2015-02-18
1670
Алынған карбамид комплексін Н-парафиндермен бірге сұйық фазадан (фильтр немесе центрифуга) бөледі, (ыстық сумен) парафиндерді бөледі, ал карбамидті қайта қолдануға жібереді. Карбамидті парафиндеу әдісі өте қарапайым, бірақ бөліп алынған парафиндердің құрамында 10%-ге дейін изопарафиндер мен ароматты көмірсулар болады.
Жоғарғы сатыда тазартылған қалыпты құрылысты парафиндердің молекулалық торлары – цеолиттерде селективті адсорбция әдісімен алынады. Бұл әдіс цеолиттің молекула мөлшері цеолит саңылауының диаметрінен кіші болатын заттарды адсорбциялау қабілеттілігіне негізделген. Н-парафиндерді алу процесі үш адсорберден тұратын «Парекс» құрылғысында жүзеге асырылады, әрбір адсорберде адсорбцияның үрлеудің және десорбцияның сатылары тізбектеліп жүреді. Тазартылған Н – парафиндерді «Парекс» құрылғысынан қайнауы басында 2000С температурадан төмен емес және қайнаудың соңы 3200С температурадан жоғары емес, температуралары Н – парафиндердің қосынды құрамы 99%- дан кем емес, ароматты көмірсулардың құрамы – 0,05%- дан кем емес, түссіз және ашық сары сұйықтық түрде шығарылады. Ароматты көмірсулар ашытқының өсуіне ингибитор болғандықтан олардың құрамына ерекше көңіл бөлінеді.
|
|
|
Сұйық Н – парафиндер микроорганизмдердің тіршілік етуінің жақсы тұрақтылығын қамтамасыз ететін салыстырмалы таза және стандартты шикізат болып табылады. Шикізаттың бұл түрі 100 % және қолданылған парафин массасына жақын азықтық ашытқы алуға мүмкіндік береді.
Микробиологиялық синтез үшін көміртегі көзі ретінде отынның керексіз қоспалары болып, ал дизель отынының Н – парафиндері болуы мүмкін, температураны төмендету кезінде тоңады және жылу жүйесінің фильтрлері толып бітеледі. Дизель отынның депарафинделуі микроорганизмдердің көмегімен жүзеге асуы мүмкін. Дизель отынында микроорганизмдерді культивирлеу кезінде бір мезгілде екі өнім алынады: азықтық ақуыз және температурасының төмендеумен дизель отыны суытылады. Бірақта бұл процесте шешілмеген бір қатар технологиялық проблемалар бар, ашытқыдан және ашытқының көмірсу қалдықтарынан дизель отынын тазарту көп компоненті байланысқан қоспаны бөлуге негізделген.
Паприн алу өндірісінің технологиясы
|
|
|
Паприн өндірісінің процесі микробиологиялық технологияның барлық негізгі сатылары енгізіледі (сызба нұсқа):
 |  | ||
Су
 | |||
 |
|
|
сұйықтықты
биотазарту
|
|
Бу Су
|
Жылу тасығыш Су
 |
27 cурет-Паприн алу өндірісінің технологиялық сызба нұсқасы
1.егіс материалын алу;
2.қоректік ортаны дайындау;
3.ферментация;
4.ашытқы суспензиясын концентрлеу;
5.биомассаны термоөңдеу(плазмолиз);
6.кептіру;
7.буып, түю.
Паприн алудың технологиялық процесі өсімдік шикізатының гидролизатында азықтық ашытқы алу өндірісінен айырмашылығы
жоқ. Бірақ процестің кейбір сатыларында айырмашылығы болады. Шикізатты дайындау сатысы болмайды, яғни паприн шығаратын биохимиялық зауыттар биосинтезге берер алдында мұнай өңдеу зауыттарынын алынатын негізгі шикізат–сұйық Н–парафинді ешқандай қосымша дайындауды қажет етпейді. Паприн өндірісінде ашытқыны концентрлеу сатысында флотирлеу процесі жоқ ашытқының суспензиясы сепарирлеу және булау жолымен қоюланады.
