2 Гідроліз деревини з наступним бродінням

1.1.2 Гідроліз деревини з наступним бродінням

Деревина складається з целюлози, геміпеллюлози (пентозани і гексозани) і лігніну. У составдревесіни входять також мінеральні речовини (зола), смоли і жири, дубильні речовини і т. Д. На целюлозу припадає близько половини маси деревини.

Для отримання спирту деревину обробляють (гидролизуют) сірчаної або соляної кислотою. При цьому з целюлози утворюється глюкоза

(С6Н10О5) х + хН2О хС6Н12О6

яка потім проходить стадію спиртового бродіння. При гідролізі концентрованої (41% -ної) соляною кислотою виходить розчин, що містить до 30% цукрів. Однак цей спосіб через сильній корозії обладнання, а також труднощів при отриманні і регенерації 41% -ної соляної кислоти не знайшов широкого развітія.J

Поширення в промисловості отримав гідроліз деревини розбавленою сірчаною кислотою. За цим методом деревна тирса обробляють в з'єднаних послідовно апаратах (перколяторах) 0,1- 0,4% -ної H2S04 при 7-15 кгс / см2 і 150-170 ° С. Одержуваний 4% -ний розчин цукру випарюють, нейтралізують гашеним вапном і після фільтрування зброджують. Запроваджено також гідроліз 0,4% -ної сірчаної кислотою в трубчастих апаратах безперервної дії при нагріванні паром під тиском 25-30 кгс / см2.

Поряд з етиловим спиртом на гідролізних заводах отримують цінні побічні продукти - фурфурол, метиловий спирт, оцтову кислоту, скипидар, білкові дріжджі, лігнін і т. Д. З 1 т деревної тирси можна отримати до 200 кг гидролизного спирту (в розрахунку на 100% - ний).

1.1.3 Отримання етилового спирту з сульфітних Щолоков

Етиловий спирт, одержуваний на підприємствах целюлозно-паперової промисловості при сульфітної варінні целюлози, прийнято називати сульфітним спиртом.

При сульфитном способі виділення чистої целюлози велику кількість деревної тріски обробляють при підвищеній температурі розчином бисульфита кальцію або магнію, що містить деякий надлишок вільного сірчистого ангідриду. Рідина, що залишилася після обробки тріски, називають сульфітно луг. Це - відхід целюлозно-паперового виробництва. На кожну тонну виробленої целюлози виходить 8-12 кг сульфітних лугів, що містять 10- 12% сухої речовини (лігнін, вуглеводні, білки, смоли, жири, окис кальцію і ін.). Приблизно 25% сухого. речовини відноситься до цукру, причому 2/3 з них здатні зброджувати, даючи етиловий спирт.

З лугів гострою парою відганяють сірчистий ангідрид та інші леткі речовини, потім нейтралізують луг вапняним молоком і направляють його в батарею бродильних чанів, де луг послідовно перетікає з одного чана в інший. Бродіння проводять при 30 ° С протягом приблизно 20 год при .інтенсівном перемішуванні лугу з дріжджами. Після закінчення бродіння дріжджі відокремлюють в сепараторах від цукрового розчину (бражки). Брага виходить слабкою (близько 1% спирту). Її піддають ректифікації з отриманням 95% -ного етанолу.

1.1.4 сірчанокислотного спосіб гідратації етилену.

У 1873 р А.М. Бутлеров і В. Горяїнов детально вивчили сіркокислу гідратацію етилену і передбачили технічне значення цього процесу. На початку 30-х років в Радянському Союзі М. А. Далін з співр. були проведені дослідження кислотною гідратації олефінів, а в 1936 р в м Баку була створена перша в СРСР промислова установка по отриманню етанолу з нафтових газів.

