автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Технология совместной переработки сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков на кормовые дрожжи и технические лигносульфонаты

СЛНКТ-ПЕШРЕУРГСКАЯ ЛШШ'ЕШНШШ ЛВДИШ

На правах рукописи КАМАКША НАТЛлЬЯ ДМИТРИЕВНА

ТЕХНОЛОГИ СОВМЕСТНО,: ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИТНОГО И ЦЕНТРАЛЬНО-СУЛЬФ IШIСТО ЩЕЛОКОВ 11А КОРМОВЫЕ драл» И ТЕХНИЧЕСКИЕ ЛДО10ШЫ0НАШ

05.21.03. "Технология и оборудование химической переработки дреиесшш; химия древесины"

Автореферат диссертации на соийканиа ученой степени кшщедатз технических наук

Санкт-Петербург 1993

"Работа выполнена на кафедре химии древесины, целлюлозы и гидролизных производств и в Проблемной научно-исследовательской лаборатории Архангельского ордена Трудового Красного Знамени лесотехнического института им. В.В.Куйбышева

Научный руководитель заслуженный изобретатель РСФСР,

заслуженный деятель науки и техники, доктор технических наук, профессор Б.Д.Богомолов

Научный консультант кандидат технических наук,

доцент Е.В.Новожилов

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Ю.Г.Бутко

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Л.И.Сизов

Ведущая организация ПО "Котласский ЦБК"

Защита диссертации состоится "с&Ъ" 1993 г.

в ](_часов на заседании специализированного совета

Санкт-Петербургской лесотехнической академии

(194018, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5).

■ С диссертацией мсешо' ознакомиться в библиотеке

Лесотехнической академии. •

Автореферат разослан " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Л

Н.Н.Калинин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТи

Актуальность темы. Одна из важнейших народнохозяйственных задач - экономия материальных ресурсов. Проблемы рационального использования всех компонентов древесины, растворенных в процессе варки целлюлозы, и исключения загрязнения окружающей среды требуют особого внимания к технологии переработки и использования щелоков целлюлозного производства.

Щелок сульфитной ватки используют для получения этилового спирта, кормовых дрелей, технических лигносульфонатов (ЛСТ) и других продуктов. Однако в настоящее время в нашей стране биохимической переработке подвергается только около половины Сахаров, содержащихся а щелоках, а объем использования ЛСТ составляет около одной трети от их возможного выпуска. Широкому применению технических лигносулыронатов препятствует нестабильность их свойств.

Нейтрально-сульфитный целок в основном упаривается и сжигается и пока не. нашел более рационального применение. Нейтрально-сульфитный щелок содержит биохимические утилизируемые вещества: углеводы и низкомолекулярные органические кислоты.

Индивидуальная биохикшческая переработка нейтрально-сульфитного щелока в настоящее время экономически нецелесообразна, тогда как совместная комплексная переработка сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков будет способствовать более полному использованию органических веществ древесины как в целях биохимической переработки, так и в направлении получения ЛОТ.с улучшенными потребительскими свойствами. . •

Работы выполнена в соответствии с координационным планом Академии Наук СССР по проблеме "Превращение древесины и ее компонентов в процессе делигнификации и .получения целлю-лозно-волокнистых материалов" в соответствии с программой исследований по направлению 2.14 "Научные основы переработки и использования древесины".

Цель и задачи исследования. Целью настоящей .работы является разработка на основе экспериментальных исследований научно-обос'нованной "технологии совместной переработки сульфитного и

нейтрально-сульфитного щелоков на кормовые дрожжи и технические лигносульфонаты.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать состав и свойства нейтрально-сульфитных щелоков различных предприятий.

2. Разработать технологию совместной подготовки сульфитного и нейтрально-сульфитного цслоков к выращиванию, установить условия процесса, обеспечивающие высокий выход дрожжей.

3. Исследовать влияние нейтрально-сульфитного щелока и его компонентов на свойства технических лигносульфонатов.

4. Разработать технологию производства модифицированных лигносульфонатов с пониженными вязкостью и пенообразованием, с изготовлением опытной партии и испытанием у потребителя в качестве разошлемтеля цементно-сырьевого шлама, разработкой и утверждением технических условий.

