CH151294A - Procédé d'hydrolyse des produits cellulosiques et dispositif pour sa mise en oeuvre. - Google Patents

Description

  Procédé d'hydrolyse des produits cellulosiques et dispositif pour sa mise eu     oeuvre.       La     présente    invention a pour objet un  procédé d'hydrolyse des produits cellulosi  ques et un dispositif pour sa mise en     ceuvre.     



  Ce procédé est caractérisé en ce qu'après  élimination de tout oxygène libre     contenu     dans ces produits cellulosiques, on les traite        < i,    chaud avec de l'acide sulfurique en milieu  sursaturé d'eau, à températures     croissantes,     en faisant circuler rapidement l'acide dilué  dans la masse, opération durant laquelle il  se forme des produits volatils qui sont récu  pérés, et soumet à une     lixiviation    les lignines  obtenues lors -de     cette    hydrolyse.  



  Le procédé selon l'invention résulte des       observations    suivantes:       a)    l'oxygène libre, sous l'action de l'acide  sulfurique et de la chaleur, amène la destruc  tion rapide des celluloses par formation d'a  cide formique, dès le début -du chauffage.  Cette destruction est évitée en supprimant  l'air ou l'oxygène contenu dans la matière à  traiter,    b ) l'hydrolyse est d'autant plus complète  et la destruction par la chaleur des sucres  formés est d'autant plus faible que la circu  lation de l'eau acidulée sur le produit traité  est plus rapide.

   Pour     arriver    à cela; il faut  travailler dans un milieu sursaturé d'eau et  en faisant circuler rapidement l'acide dilué  dans la masse, ce qui peut être obtenu avec  un dispositif de chauffage et de circulation  expliqué plus loin.  



  Pour la mise en     oeuvre    du procédé men  tionné, on emploiera de préférence des appa  reils ou     saccharificateurs,    dont une forme  d'exécution est représentée, à titre d'exemple,  sur le dessin ci-annexé, en coupe verticale.  



  L'appareil représenté consiste en un auto  clave 1, inattaquable aux acides, muni d'une  surface de chauffe tubulaire intérieure, for  mée d'une ou plusieurs séries concentriques  de tubes 2 dont deux seuls sont représentés,  fermés à leur extrémité supérieure et dont  l'extrémité inférieure est reliée à une cham  bre de retour d'eau 3. Des     tubes    4 concen-      triques au tube 2, dont il vient d'être ques  tion, et ouverts aux deux extrémités, sont  reliés à. une chambre de distribution 5 ali  mentée en vapeur. La vapeur est ainsi ame  née dans la partie supérieure des tubes 2,  permettant la meilleure utilisation de la sur  face de chauffe.  



  Un tube central 10 ouvert par le bas sera  disposé     verticalement;    sa partie supérieure  garnie d'un tamis permettra au     liquide     chauffé de descendre par ce tube sans éprou  ver de résistance. Le support 11 du tube 10  est muni d'ouvertures permettant le passage  du liquide qui se répand depuis en bas, dans  la masse se trouvant en traitement dans l'au  toclave 1. Le chauffage des tubes verticaux  impose au liquide un mouvement. ascension  nel autour des tubes. Il en résulte donc une  circulation du liquide suivant les     flèches    in  diquées dans le dessin.  



  Le mouvement de circulation énergique  qui résulte de     cette    conception spéciale est  favorable à l'hydrolyse.  



  Ledit appareil comporte, en outre, un  tampon de vidange 6, un tampon de remplis  sage 7, sous lequel se trouve disposé -un pa  nier filtrant 8. Ce panier sert à retenir     lc@     impuretés éventuellement contenus dans le  jus acide qu'on doit ajouter pendant l'hydro  lyse. Un système quelconque     d'accrochage:     permet l'enlèvement du panier filtrant 8 et  <B>(lu</B> tube 10 pour leur nettoyage et leur re  mise en place séparée.  



  La: périphérie clé l'appareil sera, de pré  férence,     entourée    d'une enveloppe non     reprc-          sentée,    permettant un chauffage extérieur.  



  Des tubulures sont prévues aux endroits  voulus pour recevoir un robinet d'air, d'eau.  de récupération des vapeurs, de     chauffa;re     par la vapeur, de retour d'eau, etc. L'appa  reil est     évidemment    muni de tous organes clé  sécurité et de mesure nécessaires.  