Концентрована сірчана кислота здатна реагувати з етиленом, утворюючи моно- і діалкілсульфат:

С2H4 + H2S04 С2H5OSO2OH

2С2Н4 + H2S04 (C2H6О) 2SО2

Ці ефіри при взаємодії з водою перетворюються в етиловий спирт, виділяючи кислоту:

С2H5OSO2OH + Н2О C2H5OH + H2SО4

(С2H5О) 2SO2 + 2H2О 2С2H5OH + H2SО4

Нижче наводиться опис принципової технологічної схеми процесу. Газ при 25 кгс / см2 і 80 ° С подають в нижню частину колони (абсорбера), зрошуваною 96-98% -ної сірчаної кислотою. Абсорбер є освинцьованої і футерованную зсередини колону; в ній є 15-20 ферросілідових тарілок з ковпачками для барботування газу і з трубами для переливу рідини. Температура абсорбції підтримується 70 ° С за рахунок зняття реакційного тепла трубчастими холодильниками, наявними на кожній тарілці. По трубках холодильників пропускають холодну воду. Відходять з абсорбера гази, що містять приблизно 90% етану і 4-6% етилену, дросселирующие до 10 кгс / см2, відмивають водою від унесенной кислоти, нейтралізують 5-10% -ним розчином лугу, знову промивають і направляють на піроліз етану в етилен. З нижньої частини абсорбера виводиться суміш моно- і діетилсульфат з прореагувала сірчаною кислотою. Суміш охолоджують до 50 ° С і після дроселювання до 5 6 кгс / см2 направляють в спеціальний апарат (гідролізер) для гідролізу водою, відокремленою при ректифікації етилового спирту.

При гідролізі крім етилового спирту утворюються діетиловий ефір, полімери і т. Д. Гази, що виділяються при дроселюванні рідини, відмивають, нейтралізують і приєднують до газам, що йде на піроліз етану. Гідроліз проводять при 4,5-5 кгс / см2 і 92-96 ° С. Випливає з нижньої частини гідролізера рідина складається з етилового спирту, води, сірчаної кислоти, діетилового ефіру і негідролізованного етілсульфат. Ця суміш надходить в отпарную колону, в нижню частину якої вводять гострий пар для завершення гідролізу і відгону спирту і ефіру. Відпарювання в кубі ведуть при 125 ° С і -1,5 кгс / см2. З куба отпарной колони відводять 47% -ву сірчану кислоту, яку після очищення від смолистих речовин направляють на концентрування.

Парогазова суміш з верхньої частини отпарной колони, що містить пари води, етилового спирту, діетіловогоефіра і кислоти, етан і етилен, надходить в нейтралізаційних-отпарную колону. Барботіруя через лужний розчин, суміш нейтралізується і далі промивається водою; що надходить з верху колони. У куб цієї колони подають гострий пар для відгону парів спирту з стікає в куб лужного розчину. Нейтралізовані пари, що відходять з верхньої частини колони, конденсуються в холодильниках і направляються на ректифікацію в очисну колону. У цій колоні відбувається поділ ефіру і спирто-водного конденсату. Ефір додатково відмивають водою від спирту і направляють в колону ректифікації. З верху цієї колони відводиться товарний ефір. Кількість його становить ^ 10% від кількості спирту-ректифікату.

Кубовий продукт колони розділяють на наступній ректифікаційної колоні на спирт і воду, що використовується на стадії гідролізу. Кубовий продукт очисної колони також проходить ректифікацію; в результаті отримують товарний спирт-ректифікат.

Економічність даного процесу визначається в першу чергу методом концентрування сірчаної кислоти. Зазвичай концентрування проводять в дві стадії: упаривание до 88-93% -ної концентрації димовими газами в барабанних концентраторах і додавання олеума з доведенням концентрації кислоти до необхідної. Для зменшення втрат кислоти при упарюванні і для запобігання виділенню її парів в навколишнє повітря з газів, що виходять з концентраційних апаратів, вловлюють тумансерной кислоти на мокрих електрофільтрах в електричному полі високої напруги. Сірчанокислотний конденсат з електрофільтрів знову надходить у виробництво. Недоліками методу є велика витрата сірчаної кислоти, необхідність застосування кислотостойкого обладнання і недостатня селективність процесу.