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"ERO#EEE POUR ELIMINER Lt AO'cmLoBE1DRIQUE GAZmJX DES SOLUTIONS DE SUCRE DE BOIS"
Demande de brevet allemand en sa faveur du 15 mai 1942.
Dans la saccharification d'une matière cellulosique par hydrolyse à 1 aide d'acide chlorhydrique fortement concentré, la réalisation économique du procédé dépend principalement du coût de la récupération de l'acide chlorhydrique.
Le but de la présente invention est d'effectuer, par un nouveau mode de récupération d'une partie de l'acide chlorhy- drique de la solution avant d'évaporer celle-ci dans le vide, un abaissement du coût de la récupération du dit acide.
Ce nouveau mode de récupération est rendu possible par{Le fait que, à partir d'une solution de sucre du genre de celle qu'on obtient habituellement dans l'hydrolyse du bois à l'aide d'acide chlorhydrique fortement concentré, c'est-à-dire d'une solution contenant 100 parties en poids de sucre pour environ
134 parties en poids de HCl dans 227 parties en poids d'eau, si lion chauffe cette solution à environ 45 , température enco-
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re inférieure à celle qui pourrait être nuisible pour le sucre, et en n'applicant qu'une diminution de pression telle que celle- ci n'atteigne pas 45-50mm de Hg (pression absolue), ce qui a pour effet de porter la solution à l'ébullition,
il s'établit dans la chambre à gaz au-dessus de la dite solution une pression partielle considérable d'acide chlorhydrique qui est de beau- coup supérieure à la pression partielle de vapeur d'eau qui règne en même temps dans ladite chambre. Il en résulte qu'il est possible - et c'est en ceci que réside le principe sur le- quel est basée l'invention - de créer, au-dessus de la solution de sucre, en chauffant celle-ci à environ 45 sous une diminution de pression qui n'atteint sensiblement pas le vide de 45-50mm de Hg, une atmosphère de vapeur composée d'un mélange de H01 gazeux pur et d'une faible quantité seulement de vapeur d'eau.
Lorsque l'on enlevé ainsi partiellement du gaz, conformé- ment à l'invention, de la solution acide de sucre, la pression et la température doivent être réglées l'une par rapport à l'autre de telle manière que, par rapport à la pression de tra- vail, la pression partielle du gaz acide chlorhydrique soit élevée et que, par contre, celle de la vapeur d'eau soit très faible, afin qu'il ne s'échappe pratiquement que du gaz acide chlorhydrique pur.
Si l'on opère à 45 et élimine le gaz sous une pression de travail de 100mm de Hg, auquel cas la pression partielle du gaz acide chlorhydrique qui se trouve au-dessus de la solution de sucre, de la composition sus-indiquée, est de 211m de Hg, alors que celle de la vapeur d'eau n'est que de 18,lmm, la pression partielle du gaz HCl est égale au double de la pres- sion de travail, alors que celle de la vapeur d'eau n'en est que le cinquième; le gaz evacué est donc du gaz acide chlorhy- drique presque pur.
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Comme la température de décomposition du sucre s'élève à mesure que l'acide chlorhydrique est éliminé de la solution, il peut être avantageux d'effectuer l'élimination du gaz par échelons, par exemple en opérant d'abord à 45 sous une pres- sion de 120mm de Hg, puis à 55 sous une pression de 80 à
100mm de Hg.
L'élévation de la pression de travail par rapport à la pression sus-indiquée de 45-50mm de Hg, ainsi qu'elle a été appliquée dans un procédé connu d'élimination du gaz HCl par cuisson de la solution de sucre, a comme conséquence que le travail de compression à fournir et les volumes de gaz à mani- puler sont plus faibles, ce qui contribue à assurer l'économie du procédé. Il faut en outre tenir compte du fait que, étant donné que le gaz acide chlorhydrique n'est mélangé que de faibles traces de vapeur d'eau, qu'on pourrait d'ailleurs éliminer par l'adjonction d'une petite tour de séchage placée en avant, les dispositifs d'évacuation n'ont pas besoin d'être faits en une matière résistant aux acides.
Pour permettre le maintien d'une température constante pendant toute la durée du dégazage, il peut être avantageux de faire circuler la solution, par exemple en la retirant en bas du récipient de dégazage et la ramenant par une pompe à la partie supérieure dudit récipient, en circuit fermé. La continuité du procédé peut aussi être réalisée en introduisant dans le réci- pient, ou ajoutant au liquide en circulation, chaque fois au- tant de solution fraîche qu'il est retiré ou dérivé de solution dégazée dudit récrient ou du circuit.
Le gaz acide chlorhydrique ainsi obtenu, comprimé à la pression atmosphérique, peut être utilisé de la manière habitu- re- elle, par exemple, pour/donner de l'acide chlorhydrique forte- ment concentré dans des tours d'absorption, dans lesquelles
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le traitement a lieu également à la pression atmosphérique.
Exemple : En hydrolysant du bois à l'aide d'acide chlorhy- drique fortement concentré (à 42%, en poids), on a obtenu une solution de sucre ayant une densité de 1,261 et la composition suivante :
HCl 36,6 vol.%
Sucre 27,3 vol.%
H20 62,1 vol.% 461 g. de cette solution, contenant par conséquent;
100 g. de sucre
134 g. de HC1
227 g. de H20 ont été chauffés pendant 3 heures. La température a d'abord été maintenue à 45 et a ensuite été élevée progressivement jusqu'à 55 . En aspirant du gaz hydrogène chloré, on a maintenu une pression constante de 100mm de mercure pendant toute la durée du chauffage.
On a obtenu de cette manière une solution qui était compo- sée de 100 sucre
100 g. de sucre
91,27 g. de HCl 225,7 g, de H2O
On avait ainsi éliminé par aspiration 43,3 g. de la quan- tité totale d'hydrogène chloré, soit
43,3/134 =32 % de la quantité totale d'acide chlorhydrique.
Avec ces 43,3 g. de gaz HCl, 1,3 g. seulement de vapeur d'eau avait été entraîné, cette faible quantité d'eau ayant pu être facilement séparée par séchage avant l'entrée du gaz HCl dans la pompe.
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"ERO # EEE TO ELIMINATE Lt AO'cmLoBE1DRIQUE GAZmJX OF WOOD SUGAR SOLUTIONS"
German patent application in his favor dated May 15, 1942.
In the saccharification of cellulosic material by hydrolysis with highly concentrated hydrochloric acid, the economical performance of the process depends primarily on the cost of recovering the hydrochloric acid.
The object of the present invention is to effect, by a new method of recovering part of the hydrochloric acid from the solution before evaporating the latter in a vacuum, a lowering of the cost of the recovery of the solution. says acid.
This new method of recovery is made possible by {The fact that, from a sugar solution of the kind usually obtained in the hydrolysis of wood using highly concentrated hydrochloric acid, it that is to say of a solution containing 100 parts by weight of sugar for approximately
134 parts by weight of HCl in 227 parts by weight of water, if this solution is heated to about 45, temperature still
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re lower than that which could be harmful for the sugar, and applying only a decrease in pressure such that it does not reach 45-50mm of Hg (absolute pressure), which has the effect of increasing the pressure. boiling solution,
a considerable partial pressure of hydrochloric acid is established in the gas chamber above said solution which is much greater than the partial pressure of water vapor which prevails at the same time in said chamber. It follows that it is possible - and this is the principle on which the invention is based - to create, above the sugar solution, by heating it to about 45 sous. a decrease in pressure which does not reach substantially the vacuum of 45-50mm Hg, a vapor atmosphere composed of a mixture of pure H01 gas and only a small amount of water vapor.
When gas is thus partially removed in accordance with the invention from the acidic sugar solution, the pressure and the temperature must be controlled relative to each other in such a manner that, relative to the working pressure, the partial pressure of hydrochloric acid gas is high and, on the other hand, that of the water vapor is very low, so that practically only pure hydrochloric acid gas escapes.
If one operates at 45 and eliminates the gas under a working pressure of 100mm Hg, in which case the partial pressure of hydrochloric acid gas which is above the sugar solution, of the above-mentioned composition, is of 211m of Hg, while that of the water vapor is only 18.1mm, the partial pressure of the HCl gas is equal to twice the working pressure, while that of the water vapor is only the fifth; the evacuated gas is therefore almost pure hydrochloric acid gas.
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As the decomposition temperature of the sugar rises as the hydrochloric acid is removed from the solution, it may be advantageous to carry out the removal of the gas in stages, for example by first operating at 45 ° C. - pressure of 120mm of Hg, then at 55 under a pressure of 80 to
100mm of Hg.
The increase in the working pressure with respect to the above-mentioned pressure of 45-50mm of Hg, as it has been applied in a known process for removing HCl gas by cooking the sugar solution, has as Consequently, the compression work to be supplied and the volumes of gas to be handled are lower, which contributes to ensuring the economy of the process. It should also be taken into account that, since the hydrochloric acid gas is mixed only small traces of water vapor, which could moreover be eliminated by adding a small drying tower placed forward, the drainage devices need not be made of acid resistant material.
To allow a constant temperature to be maintained throughout the duration of the degassing, it may be advantageous to circulate the solution, for example by removing it from the bottom of the degassing container and bringing it back by a pump to the upper part of said container, in a closed circuit. The continuity of the process can also be achieved by introducing into the container, or adding to the circulating liquid, each time as much fresh solution as it is withdrawn or derived from degassed solution from said container or from the circuit.
The hydrochloric acid gas thus obtained, compressed at atmospheric pressure, can be used in the usual manner, for example, to give highly concentrated hydrochloric acid in absorption towers, in which
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the treatment also takes place at atmospheric pressure.
Example: By hydrolyzing wood with highly concentrated hydrochloric acid (42% by weight), a sugar solution was obtained with a density of 1.261 and the following composition:
HCl 36.6 vol.%
Sugar 27.3 vol.%
H2O 62.1 vol.% 461 g. of this solution, therefore containing;
100 g. sugar
134 g. by HC1
227 g. of H2O were heated for 3 hours. The temperature was first kept at 45 and then gradually raised to 55. By sucking in chlorinated hydrogen gas, a constant pressure of 100 mm of mercury was maintained throughout the heating period.
In this way a solution was obtained which consisted of 100 sugars.
100 g. sugar
91.27 g. of HCl 225.7 g, of H2O
43.3 g were thus removed by suction. of the total quantity of chlorinated hydrogen, i.e.
43.3 / 134 = 32% of the total amount of hydrochloric acid.
With these 43.3 g. of HCl gas, 1.3 g. only water vapor had been entrained, this small quantity of water having been easily separated by drying before the entry of HCl gas into the pump.