  Ce     dispositif    peut être utilisé de la façon  suivante: On le charge par exemple avec de  la sciure de bois de pin. Suivant le procédé  selon l'invention, on travaille pendant l'hy  drolyse dans un milieu sursaturé d'eau; cette       saturation    correspond dans le cas de la sciure    de pin fine, clé préférence à 550 à. 700     d'eail     pour 100 de sciure sèche. Par exemple, le  clé l'eau nécessaire pour obtenir ladite       sursaturation    sont- introduits de     suite    en  forme d'eau chaude à 90  ; le reste y     est     ajouté plus tard, sous forme de jus acide  pour l'hydrolyse. On ferme l'appareil et on  y fait le vide.

   L'eau entre en ébullition, la  sciure qui surnage tombe au fond au fur et  à mesure qu'elle se     débarrassa    de l'air qu'elle  contient; on forme alors le vide et on com  mence le chauffage progressif et lorsque     1r#     vide est tombé, on ouvre le robinet d'air. Le  restes d'air libérés par le chauffage s'échap  pent et on reconnaît à. l'odeur du gaz et va  peurs s'il n'y a. plus d'air; on est alors as  suré que tout l'air et l'oxygène libres sont  éliminés. C'est alors seulement que l'on in  troduit l'eau acidulée nécessaire à l'hydro  lyse,     constituée    par le jus acide de la     seconde     phase. Autant que possible, ce liquide sera  introduit à la même température que celle  de la masse traitée.

   On     migniente    alors la  température à. 130   d'abord,     cette    tempéra  ture ne     détruisant    pas les réducteurs     dans     l'appareil à circulation rapide. Il se crée       clans    la masse un courant liquide qui lave la  matière, dissout le réducteur au fur et à me  sure de sa formation, retarde sa destruction  par la chaleur et facilite la formation des  sous-produits volatils. Dès que l'hydrolyse  est     terminée    vers 170  , on arrête le chauf  fage et on procède à la. récupération progres  sive des vapeurs.

   On les dirige automatique  ment avec des     régulateurs    de température,  sur plusieurs paliers de détente et clé con  densation,     jusqu'au    vide le plus grand pos  sible, maintenu constant par l'évacuation des  gaz     ineondensables    à l'aide d'une pompe      < i     vide.  



  La récupération     des    matières volatiles  sous vide est facilitée de préférence par une  condensation finale à circulation d'eau fri  gorifiée en cycle fermé dans une colonne clé       distillation-rectification.     



  Après     cette    première hydrolyse, on ex  trait par     lixiviation    les jus sucrés formés et  soumet les lignines restantes à une seconde      hydrolyse en les traitant par la quantité d'a  cide sulfurique nécessaire pour l'hydrolyse de  la matière initiale correspondante. On ob  tient ainsi encore une grande quantité de       sousproduits    volatils par une opération sem  blable à. la première en faisant varier, sui  vant la matière employée, la température et  la durée de la     réaction    suivie d'une distilla  tion de      5    à<B>30%</B> de l'eau contenue dans les  lignines.

   Les vapeurs contenant les produits  volatils rejoignent automatiquement, suivant  leur température, les vapeurs de l'opération  de la première hydrolyse. L'humidité finale  et les températures de     distillation    sont à dé  terminer pour chaque matière ou essence de  bois.  



  :près la distillation des lignines, elles  sont soumises à une     lixiviation    récupérant in  tégralement l'acide sulfurique contenu dans  la masse sous     forme    d'eau acidulée représen  tant le complément du volume nécessaire à       1w    première hydrolyse de la matière initiale.  de sorte que la même quantité d'acide sert  aux deux opérations.  



  Ce procédé d'hydrolyse suivi du traite  ment des lignines par distillation est capable  de donner en réducteurs de 70 à 90 % du  taux de cellulose soluble dans le réactif de       Schweitzer,    suivant la matière première.  



  Ces réducteurs sont     fermentescibles    par  les levures à plus de 80 % et     pai    les ferments       butyriques    à plus de 90 %.  



  Pour     obtenir    les meilleurs rendements,  on travaille de préférence en marche conti  nue,     rendue,    possible par application de bat  teries de trois     saccharificateurs    ou multiples  de trois, permettant la récupération     calorifi-          que    à simple, double et triple effet.