Научная новизна. Изучена зависимость свойств и состава нейтрально-сульфитных щелоков от вида основания. Показано, что щелока нейтрально-сульфитных варок подчиняются общим для сульфитных щелоков закономерностям: щелока на натриевом основании по сравнению со щелоками на аммониевом основании имеют более высокое содержание летучих Органических кислот и более низкую степень деградации растворенных в них углеводов.

икспериментально доказано, что вязкость нейтрально-сульфитных щелоков зависит от концентрации и степени полимеризации содержащихся в них гемицеллюлоз. Получены новые данные о пенообразующей способности нейтрально-сульфитных щелоков.

Изучена взаимосвязь вязкости и пенообразующей способности растворов технических лигносульфонатов от введения нейт-ральносульфитного щелока и его компонентов. Результаты ис- " следований положены в основу разработанной технологии получения модифицированных ЛОТ.

Установлены закономерности процесса десульфитдции при продувке паром и воздухом смеси щелоков с различным начальным значением рН, которые легли в основу разработанной технологии подготовки щелоков к выращиванию.

Новизна работы подтверждена выдачей двух авторских свидетельств.

Практическая ценность. В результате исследовании разработаны:

1. Способ совместной подготовки сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков к выращиванию кормовых дрожжей, упрощающий схему подготовки субстрата и обеспечивающий повышение выхода дрогжеП на 10..Л7/. Применительно к условиям Котласского ЦБК увеличение выхода товарных дрожжей составит 2 5С0 т в год, снижение себестоимости 1" т дрожжей - 7/.

2. Способ получения модифицированных ЛСТ с пониженными пенообразованием и вязкостью, использование которых в качестве разжихителя сырьезого цементного шлама позволяет снизить влажность шлама, увеличить производительность обжиговой печи, снизить удельный расход топлива.

13. Методика определения пенообразования и методика оп-* ределения доли модификатора, в модифицированных лигносульфо-натах марки ЛСТ-МНЦ, включенные в ТУ 13-62-210-67 "Лигно-сульфонаты технические модифицированные". Реализация результатов работы в промышленности. В соответствии с разработанной технологией на Архангельском ЦБК выработана опытная партия модифицированных ЛСТ. Модифицированные ЛСТ успешно испытаны Кувасайским цементным комбинатом в качестве раэжижителя сырьевого цементного шлама. Автор защищает: I. Экспериментально полученные данные по составу и свойствам нейтрально-сульфитного щелока.

2. Технологию подготовки к выращиванию дрожжей сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков путем нейтрализации до рН 6... 6 и окисления воздухом. ' '

3. Установленное влияние нейтрально-сульфитного щелока и его компонентов на свойства технических лигносульфонатов.

4. Технологию получения модифицированных лигносульфонатов путем совместного упаривания сульфитно-дрожжевой бражки и нейтрально-сульфитного щелока.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на 3-ой Всесоюзной конференции "Химия, биохимия и использование гемицеллюлоз" (г. Рига, 1905 г.), на 7-ой Всесоюзной конференции "Химия и использование лигнина" (г. Рига, 19СУ г.) и на научно-технических конференциях ЛЛТк им. У.З.Куйбышева (г. Архангельск, 19Сб-х9У2 гг.).

Публикация работы. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ и получены два авторских свидетельства на изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, общих выводов, перечня литературы, содержащего 137 источников. Работа изложена на 167 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунков, 36 таблиц, 3 приложения.

СОДЕР'ШШЕ РАБОТЫ

В иервоП главе сделан обзор литературы по изучаемой проблеме. На основании анализа состояния вопроса сформулирована цель и задачи исследования.

Основные положения методики иссле.чоппний

В работе использовались образцы производственных нейтрально-сульфитных щелоков и их концентратов Архангельского и Котласского ЦБК; концентрат щелока Пермского ЦБК* образцы после спиртовой барды и последрож.*евоя бражки; концентраты технических лигносульфонатов Архангельского и Котласского ЦБК.

