13. Техн. Схема гид-го отделения.

Основная задача гид-го отделения - получение раствора моносахаридов в разбавленной серной кислоте в результате проведения перколяционного гидролиза растительного сырья. Технологическая схема гидролизного отделения должна обеспечивать выполнение следующих основных операций: загрузка сырья с одн-ой подачей варочной к-ты; нагрев воды или варочной смеси до температуры гидролиза со сдувкой воздуха и неконд-ся газов; собственно перколяция, промывка Л, отжим, удаление(выстрел) Л и осмотр г/а. Сырье подается ленточным конвейером и загружаются через воронку в верхнюю горловину г/а. Для повышения плотности загрузки сырья и его пропитки одновременно с сырьем подается нагретый до 80—90°С 0,5—0,8 %-ный р-р Н₂SO₄. На загрузку используют воду после решофера третьей ступени испарения или лютер фурфурольной колонны. Концентрированную кислоту из мерника плунжерным насосом через обратный клапан подают в угловой смеситель на верхнем конусе г/а, где она разбавляется горячей водой до требуемой концентрации. Нагрев воды, направляемой на гидролиз, осуществляют в пароструйном водоподогревателе. Вода в этом аппарате нагревается за счет конденсации пара в струе жидкости Для нагрева воды целесообразно применять перегретый пар с высокими параметрами (температура 400°С, избыточное давление 1,7 МПа) Отбираемый гидролизат температурой 170—180°С направляется в общий коллектор и охлаждается путем самоиспарения в последовательно соединенных испарителях в которых поддерживаются следующие параметры: 1 ступень—0,5 МПа, 151^оС; II ступень— 0,28 МПа, 130°С; III ступень— 0,12 МПа, 104°С. Стальные испарители гидролизата футерованы изнутри кислотостойкой плиткой. В зависимости от мощности предприятия, а следовательно, и от объема жидкостного потока гидролизата устанавливают испарители различного объема: от 5 до 20 м С целью унификации оборудования целесообразно в качестве основных выбирать испарители 5-20МПа. При испарении гидролизата в пары переходит около 50 % фурфурола от исходного содержания, а также другие летучие примеси, что повышает доброкачественность гидролизата. Однако эксплуатация пластинчатых решоферов на первой ступени испарения при давлении около 0,5 МПа затруднена из-за частых разрывов резиновых прокладок между пластинами. В сборнике собирается фурфуролсодержащий конденсат, выход которого 10—12 % от количества гидролизата, концентрация фурфурола 0,30—0,35 % Таким образом, решоферно-испарительный узел обеспечивает: охлаждение гидролизата со 170—180 ºС до 98—102 ºС, рациональное теплоиспользование гидролизата путем нагрева воды, направляемой на гидролиз, до 130—140 °С. Выгрузка твердого остатка после гидролиза — технического лигнина, производится в циклон (сцежу). Назначение циклона — отделение паров, образующихся в результате самоиспарения жидкости при снижении давления до атмосферного, от технического лигнина. Лигнин по выдувной трубе направляется в сцежу по касательной к ее поперечному сечению; образующиеся пары сбрасываются в атмосферу, лигнин собирается в нижней части циклона и с помощью выгребного механизма подается в автотранспорт или на конвейеры для последующего использования.

1-напорный бак Н₂SO₄ к,2-мерник,3-фильтр,4-плунжерный насос,5-г/а непр-го действия,6-пароструйный водонагреватель,7,8,9-испарители I,II,III ступени,10-инвертор,11,12,13-решоферы I,II,III ступени,14-испаритель конденсата,15-бак обор воды,16-насос выс Р,17-ц/сцежа.

14. Тех-ие операции ПГ. Пр-сы, протек. при гид-зе.

Тех. режим гидролиза включает хар-ку знач. основных регулируемых параметров процесса по стадиям, из которых складывается оборот ГА. Основные стадии:

Загрузка сырья. Для повышения производительности ГА необходимо обеспечить при загрузке сырья его максимальную плотность. Плотность загрузки определяется величиной насыпной массы, которая зависит от гранулометрического состава сырья, его влажности и породного состава, так как плотность древесины различных пород значительно от­личается. Плотность загрузки сырья в гидролизаппарат заметно возрастает при использовании циркуляционного метода уплотнения сырья. По этому методу в процессе загрузки варочная кислота многократно циркулирует по замкнутому контуру: подача в верхнюю часть аппарата, отбор через нижний фильтр, подача насосом на загрузку. Температуру циркуляционной жидкости следует поддерживать около 90—98 °С. Для поддержания такой температуры в циркуляционный контур включают теплообменник, обогреваемый паром.

