Переработка жижки путем нейтрализации (спиртопорошковый метод)

Это наиболее старый метод переработки жижки, встречаю­щийся в настоящее время лишь на небольших сухоперегонных заводах. Пользуясь им, из жижки получают нерастворимую (отстойную) и, очень часток растворимую (кубовую) смолу, дре — весноспиртовые продукты (метиловый спирт, эфиры, кетоны, альдегиды и другие легколетучие вещества) и уксуснокальцие — вый порошок (кальциевые соли уксусной кислоты и ее гомоло­гов с органическими и минеральными примесями). Модифика­цию этого метода успешно применяют для улавливания уксус­ной кислоты и смолы из парогазовой смеси при газификации древесины, углежжении в печи системы В. Н. Козлова и сжига­нии древесины в топке-генераторе ЦКТИ системы В. В. Поме­ранцева. В последних трех случаях, вследствие сильного разбав­ления парогазовой смеси, спиртовые продукты не улавливают. При сухой перегонке древесины в ретортах с внешним обогревом жижка получается с довольно большим содержанием спиртов. Перевод кислот, содержащихся в такой жижке, в кальциевые соли с одновременной, предварительной или последующей от­гонкой древесноспиртовых продуктов собственно и называется спиртопорошковым методом переработки жижки.

Образование кальциевой соли уксусной кислоты происходит в результате взаимодействия уксусной кислоты и гидрата окиси кальция:

2СН3 СООН + Са (ОН)2 = (СН3 СОО)2 Са + 2Н20.

Гомологи уксусной кислоты с гидратом окиси кальция дают кальциевые соли соответствующих кислот. .

Основными операциями технологического процесса перера­ботки жижки спиртопорошковым методом являются: отстаива­ние жижки для отделения от нерастворимой смолы, приготовле­ние известкового молока, нейтрализация жижки и отстаивание ее от шлама, отгонка древесного спирта-сырца, упаривание от­стоявшегося раствора уксуснокальциевой соли, сушка упарен­ного раствора, очистка и ректификация спирта-сырца. Следует заметить, что за последнее время мелкие сухоперегонные заводы часто спирт-сырец не вырабатывают из-за отсутствия сбыта.

Отстаивание жижки’

Жижку отстаивают для отделения нерастворимой смолы, если она не была выделена из парогазовой смеси. Отстаивают ее в деревянных баках, соединенных в батарею последователь­но. Основное количество нерастворимой смолы оседает в первых двух баках, полнота отделения ее находится в прямой зависи­мости от продолжительности отстаивания, а скорость отстаива­ния— от температуры. Однако увеличение продолжительности отстаивания требует больших емкостей, а при повышении тем­пературы возрастает потеря летучих веществ из жижки. Прак­тически отстаивание жижки ведут при температуре J0—15° в те­чение 2—3 суток.

Смолу, осевшую на дно, и отстоявшуюся жижку перераба­тывают раздельно.

Приготовление известкового молока и нейтрализация жижки

Для приготовления известкового молока требуется жженая известь и вода. Жженую известь получают обжигом известняка, который состоит главным образом из углекислого кальция СаСОз. Основной и активной частью жженой извести является окись кальция СаО, в качестве примесей в ней содержатся пе­сок, глина, известняк и другие вещества.

При взаимодействии жженой извести с водой образуется га­шеная известь (гидрат окиси кальция)

СаО + Н20 = Са (ОН)2.

Разбавление гашеной извести дает известковое молоко, пред­ставляющее собой довольно стойкую суспензию гидрата окиси кальция в воде. Весь процесс протекает с выделением значитель­ного количества тепла. Практически куски жженой извести всы­пают в бак с водой и тщательно перемешивают мешалкой, полу­ченную суспензию очищают от грубых механических примесей. Содержание окиси кальция в известковом молоке, применяемом для нейтрализации жижки, составляет около 115 г в 1л.

Нейтрализуют жижку способом холодного или горячего на­сыщения. Самым простым является способ холодного насыще­ния жижки, отстоявшейся от нерастворимой смолы, но не осво­божденной от растворимой.

По этому способу жижку, отстоявшуюся от нерастворимой смолы, нейтрализуют до слабощелочной реакции кусковой (жже­ная) или кашицеобразной (гашеная) известью, которую подают небольшими порциями при тщательном перемешивании. Непол­ная нейтрализация жижки приводит к потерям кислоты и кор­розии аппаратуры, а перещелачивание ее повышает содержание свободной извести и соответственно уменьшает содержание ук­суснокислого кальция в уксуснокальциевом порошке. Нейтрали­зованную жижку отстаивают, наверх всплывает некоторое коли­чество смолы, вниз опускается шлам (механические примеси).