Определение физико-химических характеристик образцов осуществлялось в соответствии с действующими методиками и стандартами.

Гемицеллюлозы выделяли этанолом после декатионированил нейтрально-сульфитного щелока. Степень полимеризации геми-целлюлоз определяли по характеристической вязкости их раствора в кадоксене.

Опытные выращивания дрочлей проводились на аппарате непрерывного культивирования микроорганизмов АНКУЦ-2М.

Определение массовой доли сухих веществ, золы, рН 20/-ного раствора, предела прочности при растяжении высушенных образцов, условно!; вязкости, плотности концентратов технических и модифицированных лигносульфонатов проводили по ОСТ .13-183-83. Плотность растворов лигносульфонатов определяли пикнометрически, вязкость на капиллярном вискозиметре Оствальда.

Молекулярную массу лигносульфонатов определяли по ме-

тодике аналитической гель-фильтрации, разработанной в Проблемной лаборатории Архангельского ЛТИ.

Для определения разжигающей способности лигносульфона-тов использовали сырьевые шламы Савинского и Мордовского цементных комбинатов. Разктжающую способность оценивали по ра-стекаемости цементно-сырьевого шлама, определяемой на теку-честеыере ТН-2 после введения добавки ЛОТ.

Опытные выработки модифицированных ЛОТ проводили на вакуум-роторном испарителе и на лабораторной установке Пермского филиала BifflJllia, промышленные - в выпарном цехе Архангельского ЦБК.

Экспериментальная часть

I. Состав и свойства нейтрально-сульфитных щелоков.

Исследованы нейтрально-сульфитные щелока на натриевом основании Архангельского и Котласского ЦШ и их концентраты, а также концентрат щелока на аммониевом основании Пермского ЦБК. Установлено, что нейтрально-сульфитные щелска характеризуются колебаниями рН от 5,45 у щелока на аммониевом основании до 7,11...6,05 у щелоков на натриевом основании; высо-кой•массовой долей непосредственно титруемых йодом соединений ; значительным количеств ом летучих органических кислот: от 16 до 20/ от сухих веществ. Содержание гемицеллюлоз в щелоках составило 11,5...от сухих веществ. Установлено, что в щелоках на натриевом основании более высокая средняя степень полимеризации гемицеллюлоз - 100...112, чем в щелоке на аммониевом основании - 30.

Установлена линейная зависимость плотности нейтрально-сульфитных щелоков от массовой доли сухих веществ в интервале 5...'iCX и от температуры (20...С0°С) во всем исследованном диапазоне массовой доли сухих веществ.

Установлено, что щелок на аммониевом основании в исследованном интервале массовой доли сухих веще'ств и температуры обладает меньшими плотностью и,вязкостью по сравнению со щелоками на натриевом основании.

Экспериментально установлено, что вязкость нейтрально-сульфитных щелоков в основном определяется содержанием и степенью полимеризации растворенных в них гемицеллюлоз. При

' термообработке щелока Архангельского ЦБК, чем более жесткими были ее условия, тем больше снижалось содержание гемицеллю-лозгв щелоке и их степень полимеризации и тем меньше была вязкость щелока (рис. I). После:выделения гемицеллюлоз, вязкость водного раствора, содержащего лигносульфонаты и другие компоненты нейтрально-сульфитного щелока, не зависела от температуры и продолжительности термообработки (кривые 3 и '( на рис.'Х).

Изучено влияние массовой доли сухих веществ и величины рН на пенообразующие свойства-нейтрально-сульфитных щелоков. Установлено, что объем и устойчивость пены возрастают с увеличением рН. Установлена взаимосвязь вязкости и пенообразо-вания щелоков: в диапазоне массовой доли сухих веществ 5... 25* наибольшей пенообразующей способностью обладает щелок Архангельского ЦБК, наименьшей - Пермского ЦБК, щелок Котласского ЦБК занимает промежуточное положение (рис. 2).

Показано, что нейтрально-сульфитные щелока слабо пенятся: максимальный объем иены в 9...IX раз ниже, устойчивость пены меньше в Ч...25 раз, чем у сульфитно-дрожжевой бражки.