Прогрев сырья. Сырье до температуры реакции прогревают путем подачи острого пара температурой 200—210^оС в нижнюю часть гидролизаппарата в течение 30—50 мин. Прогрев должен обеспечить равномерное повышение температуры по высоте и сечению гидролизаппарата. При прогреве подача кислоты в аппарат и отбор гидролизата не производятся. Через сдувочный коллектор проводится 1—2 сдувки по 3—5 мин при давлении 0,3 МПа для удаления воздуха и других неконденсирующихся газов. При сдувке удаляются также пары воды, фурфурола, терпенов (при переработке хвойного сырья) и других летучих примесей. В процессе прогрева сырья завершается процесс его пропитки раствором катализатора и в значительной степени проходит гидролиз легкогидролизуемых полисахаридов.

Перколяционная стадия процесса. Оптим. техн-ий режим гид-за должен обеспечить получение максимального выхода моносахаридов из гидролизуемого сырья с учетом экономической эффективности производства..

При выборе технологических режимов перколяционного гидролиза учитывают профиль предприятия, который определяется основной выпускаемой товарной продукцией.В дрожжевом производстве требуется получение гидролизатов с высокой доброкачественностью и минимальным содержанием примесей, ингибирующих ферментационные процессы. Концентрация сахара в гидролизе (2,5—3 % общих РВ) не является лимитирующим фактором, так как в процессе подготовки к биохимической переработке среда разбавляется водой 2 раза. В связи с этим в дрожжевом производстве применяется сравнительно мягкий технологический режим прогрева сырья и гидролиза при отборе гидролизата в количестве 16—-18 гидромодулей.

На экономику спиртового производства заметное влияние оказывает расход пара на ректификационное выделение и концентрирование этанола. В связи с этим необходимо обеспечить при гидролизе наиболее высокую концентрацию сахаров в гидролизате (3,3—3,8 % РВ), и, следовательно, этанола в бражке. Концентрация РВ в гидролизате возрастает при уменьшении гидромодуля до 12—14; для форсирования про­цесса гидролиз осуществляют при более жестких параметрах по температуре и давлению. Спиртообразующие дрожжи лучше адаптируются к повышенному содержанию продуктов деструкции моносахаридов по сравнению с аспорогенными дрожжами дрожжевого производства.

Гидролиз трудногидролизуемых полисахаридов при перко-ляции не доводят до конца; в техническом лигнине содержится 15—25 % непрогидролизованных полисахаридов. При более глубоком гидролизе получают очень разбавленные гидролизаты; в результате потери физической структуры сырья затрудняется проведение последующих стадий промывки лигнина и отжима гидролизата.

Промывку твердого остатка водой проводят после завершения перколяционной стадии процесса. При промывке прекращают подачу в смеситель концентрированной H₂SO₄; цель операции — сокращение потерь моносахаридов с лигнином путем их отмывки водой.

При отжиме гид-та и промывных вод подача воды не производится, гидролизат отбирается через фильтрующие устройства до достижения остаточного давления в аппарате 0,6-0,7 МПа.

С целью повышения концентрации сахара в гидролизате на предприятиях спиртового профиля применяли режимы гидролиза с использованием «хвостового» гидролизата, получаемого при отжиме , для загрузки сырья в другие г\а.

15. Способы удаления лигнина из ГА.Удаление лигнина осущ уменьш давления от 7 атм до 1 атм за счет выдувания в циклон-сцежу. В рез-те резкого ументш давления имеет место вскипание воды, и образующийся пар разрыв плотную массу влажного лигнина и парожидкостная смесь направл в циклон для отделения от пара. Перспективным м.б. удаление лигнины в виде пульпы. По окончании перколяции прекращ выдача гидролизата и делается сдувка паров до давления 0,2-0,3 МПа. Лигниновая пульпа под этим давлением вдувается в спец выдувной резервуар, кот представл собой гермитич емкость расчит на работу по давлением 0,45 МПА, им перемешивающий мех-м. После приема пульпы подается необх кол-во воды для охлаждения до 80-85 и одноврем осущ экстракция сахаров из лигнина. Пары самоиспарения улавливаются и направл в сборник ФСК. Из выдувного резервуара лигнина подается в сборник-мешалку и далее в напорный бак. Пульпа из бака подается на ленточный вакуум-фильтр для обезвоживания. Пульпа облад дост-но хорошей текучестью при содерж СВ менее 150 г/л. На ленточных фильтрах лигнопульпа фильтруется при содерж СВ 120 г/л . Ленточный вакуум-фильтр им 2 зоны фильтрации. На 1-ой идет отделение фильтрата, на 2-0й промывка обезвоженного Л водой. Фильтрат после 5 поступ в сб вар-ой смеси и далее на загрузку и 1-ую перк-ию при 2-ух ст г-зе. Достоинство метода: нету стадии промывки лигнины и отжима, а они явл нежелательными гидродинамическими факторами процесса; не происх образ остатков лигнины в нижней части ГА; производительность гидролизного отделения повыш на 25%; искл выброс ПГС в атмосферу. Полномасштабному применению этого способа препятствует процесс обезвоживания лигнины, что не дост-но отр-но аппаратурно.1-г/а,2-выдувной резервуар,3-сб пульп,4-напорный бак,5-лент вакуум-фильтр,6-сб фильтрата,7-сб оборотной воды.