Смолу снимают ковшом, осветленную нейтрализованную жижку сливают в сборник, а шлам промывают водой и удаляют из цеха. Промывную воду присоединяют к осветленной нейтрали­зованной жижке, помещаемой в куб для отгонки спирта-сырца.

В кубе после перегонки остается раствор уксуснокальциевой соли, который упаривают в коробке и сушат на плитах горячими дымовыми газами. Выделяющиеся при выпарке и сушке водяные пары уходят в атмосферу. Конечным продуктом сушки является черный уксуснокальциевый порошок с содержанием 60—70% безводного уксуснокислого кальция, считая на безводный по­рошок.

Спирт-сырец, если его вырабатывают, в последующем под­вергают очистке и ректификации.

Несколько улучшенны/М является способ холодного насыще­ния жижки, освобожденной и от растворимой смолы. Последнюю удаляют путем перегонки жижки до ее нейтрализации или путем промывки обесспиртованного раствора уксуснокальциевой соли, промытой отстойной смолой. В первом случае получается серый уксуснокальциевый порошок с содержанием 78—85% безводного уксуснокислого кальция, считая на безводный порошок; во вто­ром случае — сероватый порошок с содержанием до 75% уксус­нокислого кальция.

Способ холодного насыщения в том или ином виде приме­няется лишь на мелких заводах сухой перегонки дерева.

Более совершенным является способ горячего насы­щения, встречающийся на сухоперегонных заводах малой и средней производительности. По этому способу жижку после отстаивания перегоняют в кубе-испарителе. Образующиеся пары легколетучих веществ (спирты, эфиры, кетоны, альдегиды), кислот и воды пропускают через слой известкового молока в од­ном или двух насытителях, в которых кислоты нейтрализуются, а остальные пары проходят в холодильник и конденсируются. В перегонном аппарате остается растворимая смола, которую выводят в сборник. Процесс перегонки и нейтрализации заклю­чается в следующем: отстоявшуюся жижку переливают в куб — испаритель, из него пары отводят в первый насытитель. В насы — тителе кислые пары барботируют через слой известкового молока высотой до 35 см, где почти полностью нейтрализуются. Обра­зуется раствор уксуснокальциевой соли. Его спускают в сборник и в течение суток отстаивают от механических примесей. Для полноты нейтрализации пары из первого насытителя можно про­пустить через второй насытитель, который (для удобства рабо­ты) соединен также с кубом-испарителем. Пары из насытителя (второго или первого) конденсируются в холодильнике, полу­ченный спирт-сырец отводят в сборник. Чтобы повысить кре­пость спирта-сырца, практически отбирают конденсат при отгон­ке первых 30% жижки, а остальные пары выпускают в атмос­феру. Получаемый сырец содержит 6—10% (объемн.) спирта. Раствора с содержанием 20—25% уксуснокислого кальция полу­чается около 65% от веса жижки. Растворимой смолы, влаж­ностью около 30% и кислотностью до 10%, получается примерно 7% от веса жижки.

Сложные эфиры, содержащиеся в жижке, могут быть исполь­зованы в качестве растворителя, но при барботировании их па­ров через известковое молоко в насытителях они омыляются, выделяя соответствующие спирты и кислоты. Если требуется сохранить эти эфиры, то трехкубовый аппарат снабжают дефлег­матором. Через него в начале перегонки пропускают пары из куба-испарителя и медленно отбирают так называемый кислый спирт-сырец, имеющий в своем составе не только спирты и эфи­ры, но и некоторое количество кислоты (до 2%). Как только Пробы кислого спирта с 15%-ным раствором поваренной соли перестанут давать всплываемые масла (эфиры), отбор кислого спирта прекращают и пары из куба-испарителя направляют в насытитель. Дальнейший процесс описан выше. Выход кислого спирта крепостью 10—15% (объемных) равен 5—8% от веса жижки.

Упаривание раствора уксуснокальциевой соли и сушка упаренного раствора

Отстоявшийся раствор уксуснокальциевой соли в простейшем случае упаривают в чаше до кашицеобразного состояния (при этом концентрация уксуснокислого кальция достигает 40—55%) и сушат на плитах при температуре не выше 120—130° до влаж­ности 6%- Высушенный порошок упаковывают в рогожные кули или бумажные мешки. Обогревают чаши глухим паром, а пли­ты— отходящими дымовыми газами. Выпарные чаши, как и пли­ты, просты по устройству, но малопроизводительны и создают тяжелые условия для работы. К тому же выпарные чаши тре­буют большого расхода пара.