2. Разработка способа подготовки смеси сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков к биохимической переработке.

Экономически выгодных способов биохимической переработки углеводной части нейтрально-сульфитного щелока пока не найдено, т.к. слишком велики затраты на гидролиз гемицеллюлоз до моносахаридов. Источником углерода для питания дрожжей могут служить низкомолекулярные органические кислоты нейтрально-сульфитного щелока, в частности уксусная кислота, которые целесообразно утилизировать совместно с сахарами сульфитного щелока. Для упрощения технологической схегы предложено готовить смесь щелоков.

Изучено влияние начального, значения рН смеси щелоков и продолжительности обработки на процесс десульфитации при продувке паром и воздухом (рис. 3). Установлено, что при значениях рН 4,5 продувка паром не дает аффекта ввиду отсутствия свободного S0¿ .

Установлены пределы рН, при которых продувка.воздухом

10 20 30 ЬО . 50 Массовая доля суш 0£ществ,%

Рис. 2. Изменение максимального объема (а) и устойчивости (б) пены нейтрально-сульфитных щелоков Архангельского (I), Котласского (2) и Пермского комбинатов (3; от массовой доли сухих веществ.

0 1 2 3

Проломите льность обработку,

ЧАС

Рис. 1. Изменение вязкости щелока

(а), концентрации гемицеллюлоз

(б) и степени их полимеризации (в) от продолжительности и температуры термообработки: I - 170°С; 2 - 1600 С; вязкость водного раствора после термообработки и осаждения гемицеллюлоз: 3 - 170ос; Ц - 1БООС.

1С

: 0,4оо

0,300

to

os

о

« 0,200

СО

О

8 .оюо

0*0,400

5 озоо

о •

or от

С ' СО

§ 0,100 <с

■а;

Рис. 3. Влияние начального значения рН на удаление непосредственно титруемого ¿0г (I), ле-гкоотщепляемого ОД (2), на величину суммы непосредственно тируемого и легкоотцепляемого 504 (3): а - при продувке воздухом; б - при продувке паром смеси сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков в соотношении 9:1 по сухим веществам в течение I часа.

5

7 8 рН

наиболее эффективна. После продувки воздухом смеси целоков с начальным рН 6...С, массовая доля непосредственно титруемых соединений S0s снижалась на 70/, легкоотщепляемого - на JS(•

Установлено, что традиционным способом подготовки сульфитного щелока к биохимической переработке: продувка пар'ом -окисление воздухом - нейтрализация до рЛ 4,5 (П-И-Н) довольно сложно удалить из смеси щелоков сульфит, значительное, количество- которого содержит нейтрально-сульфитный целок.- Предложено перевести все соединения S0¿ сначала в сульфит путем нейтрализации смеси, затем окислить сульфит до сульфата продувкой воздухом.

На' основании проведенных экспериментов, разработана технология подготовки сульфитного и нейтрально-сульфитного щелок (te для выращивания дрожжей, заключающаяся в нейтрализации смеси щелоков до рН б...& и последующей продувг.е зозду-

хом в течение 1..Л,5 часа при температуре не ниже 60°С.

После такой подготовки рН субстрата находится в оптимальном для выращивания дрожжей интерзале: 4,6...5,5.

Лабораторным выращиванием дрожжей установлено, что по разработанной схеме (П-В) из смеси сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков (при расходе от 5 до 30? по сухим веществам) почет быть подготовлен доброкачественный субстрат и увеличен выход дрожжей при выращивании по сравнению с выращиванием на одном сульфитном щелоке, подготовленном по.традиционной технологии.

Методом добавки к сульфитному щелоку уксусной кислоты в соответствии с ее массовой долей в нейтрально-сульфитном щелоке установлено, что увеличение выхода дрожжей при шращива-нии на смеси щелок® на 55...60;' обусловлено ассимиляцией летучих органических кислот нейтрально-сульфитного щелока (табл. I)

3. Выращивание дрожжей на смеси сульфитного и нейтрально-сульфитного щелонсв в'непрерывном режиме.

Производственный режим выращивания дрожжей был смоделирован на аппарате непрерывного культивирования АНКУМ-2Ц. Установлено, что при выращивании дрожжей на смесях сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков, подготовленных по разработанной схеме, при оптимальной добавке щелока 5.. .10;* по сухим веществам выход дрсжжей, по сравнению с выращиванием на сульфитном щелоке, повышается: при введении щелока Архангельского ЦБК - на 15,7/; при введении щелока Котласского ЦБК - на 12,9/, аналогичные результаты получены при введении щелока Пермского ЦБК. Содержание истинного белка в дрожжах соответствовало высшей категории качества.

Установлено, что при выращивании дрожжей на смеси суль-фитно-спиртозой барды и нейтрально-сульфитного цел ска, подготовленной по разработанной технологии, выход дрожжей увеличился на 15,-г. . ...

Проводимая на Котласском ЦБК реконструкция сульфит-спиртозого цеха предусматривает использование .для выращивания дрожжей зсего объема сульфитного щелока в два потока: на сульфитно-сг'/ртсзсй барде и на сульфитном щелоке, разбавлен-

Таблица I

Результаты выращивания дрожжей на сульфитном щелоке с добавкой уксусной кислоты и

нейтрально-сульфитного щелока

Среда Способ подготовки РВ, кг/м^ Летучие орга- Зыход АСД, кг/м3 Зыход АСД, % от общих Ра Прирост зыхода АСД,

до выращивания после выращивания ■ пичсидис л», ь — лоты, кг/мз средний среднее квадратичное объем выборки

до выращивания после выращивания

Сульфитный щелок П-В-Н 9,5 • 1,3 0,93 0,49 3,78 0,67 б 39,8 —

Сульфитный щелок + уксусная кис-л ота П-В-Н 9,6 1,24- С ,42: 4,36 0,45 6 44,5 11,8

Сульфитный щелок +102 нейтрально---сульфитного щелока П-В-Н 9,7 М •1,31 0,31 4,57 0,34 5- 47,1 18,3 .

Сульфитный щелок Н-В. 10,0 ■•1,0 1,46 0,48 3,76 0,20 б 37,6 -

Сульфитный щелок +уксусная кислота Н-В 9,5 1,0 1,72 0,36 •4,02 0,30 4 42,3 12,5

Сульфитный щелок +13/ нейтрально- • сульфитного щелока Н-В 10,2 0,9 1,95 0,49 4.71 0,34 5 46,2 22,9

Примечание: Массовая доля истинного белка в пробах дрожжей составила в среднем 42£. ¡--

ном до оптимальной концентрации PU (1,5.. Л,б/) водой и по-следро'жжевой бражкой.-

На основе выполненных экспериментов, предлосен следующий вариант подготовки субстрата - объединить все потоки перед выращиванием, а именно: смесь сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков после подготовки по разработанной технологии для'достижений оптимальной концентрации PB разбавить потоком.рульфитно-спиртовой барды. Установлено, что при выращивании дрожжей на смеси щелоков и барды выход дрожжей увеличился, на 17,5,6 (табл. 2).

..Таблица 2

.Результаты выращивания дрожжей на средах Котласского ЦБК

^.'Показатели Среда I Среда 2

Объем среды, л 21,94 30,L2

Количество РВ на выращивание, кг 0,320 0,442

Время работы, ч 24 30

Количество прессованных дрожжей, кг 0,503 0,017

Количество а.с.д., кг 0,126 С,2 04

Средняя концентрация а.с.д., кг/ьГ1 5, 73±3,41 6,62t0,48

Массовая доля истинного белка, 52,40 49,30

Выход а.с.д. от общих Р 39,20 46,10

Прирост выхода дрожжей, £ - 17,50

Удельная норма расхода РВ, кг/кг дрожжей 2,55 2 ,17 .

Примечание: Среда 1 - сульфитно-спиртовая барда; среда 2 -

смесь сулыритного и нейтрально-сульфитного щелоков и сульфитно-спиртовой барды.

