 стадии:

1)Сушка древесины при Т=150-275^оС сопровождается главным образом потерей воды, хим. состав практически не изменяется. Сушка осуществляется за счет подвода тепла из вне.

2)Начало распада древесины и изменение ее хим состава при 150-275^оС и сопровождается разложением менее стойких в-в за счет подвода тепла из вне.

3)Образование, испарение и возгонка основного количества продукта разложения древесины при275-610^оС. Выделяется СО, СО₂ , уксусная кислота, карбонильные соединения. Процесс экзотермический – начинается удаление смолы.

4)Прокаливание – за счет дополнительного подвода тепла извне. В этот период выделяется и удаляется тяжелая смола, СО_2, СО и УВ. Остаток древесный уголь. В действительности эти стадии не разграничиваются. Выход продукта пиролиза зависит от Т процесса и его продолжительности. Реторта – стальной цилиндрический аппарат, толщина стенки 14 мм, высота 24 м. В верхней части имеет загрузочное устройство для загрузки древесины, нижняя часть конусная – для выгрузки угля.

53. Термичес разложение др-ны. Хар-ка продуктов пиролиза.

Пиролиз(П) основан на способности комплекса орг. в-в разлагаться на более простые без доступа воздуха под действ.высокой t.В результате получ. тв., жид. и газ. прод.Сырье для П- спец. заготов. технологич. древесина(поленья =1м),отходы дере-вообрабат. пром-ти.

Процесс П условно делят на 4 стадии:

1-сушка древесины,t=120-150 оС.Происход.потеря воды, хим.состав древесины практич.не измен.Сушка осущ.за счет подвода тепла из вне.

Дата добавления: 2015-07-08