ТЕХНОЛОГИЯ ПИРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Аппараты для разложения древесноуксусного порошка

Древесноуксусный порошок перерабатывают на уксусную кислоту в аппаратах периодического и непрерывного действия.

Аппарат периодического действия. Аппарат пе­риодического действия (рис. 104) состоит из чугунного корпуса 1. Внутренний диаметр его — 2,37 м, высота — 0,85 м, геометриче­ский объем — 3,85 м3, полезный объем — 3,40 м3, вес загрузки — от 1100 до 1200 кг древесноуксусного порошка. Крышка 2 массив­ная, чугунная, футерованная снизу кислотоупорными плитками. На дне и боковой поверхности корпуса 1 имеется паровая рубаш­ка 3 для обогрева аппарата водяным паром давлением 5 атм, пе­регретым до 210—220°. Поверхность нагрева равна 9,5 м2. В крыш­ке— загрузочный люк, шпинтон 4 (ось мешалки), опирающийся на подпятник на дне корпуса, штуцер 5 для ввода серной кислоты, штуцер для ввода водяного острого пара и отверстие для паров уксусной кислоты-сырца (для отвода в стояк). Внутри корпуса шпинтон несет две тумбы с квадратными стержнями, к которым прикреплены нижние скребки 6 для очистки от окшары дна, и боко­вые скребки 7 для очистки боков корпуса. Мешалка делает четыре оборота в минуту.

Наверху на шпинтоне закреплена большая зубчатая кониче­ская шестерня 8; она сцеплена с малой зубчатой конической шес­терней 9 на горизонтальном валу 10, проходящем через массивную скобу И. Через эту скобу проходит верхний конец шпинтона 4. Вал 10 несет на другом конце большую цилиндрическую шестер­ню 12, сцепленную с малой цилиндрической шестерней, сидящей па отдельном валу, укрепленном на стойках, а на другом конце этого вала установлен рабочий и холостой шкив 13 для ременной передачи от настенной трансмиссии, работающей от электродви­гателя. На вращение мешалки требуется 5 л. с. (3,68 квт).

Схема переработки порошка на аппарате периодического дей­ствия изображена на рис. 105.

Серную кислоту из цистерны центробежным насосом 1 подают в два напорных бака 2 и 3, из которых она самотеком поступает в мерник 4, а из него спускается в ПДА 5. В этот же аппарат че­рез загрузочный люк на крышке его загружается вручную дре­весноуксусный порошок; окшару выгружают из него в вагонетку через боковой выгрузочный люк и отвозят в отвал. Пары уксусной кислоты-сырца уходят из аппарата через стояк и перекидную трубу в змеевиковый конденсатор 6 с площадью охлаждения 6 м2. Конденсат — уксусная кислота-сырец стекает в мерник 7, а из

Него в сборный бак 8. Разрежение в аппаратах поддерживается паровым эжектором 10, который дает разрежение в 20—25 мм (рт. ст. Конденсат из него поступает в приемник 9, откуда уходит в канализацию. Газы (воздух в начале оборота аппарата) эжек­тор через приемник 9 выбрасывает по трубопроводу наружу.

После наружного и внутреннего осмотра аппарата и устране­ния мелких дефектов пускают в ход мешалку и начинают загру­жать древесноуксусный порошок. Загрузив часть порошка, пус­кают серную кислоту в количестве приблизительно 15—25% от V общего количества потребной серной кислоты и пускают в ход эжектор. По загрузке всей массы порошка люк закрывают, пус­кают пар в паровые рубашки и продолжают спускать остальное количество серной кислоты в течение 15—20 мин. при работе на газогенераторном и печном порошке, или 1—1,5 часа, при работе на кустарном или сером порошке.

После спуска расчетного количества серной кислоты закры­вают вентиль на трубопроводе для подачи серной кислоты.

Количество серной кислоты подсчитывают по уравнению:

Са(СН3СОО)2 + H2SO4 — CaSO< - f - 2СН3СООН (146)

С учетом процентного содержания Са(СН3СОО)2 в древесно- уксуспом порошке, H2S04 в серной кислоте и учитывая избыток

H2SC>4, равный 37%, чтобы избежать «замерзания» реагирующей массы в аппарате. Избыток серной кислоты при кустарном и сером порошке—от 25 до 30%, при печном — 35% и при газогенера­торном— 40%. Если в древесноуксусном порошке 60% Са(СН3СОО)2, а в серной кислоте 92% H2S04, то на 1200 кг по­рошка надо взять серной кислоты 773 кг.