На основании проведенных экспериментов, для Котласского ЦБК разработана следующая схема комплексной переработки- щелоков (рис. 4): .нейтрально-сульфитный щелок подается в варочный котел после варки сульфитной целлюлозы в процессе вы-мывки массы из котла. Отбираемая смесь сульфитного и неПт- • рально-сульфитного щелоков направляется на нейтрализацию до рН б...8 и окисление воздухом.' Затем смесь разбавляется сульфитно-спиртозой бардой, охлаждается и после введения питательных солей направляется на выращивание.Дрожжей». Дрожжи отделяются, сгущаются и высушиваются.' Последрожжевая бражка упаривается на выпарной уотановкр..

Поток сульфитной целлюлозы для бумаги

Рис. Предлагаемая схема комплексно!! КОЩ - нейтрально-сульфитный целок ; ССБ последрсжжезая бражка.

переработки целокоз на Котласском ЦБК; - сульф:;тно-спиртоьая барда; ПЛБ -

4..Влияние нейтрально-сульфитного щелока и. его компонентов на свойства технических лигносульфонатов.

с

Ранее АЛТИ и НИКцемнтом'разработан размжтель сырьевого цементного шлама ЛСТ-МЩ1, приготовляемый смешением концентратов сулЦ;итно-дрос«ево!1 брачски (СДБ) и нейтрально-сульфитного щелока. Этот продукт при низком пенообразовании характеризуется высокой вязкостью, затрудняющей его использование. Установлено, что при упаривании брачки, содержащей сухие вещества нейтрально-сульфитного щелока, вязкость концентрата ниже в 1,5...раза по сравнению с вязкостью концентрата СДБ из одного сульфитного щелока.

Концентрат, полученный совместным упариванием СДБ и нейтрально-сульфитного щелока, имеет вязкость в 5...С раз ниже вязкости ЛСТ, модифицированных концентратом нейтрально-сульфитного щелока; Одновременно он сохраняет высокую разжи-хающуо способность и низкое ценообразование (табл. 4).

Таблица 4 Состав и свойства концентратов

Наимено- Состав образ- Массо- Услов- Предел Влах- Устой-

ца, X по су- вая до- ная проч- ность чивость

вание хим веществам ля су- вяз- ности шла- пены,

НСЩ хих ве- кость, при ма, %

СДБ ществ, с растя- X

/ гении,

мПа

Концентрат 756 0,90 23,1

СДБ 1:0 - 50,3 44

Концентрат 10 0,94 23,1 8

смеси 90 5С,1 370

Смесь кон-

центратов 50 10 49,7 2217 0,95 23,2 9

Установлено, что ^¡¡окт отменил вязкости наблюдается при добавлении 5...2С/ по сухим веществам щелока на натриевом основании ','. 5...60/ щелока на аммониевом основании.

Пеногаслщее. действие нсйтрально-суль^игных'.щелсков на раствор технических лигносульфонатов проявляется ухе при добавке I/ по сухгм зсвести(рис. 5); при введении 10...20/ щелока устойчивость гн>к снкччлась в 2.. .3 рапа.

0123^56789 10

Величина добавки ИСЩ,7оОТ сухих веществ СДБ

Рис. .5. Влияние добавки нейтрально-сульфитных щелоков Архангельского (1), Котласского (2) и Пермского (3) комбинатов на максимальный объем (а) и устойчивость (б) пены СДБ Архангельского ЦБК

Дробным осаздением спиртом из нейтрально-сульфитного щелока были выделены фракции гемицеллюлоз (ГЦ), лигносульфо-натов (ЛС), водорастворимых веществ, не осаждаемых спиртом (НЫфр>). Выделена также фракция экстрагируемых диэтиловым эфиром веществ (ЭВ).

Экспериментально установлено, что по пеногааящему действию на растворы ЛОТ Фракции нейтрально-сульфитного щелока располагаются в следующем порядке:

Шфр. > > ЭВ > ГЦ > ЛС,-

по разжижающему действию на цементно-сырьевой шлам фракции располагаются в следующий ряд:

ГЦ > ЛС > НСЩ > нмфр>.

