Лабораторные опыты экстракции газогенераторной жижки этилацетатом
Для определения возможности использования газогенераторных конденсатов в химическом цехе завода, перерабатывающем продукты пиролиза древесины в вертикальных ретортах, были проведены лабораторные исследования по экстракции газогенераторной жижки этилацетатом.
Для проведения опытов использовались березовая газогенераторная жижка из газогенераторной установки ЛТА, амзинская производственная сухоперегонная обесспиртованная жижка и смесь их в весовом отношении 1:1. Характеристика сырья приведена в табл. 145.
Таблица 145
| Образец жижки | Летучие кислоты (в пересчёте на уксусные) | Растворимая смола, % | Метиловый спирт, % | Удельный вес при 20° |
|---|---|---|---|---|
| Амзинская сухоперегонная обесспиртованная | 9,4 | 6,9 | 0,33 | 1,039 |
| Газогенераторная с установки ЛТА | 14,6 | 30,0 | 0,91 | 1,126 |
| Смесь 1:1 | 12,2 | 19,0 | 0,69 | 1,087 |
Экстракция уксусной кислоты производилась в лабораторной непрерывно действующей установке. Экстрактором служила стеклянная трубка длиной 1800 мм, диаметром 28 мм, набитая мелким стеклом с частицами размером от 1 до 3 мм. Высота слоя жижки в экстракторе во время опытов равнялась примерно 1200 мм. Количество подаваемой в экстрактор жижки 1 мл/мин, а эфира 3 мл/мин.
В табл. 146 наглядно показано влияние происхождения жижки на степень растворимости в эфире её составных частей. Газогенераторной жижки растворялось в этилацетате 61%, а сухоперегонной почти в 2 раза меньше (34%). Растворимость смеси занимала практически среднее положение.
Таблица 146
| Показатели | Образец жижки | ||
|---|---|---|---|
| сухоперегонная амзинская обесспитрованная (опыт 1) |
газогенераторная с установки ЛТА (опыт 2) |
смесь 1:1 (опыт 3) |
|
| Количество использованной жижки, г | 500 (100%) |
1000 (100%) |
1000 (100%) |
| Количество обработанной жижки, г | 332 (66%) |
390 (39%) |
500 (50%) |
| Степень извлечения кислоты при экстракции, % | 95 | 95 | 95 |
| Степень растворения воды в эфире при экстракции, % | 24 | 49 | 38 |
| Степень извлечения растворимой смолы при экстракции, % | 54,6 | 65 | 62 |
Содержание в эфирокислоте основных составляющих жижки приведено в табл. 147.
Таблица 147
| Продукты, содержащиеся в эфирокислоте | Для сухоперегонной жижки | Для газогенераторной жижки | Для смеси 1:1 |
|---|---|---|---|
| Летучие кислоты, в пересчёте на уксусную) | 3,4 | 5,2 | 4,4 |
| Смола | 1,4 | 7,4 | 4,4 |
| Вода | 7,5 | 9,9 | 9,6 |
Характеристика отработанной жижки и черной кислоты приведена в табл. 148.
Таблица 148
| Опыт | Образцы жижки | Содержание в отработанной жижке | Содержание в чёрной кислоте | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| летучих кислот, % | раство- римой смолы, % |
удельный вес при 20° | летучих кислот, % | раство- римой смолы, % |
удельный вес при 20° | ||
| 1 | Сухоперегонная амзинская обесспиртованная | 0,73 | 4,70 | 1,019 | 40,0 | 3,7 | 56,3 |
| 2 | Газогенераторная с установки ЛТА | 1,92 | 27,0 | 1,103 | 30,0 | 9,7 | 60,3 |
| 3 | Смесь 1:1 | 1,20 | 14,4 | 1,056 | 30,2 | 9,6 | 60,2 |
Кислотность отработанной жижки получалась выше, чем в производственной жижке Амзинского завода, которая обычно равна 0,4%. Очевидно, повышенное содержание растворимой смолы препятствует переходу кислоты в эфир, хотя относительная степень извлечения её во всех опытах равнялась 95%.
Черная кислота, получаемая в химическом цехе Амзинского завода методом экстракции этилацетатом из необессмоленной жижки, по составу довольно близка к той, которая была получена на лабораторной установке. В лабораторных условиях заметно увеличено содержание смолы (3,7% вместо 1,2 — 1,5%) для производственной черной кислоты), что можно объяснить несовершенством лабораторных опытов.
Относительное понижение кислотности черной кислоты в опытах 1 и 2 объясняется главным образом тем, что по сравнению с сухоперегонной газогенераторная растворимая смола в значительно большем количестве переходит в эфирокислоту. Так, из опыта с газогенераторной жижкой видно, что на I часть летучих кислот, содержащихся в черной кислоте, приходится 2 части смолы. В черной кислоте, полученной из сухоперегонной жижки, на 1 часть летучих кислот приходится, смолы значительно меньше — 1,4 части.
Состав растворенной в эфире части жижки для различных образцов различен (табл. 149).
Таблица 149
| Продукты, растворимые в этилацетате | Для сухоперегонной жижки | Для газогенраторной жижки | Для смеси 1:1 |
|---|---|---|---|
| Летучие кислоты (в пересчёте на уксусную) | 26,2 | 22,7 | 23,4 |
| Смола | 11,1 | 31,2 | 23,6 |
| Вода | 62,7 | 46,1 | 53,0 |
Как видно, при экстракции газогенераторной жижки и смеси её с сухоперегонной происходит значительное обогащение экстракта смолой вследствие того, что исходный экстрагируемый материал содержит большое количество растворимой смолы (19 и 30%). Повышенное содержание смолы в экстракте, видимо, является одной из причин, затрудняющих отгонку летучих кислот от черной кислоты.
Черная кислота во всех трех опытах разгонялась под вакуумом (600 — 620 мм рт. ст.) на фракции:
Таблица 150
| Опыт | Образец жижки | Кислота-сырец, % | Масла, % | Пек, % | Кислотность кислоты-сырца, % |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Сухопергонная амзинская обесспиртованная | 34,0 | 26,0 | 33,8 | 70,4 |
| 2 | Газогенераторная с установки ЛТА | 23,6 | 35,3 | 33,7 | 68,5 |
| 3 | Смесь 1:1 | 35,3 | 28,3 | 33,0 | 62,0 |
Проведенные исследования показали, что можно перерабатывать газогенераторную жижку в чистом виде и в смеси её с сухоперегонной. Однако при экстракции повышается растворимость в экстрагенте воды и смолы жижки, что неизбежно приведет к изменению режима работы аппаратуры химического цеха завода.