Егіс материалын алу
Витаминді-ақуыз концентратын алу үшін Н-парафиннің 10-нан 30-ға дейін көмірсу атомын сіңіретін Candida ашытқысы қолданылады.
Ашытқының Candida туысы Н-парафинді ассимиляциялайтын ең жақсы түрлері мыналар: C.tropikalis, C. lipolytica, C. intermedia, C. geillermondii.
Технологиялық және физиологиялық көрсеткіштерімен ашытқы Candida guillermondii меңгеріледі, олар негізгі өндіріс культуралары болып қолданылады. Кейбір зауыттарда Candida ашытқыларының мутантты штамдары алынған, олар сол өндіріс жағдайларына бейімделген. Егіс материалдарын алу биохимиялық зауыттарда үздіксіз процесте жүргізіледі. Егіс материалы өндірісті іске қосу үшін қажет, инфекция болған кезде ферментерде қажетті бастапқы культура санын ұстап тұру жаңа культураға өткен кезде және тағы басқада қолданылады.
Қоректік ортаны дайындау
Ашытқыларды Н-парафинде өсіру барысында қоректік ортаның компоненттері көміртегі көзі, макро - және микроэлементтерді культивирлеу аппараты ферменттерге үздіксіз жеке-жеке ағыммен беріліп отырады.
Көмірсу көзі болып табылатын сұйық Н-парафинін биохимиялық зауыттарға темір жолдармен цистерналар арқылы немесе таратылған құбырлар арқылы жеткізіледі. Зауыттарда Н-парафиндер резервуарда қоймаларда сақталады.
Сол жерден оларды қажет жағдайда ортадан тепкіш насостар арқылы ферментерге беріп отырады. Ашытқылардың тіршілік етуі үшін қажетті микро - және макроэлементтерді, жеке дайындалған тұздардың ерітіндісін қоректік ортаға жіберіп отырады. Осы заттарды қоспас бұрын микро -және макроэлементтердің жеке-жеке ерітінді тұздарын дайындап алады. Аммофосты, аммоний сульфатын, калий сульфатын белгілі концентрацияға дейін араластырғышта сумен ерітеді. Араластырғышта автоматты бақылау жүйесі болады және таратқыш араластырғыштан тұз қоспасын биосинтездің бөлімдеріне таратады. Ферментерге қоректік тұздардың ерітіндісін берер алдын шламды жою үшін фильтрлейді.
Mg, Zn, Fe, Mn сульфат ерітіндісінің әрқайсысын жеке-жеке ыдыста тізбектелген қажет мөлшерде алып дайындалады. Дайын ерітінді насос арқылы биосинтез бөлімдеріне жеке-жеке ағыммен беріледі. Биосинтез бөліміне түскен тұздың ерітіндісі сақиналы сызба ңұсқа бойымен беріледі.
|
|
|
Артық ерітінді жинағышқа қайта қайтарылып жиналады. Ашытқылардың қалыпты өсуі және дамуы үшін қоректік орта құрамына витаминдері бар биостимуляторлар енгізіледі. Н – парафинінде ашытқыларды өсіру кезінде биостиммуляторға қажет ферментация процесіне өңделген культуральды сұйықтықтың қайтарылуы есебінен толығымен қанағаттандырылады.
Ферментация процесі
CnH2n+2 парафиндерінің молекулалары көмірсулардың молекулаларына қарағанда, мысалы глюкозаның С6Н12О6, құрамында оттегі болмағандықтан, ашытқыларды парафиндерде өсіру үшін көмірсудағы оттегінен 2-3 есе көп еріген оттегі қажет. Сұйық Н – парафиндер суда ерімейді, сондықтан өсіп келе жатқан ашытқы жасушаларының көміртегі көзімен байланысын жақсарту үшін культуральды сұйықтықта парафиндерді нәзік диспергирлеу қажет, яғни сұйықтықтың барлық көлемі қарқынды аэрациялануы және араласуы керек.
Ашытқыларды мұнай парафиндерінде өсіру үшін хемостатты жүйе бойынша жұмыс істейтін құбыр эжекторлы араластырғышы бар үлкен көлемді үздіксіз жұмыс істейтін ферментер қолданылады. Осы типті аппараттар үшін ауа үрлегіш машиналар қажет емес, өйткені ауа құбыр эжекторлы араластырғыштарымен сорылады. Б–50 немесе АДР–90 типті құбыр эжекторлы араластырғыш қондырғылары бар ферментер онда өзара байланысатын он екі секциялардың әрқайсысында айналғыш эжектор болып табылатын және культуральды сұйықтыққа ауаның берілуін және оның араласуы үшін қызмет ететін аэрациялаушы құбырлар жасалған.
Қоректік ортадағы ашытқылардың өмір сүруге қабілетті компонеттері үшін (парафин, макро – және микроэлементтер) және егіс материалы ферментердің бірінші секциясына беріледі. Ашытқыны өсіру процесі үздіксіз араластыру процесімен және ортаның қарқынды аэрациялануы арқылы жүзеге асырылады. Алғашқы он секцияда ашытқыларды өсіру, ал қалғандарында – биомассаның «жетілуі» жүреді, демек бұл кезде қалдық көмірсулар қолданылады.
|
|
|
Н – парафинінде Candida туысының ашытқы культурасының ферментация процесіндегі негізгі технологиялық параметрлері төменде көрсетілген:
Н – парфиндердің бастапқы концентрациясы, %..............................2-4
Культиверлеу температурасы, 0 С....................................................33-38
Орталардың рН-ы..............................................................................4,0-4,5
Ферментация ұзақтығы, сағат.........................................................4,0-7,0
Аэрацияға ауаның берілуі, м3/(м3мин)...........................................1,0-2,0
Ортада ерітілген оттегі концентрациясы, %...................................10-40
Ортаның газ құрамы, %....................................................................25-35
Оттегін меншікті тұтыну,1 кг биомассаға 1 кг оттегі...................2-2,5
Көмір қышқыл газының меншікті бөлінуі,1 кг биомассаға 1 кг СО2.....................................................................................................1,4-1,8
Биомассаның түзілу жылдамдығы, кг/ (м3сағат)..............................3-6
Меншікті биологиялық жылудың бөлінуі, МДж/кг...................25,2-33,6
Ашытқылардың тіршілік ету процесі кезінде қоректік ортаның рН мәнін төмендетуге әкеліп соғатын қышқыл бөлінеді. Ортаны бейтараптау үшін ферментерге бір мезгілде микроорганизмдерге арналған азот көзі болып табылатын аммиакты суды береді. Ашытқыларды өсіру секцияларында рН 4,0-4,2, ал жетілу секцияларында 5,0-6,0 мәні көрсетіледі. Жылу жүргізу және ортаның температурасының оптимальды мәнін сақтау үшін ферментерге жыланша типті жылу алмастырғыштар құрылған. Температураның тұрақты болуы және ортаның рН мәнінің маңыздылығы ферментерде автоматты түрде ұстап тұрады. Процестің соңында құрамында 1,4-1,7% құрғақ зат бар ашытқы суспензиясы ферментерден насостың көмегімен үздіксіз айдалып және сепарирлеуге жіберіледі.
Сепарирлеу
Н – парафиндерде алынған ашытқыларды концентрлеу суспензия бойынша өнімділігі 20 м3/сағат болатын СОС-501 сепараторда жүргізіледі. Бұл сепараторлар–қоюландырғыштар тарелка тәріздес үздіксіз жұмыс жасайды, ортадан тепкіш барабанның тұмсығынан шығатын суспензияны қоюландыру және культуральды сұйықтықты еркін күшпен өңдеу.
Ферментация бөлімінен ашытқы суспензиясы қоюлануға түседі, сепараторда ыстық су аралық жуумен бірге бір сатыда жүреді. Ашытқы суспензиясында құрғақ заттардың құрамы 1,4-1,7 % болса, насос арқылы бірінші топты сепараторларға беріледі, осы жерде құрамында құрғақ заттар 4,0-6,0% болғанша қоюланады. Қоюланған ашытқы суспензиясының температурасы 60-800С ыстық сумен жуылып жинағышқа келіп түседі және жинағыш түбінде орналасқан барботажды қондырғы арқылы өткір бумен буландырылып жинағышқа келіп түседі. Ашытқы суспензиясын жуғаннан кейін екінші топты сепараторларға жіберіледі. Құрамында құрғақ заттар 8-12% болғанша қоюланып, ашытқы суспензиясы жинағышқа құйылады, сол жерден насостың көмегімен термоөңдеуге және булауға жіберіледі.
Жылына қуаттылығы 120 мың тонна зауытқа арналған сепарирлеу қондырғысының жұмыс жасау параметрлері төменде көрсетілген:
Бірінші топтағы сепараторларға ашытқы суспензиясының берілуі, м3/сағ........................................................................................................900
Бастапқа ашытқы суспензиясындағы ашытқы концентрациясы, %.. 1,6
Жууға судың берілуі, м3/сағ.................................................................287
Екінші топтағы сепараторларға берілетін суспензиядағы ашытқы
концентрациясы, %...............................................................................4,85
Екінші топтағы сепаратордан ашытқы суспензиясының шығымы,
м3/сағ.......................................................................................................120
Қоюланған суспензиядағы ашытқы концентрациясы, %...................11,5
Сепаратордан кейінгі өңделген культуральды сұйықтықтың мөлшері, м3/сағ Бірінші топ..................................................................................613
Екінші топ..............................................................................................246
Екінші топтағы сепаратордың алдындағы ашытқы суспензиясының
температурасы, С.....................................................................................50
Сепарирлеу кезіндегі ашытқының жоғалуы, %.....................................2
Құрамында көмірсулары, минералды тұздары және ашытқылары бар өңделген культуральды сұйықтық сепарирлеуден кейін технологиялық процеске қайтарылуы тиіс. Өңделген культуральды сұйықтықты ферментация сатысына қайтару үздіксіз және биологиялық тазартудан кейін жүзеге асырады.
Булау және термоөңдеу
Булауға берер алдында ашытқы суспензиясын вакуум – буландырғыш аппаратта қайнату температурасына жақын температураға дейін толық қыздыру керек. Бұл үшін ашытқы суспензиясын сепарирлеуден кейін ол 1 сағат аралығында ұстап тұратын тізбектеле қосылған плазмолизаторларға жібереді. Плазмолизденген суспензия вакуумды – буландырғыш қондырғының қабылдау (ыдысы) багіне келіп түседі.
Паприн өңдірісінде үш корпусты вакуум – буландырғыш қондырғылар қолданылады. Ашытқы суспензиясын булау өсімдік шикізатының гидролизатында азақтық ашытқы өңдірісінде жүзеге асырылады. Вакуум – буландырғыш қондырғыдан кейін құрамындағы құрғақ заттың құрамы 18-22% болған соң, ашытқы суспензиясының буланған суспензиясы жинағышқа келіп түседі.
Ашытқы суспензиясын кептіру
Кептіру процесі паприн өңдірісіндегі соңғы сатысы болып табылады. Кептіру қондырғысындағы құрғақ заттың құрамы 18-22 % болатын ашытқы суспензиясы жинағышқа келіп түседі. Процесс өнімділігі 15-20 т/сағат СРЦ-12,5/1500 НК типті шашыратқыш кептіргіштерде жүргізіледі.
Ашытқы суспензиясы булау бөлімінен фильтр арқылы кептіру қорегін бақылау блогына (КҚББ) беріледі. КҚББ кептіргіштен шығатын өңделген кептіру агентінің температурасына байланысты кептіруге берілетін суспензияның мөлшерін реттеу үшін, сонымен қатар судан ашытқы суспензиясына жәймен ауысу үшін және керісінше, кептіргішті қосу және тоқтату кезінде қызмет етеді. КҚББ – мен бірге ашытқы суспензиясы кептіргіштің қақпағында орналасқан ортадан тепкіш шашыратқыш механизмге жібереді. Майда бөлшектерге дейін шашыраған ашытқы суспензиясын кептіру агентінің тогында кептіру камерасында кептіріледі.
Жылдық өнімділігі 120 мың тонна паприн өндіретін зауытқа арналған кептіру бөлімінің жұмыс істеу параметрлері төменде көрсетілген:
Кептіруге ашытқы суспензиясының берілуі, м3/сағ.............................80
Суспензиядағы ашытқы суспензиясы, %...........................................17,1
Кептіру агентінің температурасы, С:
камераға кіруде.............................................................................440
камерадан шығуда........................................................................100
1 т буланған суға кеткен отынның меншікті шығыны, кг/т..............119
Кептіру сатысындағы биомасаның жоғалуы, %.....................................2
Дайын өнімнің ылғалдылығы, %..............................................................8
Кептіру агенті болып атмосфералық ауамен отынды газдардың қоспасы саналады. Отын ретінде мазут немесе жағуға жанатын табиғи газ. Жану өнімдері 1000-11500С температурамен араластыру камерасына келіп түседі, бұған бір мезгілде таза ауа беріледі.
Араластыру нәтижесінде отынды газдардың температурасы 400-5500С дейін төмендейді. Отынды газдар ауамен қосымша 280-6800С температураға дейін ауамен араластырылады және орталық газ жүргіш кептіру камерасына бағытталады. Ауа үрлегіштің сыртқы қабырғасын салқындау үшін суық ауа үнемі беріліп отыратын «жейде» қарастырылған.
Кептірілген өнім кептіру камерасының конусында тұнады, ол жерден пневматикалық тасымалдағыш арқылы қораптау бөліміне жіберіледі. Кептіргіштен шығару кезінде ашытқылардың температурасы 90-1000С жоғары болмайды. Өңделген кептіру агенті су буларымен бірге 15 % ашытқыға дейін кептіргіштен алады. Оларды ұстау үшін кептіру агентін СК-ЦН-34 типті циклонды батарея арқылы өткізеді, бұл жерде құрғақ ашытқылар өңделген кептіру агентінен бөлінеді және пневматикалық тасымалдағыш құбыр өткізгіштен шығарылады. Атмосфераға тастар алдында өңделген кептіргіш агенті ашытқы бөлшектерінен толық тазарту үшін сулы тазартуға ұшыратады, ал өңделген ауа пневматикалық тасымалдағыш жүйесінен кептіргіш қондырғысының циклон батареясы арқылы өтеді.
Папринді буып түю және қораптау
Папринді буып түю, қораптау және қоймаға жіберу өсімдік шикізатының гидрализатында және сульфидті щелкте азықтық ашытқы өндірісі зауытындағы сияқты жүргізіледі. Бұл кезде қолданылатын әдістердің кемшілігі болып паприн өңдіретін зауыттар үшін қуаттылығының бірнеше есе жоғарылығы. Қорапсыз сақтауға көшіру және түйіршіктелген азықтық ашытқыларды тасымалдауда қораптау кезінде қол еңбегінің болмауы, ақуыз өнімдері өндірісінің одан әрі ұлғаюы қажетті шарт болып табылады.
Гаприн өндірісі
Микробиологиялық синтез үшін көміртегі көзі ретінде табиғи газды пайдалану өте маңызды, себебі ол ақуыз өнімдерді азықтық емес шикізаттардан алу проблемаларын шешу.
Шикізатқа сипаттама
Табиғи газдың негізгі компоненті метан CH4 болып табылады, оның құрамы 94-98% аралығында болады, алынатын жеріне байланысты. Метаннан басқа табиғи газда белгісіз мөлшерде этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10, көміртегі диоксиді СО2 және азот N2 қатысады. Метанды сіңіретін (тотықтыратын) микроорганизмдер табиғатта кеңінен таралған. Олар топырақта, өзен мен көл суларында, шахта сулары мен табиғатта кеңінен таралған. Метанды ассимилирлеуге қабілеті бар бактериялар туысы: Mycobacterium, Pseudobacterium, Chromobacterium, Brevibacterium, Bacillus және сонымен қатар тағы басқа микроорганизмдер. Көрсетілген микроорганизмдердің негізгі белгісі көмірсутегінен тек бір көміртегі атомымен барлық жасушалық компоненттерді синтездеу қабілеті бар метан болып саналады. Метан негізінде биосинтезге аралас культураларды пайдалануда үлкен қызығушылық туғызуда. Кейбір таза культуралар метанды тотықтырмайтын бактериялармен қосылып метанды тотықтырады. Аралас культуралар популяциядан бөлініп алынған және таза культураларға қарағанда, метанды активті ассимилияциялайды.Табиғи газда культивирлеу арқылы алынған бактерия биомассасы тазалығы жоғарғы деңгейде ерекшеленеді және сапасы бойынша көмірсулар мен Н-парафиндерден алынған азықтық ашытқылардан кем емес. Оның құрамында 65% ақуыз бар, жануарлардың организмінде қажетті барлық аминқышқылдары және В тобының витамині бар. Микроорганизмдерді табиғи газда культивирлеу арқылы алынған ақуыз өнімі гаприн деп аталады. Табиғи газдың мол қоры, оның арзандылығы, тиімділігі микробиологиялық синтез үшін ең тиімді көміртегі көзі болып саналады. Бірақ табиғи газ негізінде азықтық ақуыз өндіру технологиясын жасауда күрделі техникалық қиындықтар болды, ол негізгі қоректік зат метан мен оттегі – газдары бар болуымен байланысты. Метан культуральды сұйықтықта нашар ериді (максимум 0,02 г/л), микроорганизмдер метанда баяу өседі, олардың өсуін Н-парафинде культивирлеумен салыстырғанда 2,5 есе артық оттегі қажет. Сондықтан микроорганизмдерді өсіруге арналған аппараттарда интенсивті зат алмасуды қамтамасыз ету керек. Метанның ауамен қоспаның оптимальды концентрациясын таңдауда, мұндай қоспаның жарылу қаупінің бар екендігін ескеру керек. Метанның жарылу қауіптілігі бар концентрациясының ауадағы аумағы 5-15%, ал оттегіде 6-60%. Метанды ассимиляциялайтын микроорганизмдер – бұл бактериялар, олардың жасушаларының өлшемі бойынша ашытқы жасушаларынан кіші, ол микроорганизмдер биомассасын культуральды сұйықтықтан бөліп алу сатысында қосымша қиындықтарды туғызады. Метанды тотықтыратын микроорганизмдердің өсуі үшін, қоректік ортаның құрамына азот көзі, фосфор, микроэлементтер және тағы басқа қоректік заттар кіруі керек. Метанды тотықтыратын бактериялар әр түрлі азот қосылыстары бар азотты тұтынуын қанағаттандырады: нитраттар, аммоний тұздары, аммиак, мочевина және де органикалық азот көзі (пептон, аминқышқылдары) арқылы толықтырылады. Бактериялардың кейбір түрлері атмосфералық азотты сіңіреді. Микроорганизмдерді метанда культивирлеуде фосфор көзі ретінде әртүрлі фосфор қышқылының тұздары атқарады. Микроорганизмдердің өсуін стимулирлейтін микроэлементтер құбырдағы судың құрамында, тұздардың ерітіндісінде болады, ал олар қоректік орта құрамына кіреді. Алайда қоректік ортаға кейбір микроэлементтерді енгізу, метанды тотықтыратын бактериялардың тіршілік етуіне жағымды әсер етеді. Гаприн өндірісінде қоректік тұздар мен микроэлементтердің ерітіндісін дайындау, азықтық ашытқы мен паприн өндірісінде тұздардың ерітіндісін дайындау ерекшеленеді, демек дайын ерітінділер залалсызданады.