Установлено, что средняя молекулярная масса лигносульфо-натов смеси СДБ-и нейтрально-сульфитного щелока после упаривания меньше, чем средняя молекулярная масса немодифициро-

ванных ЛОТ. Наибольший эффект снижения вязкости производят фракции ЛС и ГЦ: после введения их в раствор перед упариванием средняя молекулярная масса лигносульфонатов снизилась на 2Ь%.

5. Промышленная выработка модифицированных ЛОТ марки ЛСТ-1Щ1.

В производственных условиях совместное упаривание СДБ и нейтрально-сульфитного щелока было осуществлено на Архангельском ЦБК. Полученный концентрат модифицированных ЛОТ обладал (табл. 5) пониженным ченообразованием по сравнению с обычными ЛОТ: максимальный объем пены уменьшился на 14;|;, устойчивость пены - в 7 раз. Вязкость полученного концентрата была примерно в 3 раза ниже, чем вязкость обычных ЛОТ.

Таблица 5

Характеристика концентратов технических лигносульфонатов

Массовая Вид ЛСТ доля сухих веществ, Плотность , кг/ic pH Максимальный объем пены, мл Устойчивость пены, X Условная вязкость, с

ЛСТ 47,9 L2JL •4,5 95 '♦2 417

ЛСТ-MIHI 47,9 1244 7,1 4& , б 145

Модифицированные ЛОТ были успешно испытаны Кувасайским цементным комбинатом-в качестве разлсижителя сирьевого цементного илаыа. Влажность иламя снизилась на 5/, производительность обжигоаоя печи увеличилась на 5Х, удельный расход топлива снизился на 6/ при добавлении их 1% по сухим веществам.

Важнейшим показателем для ЛОТ-Щ1 является пейообразо-вание. Для характеристики этого свойства разработана и включена в ТУ 13-62-210-67 "Лигносульфонаты технические модифицированные" методика определения усгоичивобти пены.

Для контроля количества модификатора - нейтрально-сульфитного щелока, разработана методика его определения по массовой доле пентозанов в навеске Л0Т-НЩ1. ..

б. Расчет ожидаемого экономического эффекта при совместной биохимической переработке сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков.

Расчет выполнен применительно к условиям Котласского ЦБК. При выращивании дрожжей на смеси щелоков, подготовленной по разработанной технологии, увеличение выхода товарных дрожжей составит около 2500 т в год. За счет повышения удельного быхода дрожжей от общих РВ их себестоимость снизится на 1%.

в и в О х и

1. Показано, что вязкость нейтрально-сульфитных щелоков определяется в основном содержанием и степенью полимеризации гемицеллюлоз. При равной массовой доле сухих веществ нейтрал ьно-сульфитние щелока на натриевом основании, содержащие гемицеллюлозы со степенью полимеризации 100...112, обладают большей плотностью и вязкостью, чем целок на аммониевом основании, содержащий гемицеллюлозы со степенью полимеризации 30.

2. Установлено, что нейтрально-сульфитные щелока обладают незначительным пенообразованием по сравнению с сульфитно-дрожжевой бражкой, что выражается в уменьшении максимального объема пены в 9...II раз и снижение ее устойчивости в 4 .. .25 раз.

3. Разработан способ подготовки сульфатного и нейтрально-сульфитного щелоков к выращиванию дрожжей (а.с. СССР А 1433016), заключающийся в нейтрализации до рН 6...8 и продувке смеси щелоксв воздухом в течение 1...1,5 часа.

Показано, что при совместной биохимической переработке сульфитного и 5.. Д0£ по сухим веществам нейтрально-сульфитного щелоков повышается выход дрожжей на 10...11% по сравнению с выращиванием на сульфитном щелоке. Применительно к условиям Котласского ЦБК увеличение выпуска товарных дрожжей составит около 2 500 т в год.

5. Установлено, „что при выращивании на смеси щелоков выход дрожжей увеличивается, в основном, за- счет ассимиляции летучих органических кислот нейтрально-сульфитного щелока.

6. "Разработан способ производства модифицированных лиг-носульфонатов (а.с. ССОР ¡Ь 1395716) путем совместного упаривания сульфитно-дрожжевой бражки и нейтрально-сульфитного щелока. Оптимальная добавка щелока 10...20^ по сухим веществам. Модифицированные ЛСТ обладают пониженными пенообразованием и вязкостью по сравнению с обычными ЛОТ, что значительно улучшает их потребительские свойства.

7. Из нейтрально-сульфитного щелока выделены фракции гемицеллюлоз, лигносульфонатов ; водорастворимых веществ, не осаждаемых спиртом. Фракция водорастворимых веществ оказывает наибольший пеногасящий эффект на раствор технических лигносульфонатов, фракция гемицеллюлоз оказывает наибольшее разжижающее действие цементно-сырьевой шлам, фракция лигносульфонатов и гемицеллюлоз снижает среднюю молекулярную массу при совместном упаривании, что обусловливает снижение вязкости концентрата ЛОТ.

С. Для ТУ 13-62-210-Ь7 "Лигносульфонаты технические модифицированные" разработаны методики анализа модифицированных лигносульфонатов марки ЛСТ-1Щ для цементной промышленности: методика определения пенообразо&ания и методика определения доли "модификатора - нейтрально-сульфитного щелока.

9. Модифицированные ЛОТ марки ЛСТ-МПЦ совместным упариванием сульфитно-дрожжевой бражки и нейтрально-сульфитного щелока были выработаны на Архангельском ЦБК и успешно испытаны на Кувасайском цементном комбинате в качестве разжижителя сырьевого цементного шлама.

10. Предложена схема комплексной переработки сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков, включающая смешение сульфитного и нейтрально-сульфитного щелоков, подготовку смеси щелоков к "иохимической переработке; выращивание дрожжей на смеси щелокс.в; получение модифицированных ЛСТ.

Основные положения диссертации содержатся в следующих публикациях:

1. Новожилов Е.З., Камакина Н.д., Богомолов Б.д. Влияние гемицеллюлоз'на вязкость моносульфитного'щеЛока //Химия, биохимия и использование, гемицеллюлоз: Тез. докл. 3-ей Все-сомз. конф.- Рига, 1965.- С. 13С-131.

2. Каманина Н.Д., Новожилов Е.В., Богомолов Б.Д. О вязкости ыоносульфитных щелоков производственных варок //Изв. вузов. Лесн. журя.- 1986.- № 5.- С. I23-125

3. Каманина Н.Д., Новожилов Е.В., Богомолов Б.Д. Влияние компонентов моносульфитного щелока на пенообразоаание растворов технических лигносульфонатов.//Химия и использование лигнина: Тез. докл. 7-ой Всесоюз. конф.- Рига, 1987.-

С. 125-126.

4. Камакина Н.д., Новожилов Е.В., Богомолов Б.Д. Влияние геыицеллюлоз на вязкость мо.чосульфитного щелока-//Изв. вузов. Лесн. журн.- 1987,- л 5.- С. 79-81.

5. A.c. Jii 139571В (JCGP. Способ получения концентрата технических лигносульфонатов /Новожилов Е.В,, Соколов 0.1!., Богомолов Б.Д., Камакина H.A.- БИ - 1988,- ^ 18,- С. 114.

6. A.c. i 1433016 СССР. Способ подготовки отработанного сульфитного щелока для выращивания дрожжей /Новожилов Е;В., Камакина Н.Д., Богомолов Б.Д., Соколов О.М. и др.- 1988; не публикуется.

7. Новожилов Е.В., Камакина Н.Д., Суханова Г.II. Использование гемицеллюлоз и органических кислот нейтрально-сульфитных щелоков //Актуальные проблемы комплексного использования лесных ресурсов на Европейском Севере: Сб. науч. тр.-Арх-ск, 1989.- С. 130.

итзывы на автореферат в 2-х экземплярах с заверенными подписями направлять по адресу: 194018, г .Санкт-Петербург, Институтский пер., 5. Лесотехническая академия. Ученый с ов е т.

Подписано I печать с оригинал-макета 19.01.93.

Формат 60x90 1/16, бумага писчая "О". Печать офсетная.Изд.№1.

Уч.-изд.л.1,0. Печ.л.1,0 Тираж 100 экз.

Заказ № 2.

Редакционно-издательский отдел АЛТИ