В процессе разложения древесноуксусного порошка серной кислотой в аппарате периодического действия наблюдаются три периода.

В первый период выделяется значительное количество теплоты и при наличии большого количества серной кислоты реагирующая масса принимает жидкую консистенцию, вследствие чего она легко перемешивается.

В этот период, при слишком быстром спуске серной кислоты, в особенности если порошок с большим содержанием смол и фср - миата кальция, и при слишком сильном нагреве, возможно силь­ное вспенивание реакционной массы в аппарате, что может вы­звать переброс ее через стояк в конденсатор.

Во второй период благодаря интенсивному разложению по­рошка и отгонке уксусной кислоты-сырца реакционная масса становится более густой и работа мешалки затрудняется.

В этом периоде возможно «замерзание» реакционной массы, т. е. превращение ее в сплошную твердую массу. Такое «замерза­ние» может произойти вследствие того, что образовавшийся сер­нокислый кальций, будучи нагрет до 150—180°, приобретает спо­собность присоединения двух молекул воды к одной молекуле CaS04 с образованием сплошной массы.

Если в этот момент в реагирующей массе содержится слишком мало H2S04, которая препятствует такому присоединению воды, то неизбежно «замерзание» массы. Поэтому берут избыток серной кислоты по отношению к теоретически необходимому количеству. Этот избыток должен быть тем больше, чем больше смолистых веществ в древесноуксусном порошке, так как серная кислота, действуя на смолистые вещества, частично подвергается раскисле­нию.

В третий период реакционная масса в аппарате подсыхает и становится сыпучей, вследствие чего перемешивание ее облег­чается.

Выделение уксусной кислоты-сырца идет неравномерно. В на­чале гонки оно возрастает, через час после начала гонки дости­гает максимума (300—400 кг/час), а затем падает, составляя под конец 15—20 кг/час.

ПДА останавливают, когда выделение конденсата уксусной кислоты-сырца ослабнет или вовсе прекратится, а проба реак­ционной массы окажется сухой, легко рассыпающейся.

Иногда для более полной отгонки уксусной кислоты в аппарат в конце третьего периода подают острый пар.

При необходимости! остановить аппарат прекращают пуск пара в паровую рубашку, мешалку не останавливают, ставят ва­гонетку у выгрузочного люка, открывают его и мешалка выбрасы­вает окшару в вагонетку, после чего мешалку останавливают. Затем осматривают аппарат, исправляют мелкие дефекты и тот­час же начинают новый оборот.

Работа ПДА при переработке черного порошка продолжается 5—6 часов, а на осмотр и: мелкий ремонт уходит 40 imhh. При пе­реработке газогенераторного' порошка на работу уходит 6—7 ча­сов, а на осмотр и ремонт — 45 мин.

На 1 т 100%-ной уксусной кислоты в уксусной кислоте-сырце требуется 2,411 т порошка, полученного от заводов промкоопера­ции, 2,511 т газогенераторного порошка и 2,863 т печного по­рошка.

По теоретическому расчету достаточно было бы 2,194 т по­рошка промкооперации, так как потери составляют 0,217 т или 10% загрузки. 2% этого количества теряются с окшарой, 4%— от побочных реакций и разложения гомологов уксусной кислоты, I % — от негерметичности аппаратуры, 3 % — в вакуумлинию.

При разложении газогенераторного порошка потери составля­ют 18%, так как в порошке содержится много муравьиной кис­лоты.

Расход водяного пара при давлении 5 атм и при перегреве до 210—220°, составляет 4,6—7,0 т кислоты.

На 1 т 100%-ной уксусной кислоты в товарной уксусной кис­лоте при переработке древесноуксусного порошка заводов пром­кооперации и газогенераторного расходуется:

60%-го древесноуксусного порошка в т купоросного масла в пересчете на H2S04 В т

Электроэнергии в квтч......................................

Рабочей силы в человеко-часах...............................

Водяного пара в т.....................................................

Аппарат непрерывного действия. Древесноуксус­ный порошок на вагонетке подают к подъемнику I—2 (рис. 106), на котором его поднимают на верхнюю площадку. Здесь порошок перегружают в вагонетку 3, взвешивают на автоматических весах и по загрузочной трубе 4 отдельными порциями загружают в глав­ный аппарат 5. Одновременно с загрузкой порошка в аппарат из мерника 6 подают купоросное масло. В главном аппарате и в сле­дующих за ним аппаратах поддерживается разрежение вакуум - насосом.

Главный аппарат имеет паровую рубашку, центральный полы;"! вал. по которому идет пар. мешалку на этом валу со скребками, прилегающими к боковой стенке аппарата, входное отверстие для порошка, отверстие для купоросного масла, выходной штуцер для отвода паров уксусной кислоты-сырца на боковой стенке у одного конца и выходное отверстие — для окшары на днище на другом

Окшара поступает в бункер 7, а из него — в вагонетку 8, на которой ее отводят в отвал. Пары уксусной кислоты-сырца уходят в очиститель 9 со слоем воды, где задерживается пыль. 6—7% уксусной кислоты здесь же конденсируются и стекают в сборник для черной кислоты, а остальные пары поступают в конденса тор 10. Конденсат стекает в мерники 11 для уксусной кислоты, а пары уходят в абсорберы 12 и поглощаются противотоком воды. Полученная здесь уксусная кислота стекает в сборник. Далее пары промывают раствором соды (или известковым молоком) в трех скрубберах 13, после чего они поступают через ресивер в вакуум-насос. Уксусную кислоту-сырец из мерников подают в верхние сборники, затем подвергают ректификации в колонном аппарате. Очищенную уксусную кислоту собирают в баки.

Непрерывнодействующий аппарат дает в сутки 2,5 т уксусной кислоты в пересчете на 100%-ную. Он работает с применением купоросного масла. Уксусная кислота-сырец, получаемая в нем, содержит в среднем 70% СН3СООН.

На 1 т 100%-ной СН3СООН в товарной уксусной кислоте рас­ходуется 2,85 т 60%-ного древесноуксусного порошка; серной кис­лоты (купоросного масла с 92—96% H2S04, удельного веса 1,83—1,84) на 37% больше, чем требуется по теоретическому рас­чету, водяного пара — 6,25 т, воды на охлаждение — 35 м3, элек­троэнергии — 265 квтч, рабочей силы — 37 чел.-часов.

Выход уксусной кислоты на 10—15% ниже теоретического, главным образом вследствие разрушения муравьиной кислоты, а также других побочных реакций.

При концентрировании и очистке на 1 т 100%-ной СН3СООН в товарной эссенции (пищевой ледяной уксусной кислоте) рас­ходуется:

100%-ной уксусной кислоты в уксусной кислоте-

TOC o "1-3" h z Сырце вт. .................................................... 1,'3

Перманганата калия в т.............................. .... 0,028

Водяного пара вт................................................................. 5

Воды в м3 . . . ................................................ 30

Электроэнергии в квтч......................................................... 44

Основные недостатки способа получения уксусной кислоты из древесноуксусного порошка путем разложения серной кислотой таковы.

1. Большой расход серной кислоты, доходящий до избытка в 40% против теоретически потребило для разложения Са(СН3СОО)г, вызываемый необходимостью избежать замерза­ния реакционной массы.

2. Значительный расход энергии на перемешивание реакцион­ной массы при неблагоприятных условиях работы мешалок, вследствие чего продолжительность срока службы их незначи­тельная.

3. Вследствие увеличивающегося отложения окшары на стен­ках обогревательной камеры по мере отгонки уксусной кислоты, общий коэффициент теплопрохождения и производительность ап­парата постепенно уменьшаются, расход пара увеличивается и в конце операции доходит до 15 кг на 1 кг отгоняемой жидко­сти— сырца, вместо 0,8—1 кг в начале операции.

4. Излишний расход электроэнергии на создание в аппарате вакуума и излишняя, вследствие этого, потеря уксусной кислоты с неконденсирующимися газами.

5. Процесс разложения порошка приходится вести при высо­кой температуре, в избытке серной кислоты, что вызывает обра­зование из смолистых веществ порошка новых продуктов, зна­чительно ухудшающих качество кислоты-сырца.