Более совершенным является упаривание раствора в трех — корпусном вакуум-выпарном аппарате до концентрации сухих веществ 30—32%, при которой уксуснокислый кальций. еще не кристаллизуется. Дальше раствор концентрируют на барабан­ных сушилках до пастообразного состояния, когда содержание влаги составляет 45—50%. Сушат пасту на вертикальных лен­точных сушилках до влажности 6—14%.

Упомянутый здесь вакуум-выпарной аппарат имеет много общего с применяемым для обессмоливания обесспиртованной жижки, который описан ниже.

Барабанная сушилка состоит из двух медленно вращающих­ся барабанов, частично погруженных в раствор. Барабаны обо­греваются насыщенным паром давлением 2—2,5 атм, наружная поверхность их смачивается слоем раствора уксуснокальциевой соли, успевающего за один оборот барабана упариться до пасто­образного состояния. Пары воды удаляются из помещения, а пастообразную массу снимают ножом, и она падает в бункер под сушилкой. Эту массу ленточным транспортером подают в смеситель и далее в загрузочный ящик вертикальной ленточ-. иой сушилки, состоящей из прямоугольной камеры, разделенной перегородками на секции, в которых по роликам движется сетка. В загрузочном ящике сетка захватывает в свои ячейки пасту и проходит с ней по сушильной камере навстречу дымовым газам, поступающим с температурой 200—250°. Высушенный уксуснокальциевый порошок вытряхивается из сетки на ленточ­ный транспортер и подается на упаковку. Сушилка снабжена вентилятором и циклоном для улавливания пыли из отходящих газов. Производительность такой сушилки 1,2 кг порошка в час на 1 м2 сетки. Следует заметить, что при углежжении и сжига­нии древесины в топке-генераторе порошок получают в пульве — ризационной сушилке (подовой или бесподовой) из раствора уксуснокальциевой соли, образуемого путем улавливания кисло­ты непосредственно из парогазовой смеси.

При переработке жижки спиртопорошковым методом выход серого порошка из 1 скл. м3 переугленных березовых дров со­ставляет 27—30 кг, а черного — 25—30 кг.

Очистка и ректификация спирта-сырца и кислого спирта

Для очистки и укрепления спирта-сырца и кислого спирта применяют ректификационные аппараты периодического дейст­вия. Спирт-сырец разгоняют на три фракции: головную, среднюю и хвостовую. Первая фракция, крепостью 60—70% (объемных), содержит главным образом эфиры, ацетон и небольшую часть метанола. Вторая фракция, крепостью 80—90%, в основном со­стоит из метанола и третья, крепостью 20—30%, преимуществен­но из спиртовых масел, метанола в ней немного. Аллиловые масла, содержащиеся в третьей фракции, неприятно пахнут и вредно влияют на зрение. Остаток от перегонки спускают из куба в канализацию, содержание спирта в нем составляет 5—15% от спирта, загруженного в куб. При повторной ректифи­кации полученные фракции разбавляют водой до крепости 20—30% (объемных), что облегчает выделение масел и улуч­шает отделение легкокипящих компонентов. В результате ректи­фикации этих раздавленных фракций получают легкие масла (эфиры); ацетонистый спирт крепостью 90—92% (объемных), содержащий не менее 55% ацетона; спирт крепостью 95—97% (объемных), содержащий 20—25% ацетона; укрепленный мета­нол крепостью 98,6—98,8% (объемных); аллиловый спирт кре­постью 40—50% (объемных). В кубовом остатке содержится 11 —13% спирта от загруженного на ректификацию. Этот спирт уходит в канализацию и является потерей в производстве.

При ректификации кислого спирта получают следующие фракции: эфирно-древесные масла (ЭДМ), содержащие не ме­нее 75% эфиров; растворитель ацетонометилацетат (АМА), со­держащий не менее 60% эфиров, в его состав входит метилаце — тат и небольшое количество ацетона; растворитель — легкие древесные масла (ЛДМ), состоящий из ацетона, метанола, метилацетата и других эфиров; укрепленный метанол; хвостовой погон, состоящий из смеси аллилового спирта, метанола и тяже­лых древесных масел.

На спиртопорошковых заводах выход спиртовых продуктов (в 100%-ном выражении) составляет 7—& кг из 1 скл. м3 пере­угленных березовых дров. Его можно увеличить путем умень­шения потерь.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв