гідролізний виробництво
Гідроліз деревини може здійснюватися з використан-ням концентрованих або розбавлених мінеральних киць-лот. При обробці деревини при 20-40 ° С концентрований-ної сірчаної або надконцентровану (41% -ної) соляною кислотою відбувається розпад макромолекул полісахаридів на розчинні фрагменти і розчинення останніх в кислоті. Отриманий розчин розбавляють водою і кип'ятять з метою ін-версії полісахаридів. Однак витрата кислоти в цьому процесі дуже великий. Тому в промисловості для гідролізу дереві-Сіни застосовують розбавлену сірчану кислоту. У пов му випадку потрібно нагрівання до 180 ° С і вище під відповідним тиском. Однак при цьому, крім переходу складних Сахаров в прості, відбуваються і побічні реакції; розкладання обра-поклику моносахаридів з утворенням гумінових речовин, відщеплення від деревини ацетильних і метоксільних груп і ін.
Технологія гідролізу деревини. Технологічна схема процесу гідролізу деревини розбавленою сірчаною кислотою показана на рис. 2.9.
Основним апаратом гидролизного виробництва є гідролізаппарат (рис. 2.10). Це вертикальний цилиндрич-ський сталевий посудину зварної конструкції, верхня і нижня
1 - гідролізаппарат; 2 весомер; 3 - конвеєр сировини; 4. 5 - підігрівачі; 6, 7 - Теплообмінники; 8 - інвертор; 9, 10 - випарники; 11 - кислотний насос; 12 -мернік кислоти; 13 - швидкодіючий клапан; 14 - циклон; 15 - конвеєр лігніну
Частини якого є усічений конус. Апарат футеруют зазвичай шаром бетону і поверх його кислототривкими плитками. Місткість апарату від 18 до 160 м3. У верхній частині апарату є завантажувальна горловина, що закривається кришкою. Усередині апарату, в нижній його частині, для відділення гідролізату від лігніну встановлені пристрої, що фільтрують, виконані з перфорованих кислототривких труб (діа-метр отворів 4 мм). До апарату приварені дві опорні лапи, якими він спирається на несучу конструкцію. Під одну з лап підкладають датчик весомера, а під іншу - роликовий шарнір для того, щоб забезпечити рухливість апарату при його зважуванні.
У гідролізаппарат завантажують подрібнену деревину - тріску або суміш тріски з тирсою і одночасно закачують розбавлену 0,5 ° / о-ву сірчану кислоту. Потім закривають верхню горловину, поступово нагрівають вміст аппа-рата гострою парою і виробляють здування для видалення повітря і летких продуктів. Температуру вмісту апарату в ті-чення 30-40 хв доводять до 130-150 ° С, а тиск до 0,7 0,9 МПа. За цей час значна частина гемицеллюлоз гід - Роліз і переходить в розчин. Потім починають непрерив-ву перколяції, т. Е. Згори безупинно подають у гідроліз-апарат розбавлену сірчану кислоту, нагріту до 170- 190 ° С, а знизу безперервно виводять з нього гідролізат.
Мал. 2.10. Гідролізаппарат:
I - корпус; 2 - завантажувальна горловина; 3 - сдувоч - ний штуцер; 4 - весомер; 5 - вихлопна Горлова-ну; 6 - фільтруючі пристрої
В процесі безперервної Перколь - ції температуру в апараті пості-пінно доводять до 180-190 ° С, тиску-ня при цьому становить 0,9-1,2 МПа. У цей період гідролізується Целль-лоза і трудногідролізуемая частина гемицеллюлоз. Макромолекули по-лісахарідов при гідролізі дереві-Сіни послідовно скорочуючи-ються. Так, з целюлози спочатку утворюється гідроцеллюлоза, потім целлодекстріни (що складаються з 10 60 залишків глюкози), олігосаха - Ріди (3-10 залишків глюкози), цілий - лобіоза (дисахарид З ^ НггОц) і, нарешті, глюкоза. Утворені мо-носахаріди при безперервної перко- ляции швидше видаляються з реак-ційного простору і тим самим Лігнау зменшується їх руйнування.
Коли в гідролізаппарат подано встановлене програм-мій кількість кислоти, а також води для промивки які залишаються-щегося в апараті лігніну в кінці процесу, і з нього виве-дено задану кількість гідролізату, процес закінчується. Після цього знижують тиск до 0,6-0,7 МПа, відкривають швидкодіючий клапан і лігнін за 0,5-1 хв видувається в циклон, звідки він вивантажується через отвори в днищі цик-лона за допомогою обертового вигрібних механізму.
Лігнін використовують як паливо і частково переробляють В вугілля різного призначення, нитролигнина і інші продукти.
Залежно від величини гідролізаппарата і виду сировини весь цикл від завантаження сировини до вивантаження лігніну (варіння) про-продовжували від 2 до 5 год.
Гідролізат від всіх гідролізаппаратов надходить в загальний колектор. На деяких заводах встановлено велике число апаратів (до 28), в цьому випадку їх поділяють на групи, каж-дая з яких має свій колектор гідролізату. З колектив-тора гідролізат направляється на ступеневу випарне
про
Підготовка гідролізату до біохімічної переробки. Гід-ролізат містить 3-3,5% РВ, з них до 90%, припадає на моносахариди, понад 5% 1 складають декстрини, осталь-ное- різні домішки, що утрудняють біохімічну пере-работку гідролізату.
Тому гідролізат спочатку витримують протягом 3 год при 100 ° С в інверторах з метою інверсії декстринів, а також для руйнування частини домішок. Потім його нейтралізують через вестковим молоком і аміаком до рН 3,2-4,2, одночасно додають мінеральні поживні солі. Нейтралізований гідролізат (нейтралізат) піддають відстоюванню для відділі-ня зважених часток і охолоджують до 30-35 ° С. Отримане сусло (субстрат) аерують і потім звільняють від обра-поклику пластівців шляхом відстоювання. Для зниження концент-рації фурфуролу та інших речовин, що гальмують жізнедеятель-ність дріжджів, сусло зазвичай розбавляють водою приблизно на-половину, частина води може бути замінена післядріжджова бражкою.
На деяких заводах нейтралізований і очищений гід-ролізат упаривают, отримуючи кормової гідролізний цукор. Він випускається в якості готового продукту у вигляді розчину, з-тримає 20-25% легкозасвоюваних вуглеводів.
Біохімічна переробка сусла. Цей процес ведеться так само, як і процес по переробці сульфітних лугів. При цьому сусло з хвойної деревини, в якому з усіх моносаха-рідов 75-77% припадає на гексози, зазвичай зброджують для отримання етилового спирту; його концентрація в бражці близько 1,5%, а вихід товарного спирту 160-180 л з 1 т абсолютно сухої сировини. Залишок після відгону спирту - гідролізну барду використовують для вирощування дріжджів, вихід яких близько 30 кг з 1 т абсолютно сухої сировини. Гідролізат з лист-кої деревини містить гексоз менше, і його використовують цілком для вирощування дріжджів, вихід яких возрас-тане до 200-210 кг.
Двофазний гідроліз. При двофазному гідролізі Листвен-ної деревини і рослинних відходів сільського господарства (соняшникової лузги, кукурудзяної качана і ін.) Спочатку в м'яких умовах гидролизуют тільки геміцелюлози, переваж-громадської пентозани (пентозний гідроліз), а потім після від-ділення пентозного гідролізату підвищують температуру і давши-ня і гидролизуют целюлозу (гексозних гідроліз). Пентоз - ний гідролізат очищають і піддають гидрированию, причому ксилоза перетворюється в багатоатомний спирт ксиліт, рекомен-дуємо хворим на діабет замість цукру. На гексозних гідро- лізаті вирощують дріжджі.
На деяких заводах при проведенні двухфазного гідро-лізу сировину змішують з 10-15% -ної сірчаної кислотою при гідромодуль 0,2- ^ 0,3: 1, завантажують в гідролізаппарат, нагре-вают гострою парою до 160-180 ° С і продовжують подачу пара протягом 2-3 ч. у цей час відбувається гідроліз пентозанов до пентоз, дегідратація пентоз до фурфуролу і виведення фурфуролу з парою в конденсаційну систему. Як показали виробничі досліди, сірчану кислоту доцільно заме-нять сольовими каталізаторами (суперфосфатом, монокальцій - фосфатом і ін.). Конденсат, що містить близько 3% фурфу - рола, очищають від домішок і ректифіков, отримуючи товар-ний фурфурол. Що залишається в гідролізаппарате целлолігнін піддають перколяційні гідролізу 0,7-1% -ної сірчаної кислотою і використовують отримується гексозних гідролізат для вирощування дріжджів.
Фурфурол отримують також з деревної тріски листяних порід шляхом обробки водяною парою при 180 ° С під тиску-ням в вертикальному непреривнодействующем апараті. Гідро-ліз пентозанов відбувається в результаті каталітичного віз-дії відщеплюються від деревини органічних кислот. Целлолігнін після відгону фурфуролу брикетують. Хвойну деревину для виробництва фурфуролу не використовують через малого змісту в ній пентозанов.
Нові гідролізні заводи будуються переважно як спеціалізовані фурфурольно-дріжджові підприємства.
Розробляється комплексний спосіб переробки рости-ного сировини, за яким перколяційні гідроліз сировини виробляється тільки до температури 150 ° С. Одержуваний ге - міцеллюлозний гідролізат віджимається і використовується для ви-ращіванія кормових дріжджів. Що залишився в гідролізаппа-Раті целлолігнін з метою збагачення його цукрами заливають 0,5% -ної кислотою і нагрівають 15-30 хв при 170-180 ° С, потім вивантажують і нейтралізують газоподібним аміаком. Як і Лучано рослинно-вуглеводний корм, що володіє високими кормовими властивостями. З 1 т абсолютно сухої деревини можна отримати до 120 кг товарних дріжджів і 700 кг рости-кові-вуглеводного корму; відходів у вигляді лігніну немає.
Повністю використовується сировина і при отриманні кормової осахаренной деревини. Наприклад, деревну тріску піддають частковому гідролізу, для чого змочують розчином сірчаної кислоти з таким розрахунком, щоб концентрація кислоти вну-три деревини склала з урахуванням що міститься в деревині вологи близько 0,1% • Потім тріску пропарюють, розмелюють в ді-Сковен млині і нейтралізують аміаком. При частковому гідролізі відбувається деструкція трудногідролізуемих полі-сахаридов деревини, в результаті чого в готовому продукті міститься значна кількість редукуючих речовин. Кормова Осахаренний деревина може бути застосована в якості вугле-водної добавки в раціонах годівлі великої рогатої худоби.