   Les va  peurs de détente obtenues lors de l'hydrolyse  et de la     distillation    des lignines, sont em  ployées dans différents appareils, pour  chauffer aux environ de 90   l'eau nécessaire  à     l'hydrolyse    de la première et de la deuxième  phase, pour la concentration, la     distillation     et la rectification sous vide :des eaux     furfuro-          liques    et     méthylèniques    obtenues lors de la  séparation des vapeurs     condensées    dans les       paliers    de détente aux différentes tempéra-    Cures de la récupération jusqu'au vide le plus  profond.

   Les vapeurs     d'échappement    pro  duites par la machine à vapeur fournissant  la     force    motrice     nécessaire    à l'usine, servent  au chauffage des autoclaves jusqu'à 130   avec retour direct par colonne d'eau, au bal  lon d'échappement. Le chauffage de 130 à  170   se fait avec des vapeurs     venant    de la  chaudière; les retours sont alors dirigés di  rectement sur la chaudière et ceci constitue  un ensemble de production et de récupéra  tion calorifique qui s'équilibre parfaitement.  



       Les    acides     volatils    peuvent être neutrali  sés au passage des vapeurs de récupération,  pour     former    des acétates concentrés qu'il suf  fit de cristalliser sans nouvelle dépense de  vapeur appréciable.  



  On peut aussi transformer les acides vo  latils en éthers-sels dans le     saccharificateur     même. Dans ce but, on supprime le filtre  surmontant le tube central 10 et on introduit  en     utilisant    le courant dans ce tube central,  par pulvérisation ou sous forme de vapeur,  le     liquide    à combiner avec les acides volatils  pendant la détente des vapeurs, de préfé  rence dans les limites générales     de    160 à  <B>50'</B> environ, de manière<B>à</B> éviter une saute       brusque    de pression ou de     température.    Si  par exemple, il s'agit d'alcool éthylique,

    celui-ci sera introduit à partir de la tempéra  ture de 90   C et par     petites    .doses en suivant  très attentivement les variations     de,    pression.  La détente pourra se continuer ainsi jusqu'à  la pression la plus basse, et pendant toute       cette    détente l'alcool introduit se combinera       partiellement    et instantanément avec les aci  des volatils à cause du milieu     sulfurique     chaud, et il se formera des éthers. Ces  éthers seront récupérés par condensation.

   Le       dispositif    d'introduction du liquide ou de ses  vapeurs reste évidemment     quelconque,    mais  il est préférable d'utiliser la     circulation    dans  le tube central pour assurer le contact intime  des produits à combiner.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Procédé d'hydrolyse des produits cellu losiques, caractérisé en ce qu'après élimina- Lion de tout oxygène libre contenu da-us ces produits cellulosiques, on les traite à chaud avec -de l'acide sulfurique en milieu sursa turé d'eau à températures croissantes en fai sant circuler rapidement -l'acide dans la masse, opération durant laquelle il se forme des produits volatils qui sont récupérés, et soumet à une lixiviation les lignines obtenues lors de cette hydrolyse.

   SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé selon la, revendication, caractérisé en ce que la circulation rapide du liquide dans la masse est provoquée par un chauf fage spécial causant en certains endroits un mouvement ascemionnel dans ce li quide. 2 Procédé selon la sous-rev endication 1, ca ractérisé en ce que les lignines obtenues sont soumises à une seconde hydrolyse sui vie -d'une distillation pour augmenter la quantité (le produits volatils qu'on obtient en forme de gaz mélangés aux vapeurs s'é chappant des appareils.

   3 Procédé. .selon la sous-revendication 2, ca ractérisé en ce que les vapeurs des deux phases sont utilisées par un réglage auto matique des températures pour le chauf- fage de l'eau nécessaire, pour la concen tration. la distillation et la rectification sous vide des condensations. REVENDICATION II: Dispositif pour la mise en oeuvre du pro cédé selon la revendication I, caractérisé par un autoclave muni d'une surface de chauffe tubulaire intérieure et -d'un tube central coo pérant avec ledit chauffage pour la produc tion d'un courant rapide à travers la masse quand le dispositif est en emploi, ledit auto clave comportant en plus des organes de vi dange, de remplissage, de chauffage, de sé curité et de mesure.

   SOUS-REVENDICATIONS .1 Dispositif selon la revendication II, carac- térisé en ce que l'autoclave comporte un système de chauffage extérieur. 5 Dispositif selon la. revendication II et la sous-revendication 4, caractérisé par un organe pour l'introduction d'un liquide >i combiner avec les acides volatils, en vu(- de leur transformation en éthers-sels.