CS246447B1 - Sposob pre kontinuálnu parciálnu hydrolýzu pentozánových surovin pri atmosferickom tlaku a zariadenie pre prevádzanie tohoto sposobu - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká spósobu kontinuálnej parciálnej hydrolýzy pentozánových surovin pri atmosferickom tlaku za použitia katalyzátorov, výhodné zriedených minerálnyeh kyselin, ako aj zariadenia na vykonáme spósotou. Podstatou spósobu je, že na drtením alebo sekáním upravená pentozánovú surovinu, predohriatu na teplotu 90 až 110 °C sa pósoibí danými vodnými roztokmi katalyzátorov, predohriatými na teplotu 95 až 98 °C, po dobu 60 až 180 minút v tepelne stabilizovaných podmienkach v rozmedzí teplot 80 až 100 °C, pri hydromodule 0,3 : 1 až 1 : : 3, kde získaný produkt o-stáva vo formě partikulárnej látky. Novosťou konštrukčného prevedenia zariadenia je ohřev jak spracovávanej suroviny, tak aj katalyzátore a hydrolyzačné zariadenie v převedení tepelne zaizolovaného zásobníka.

Description

Vynález sa týlka sposobu a zariadenia pre parciálnu hydrolýzu pentozánových surovin pri ‘ atmosferickom tlaku, pri epracovaní rastlinných surovin, ktoré sa vyznačujú vysokým obsahom pentozánov a nízkým obsahom ligninu, ako napr. kukuřičné oklasky, slnečnicové slupky, obilná slama, bagasa, piliny listnatých dřevin a pod.

V súčasnej době sa parciálna hydrolýza uskutečňuje v zariadeniach pracujúcich diskontinuálne alebo kontinuálně, pri tlaku prevažne vyššom, ako je tlak atmosferický s použitím vhodného katalyzátore a za použitia takmer výlučné vodnej páry ako teplonosného média, preto je potřebné dimenzovat hydrolýzne zariadenie na tlak odpovedajúci teplote vodnej páry.

Pri kontinuálně pracujúcich tlakových zariadeniach sú ťažkosti s dávkováním suroviny .da reaktora a vyprázdňovaním lignocelulózy z něho. Pri zvýšených teplotách podliehajú cukry dalším, najma deihydratačným reakciám, ktoré sú nežiaduce obzvlášť pri spracovaní hydrolyzátorov na výrobu kryštalielkej D-xylózy a pri spracovaní hydrolyzátov na krmné bielkoviny.

Zo súčasného stavu techniky je známy sposob komplexného spracovania rastlinných surovin, kde celý proces prebieha v tekutom stave, aj získaný produkt je tekutý.

Pokial' hydrolýza prebieha pri teplete do 100 ^OC; sú potřebné podstatné dlhšie reakčné doby v špeciálnych, pre tento účel konstruovaných zariadeniach. Pri vyšších teplotách sa reakčná doba sice skráti, -ale zase vyžaduje zariadenie pracujúce pri vyšších a vysokých tlakoch a kedže proces prebieha v tekutom stave, vyžadujú sa aj vačšie objemy hydrolýznych aparátov.

Uvedené nedostatky odstraňuje sposob a zariadenie pre kontinuálnu parciálnu hydrolýzu pentozánových surovin pri atmosferickom tlaku podl'a vynálezu, ktorého podstatou je, že na drtením alebo sekáním upravenú pentozánovú surovinu, predohriatu na teplotu 90 °C až 110 °C sa posobí vodnými roztokmi katalyzátorov, predohriatými na teplotu 95 až 98 °C, pc dobu 60 až 180 mínút v tepelne stabilizovanom prostředí v rozmedzí teplót 80 až 100 °C, pri hydromodule 0,3 : 1 až 1:3 a takto zhydrolyzovaná surovina, získaná vo formě sypkého produktu, po neutralizácii použitého katalyzátora sa použije priamo na krmné účely alebo sa podrobí kvasnému procesu zá účelom transformácie pentóz na bielkoviny.

Zariadenie na vykonanie spůsobu pozostáva z odlučovacieho cyklónu, napojeného na pomocný medzioperačný zásobník, opatřený vyprázdňovacím mečhanizmom a rozrušovačom kleníeb-, Ikdé na' daný pomocný medzioperačný zásobník je - připojený závitovkový dopravník, opatřený duplikátorom pre přívod vykurovacieího média, ktorý je priamo napojený ,na impregnačně zariadenie, priamo napojené na tepelne zaizolovaný zásobník, opatřený vyprázdňovacím meclianizmom. Dané impregnačně zariadenie je ešte opatřené potrubím pre přívod vodného roztoku katalyzátora, napojeného na zásobník s predradeným čerpadlem a výmenníkom tepla.

Takto získaná zhydrolyzovaná surovina sa může spracovať aj iným sposobom, napr. protiprúdnou extrákciou vzniklých pentóz horúcou vodou sa získá hydrolyzát ,na výrobu 2-furaldehydu, D-xylózy, resp. bielkovín, zatial', kým lignocelulózový zvyšok sa podrobí deligniíikácii. Pri tejto alternativě spracovania sa získá okrem základných produktov aj vysokohodnotné krmivo s hodnotou stravitelnosti 80 až 92 % a organické tekuté ligninové hnojivo cenného zloženia.

Ďalšou alternativou zariadení navázujúcich na hydrolyzačný tepelne zaizolovaný zásobník, napr. vibrofluidného zariadenia, je možno zhydrolyzované pentozány obsahujúcu surovinu, získanú sposobom podlá vynálezu spracovať aj bez extrakcie cukrov priamym postupom na 2-furaldehyd, pri teplotách 160 až 220 °C, kde vzniklá zmes pár 2-furaldehydu, vodných pár, pár kyseliny octovej a metanolu sa vedie priamo na delenie rektifikáciou. Silné degradovaný suchý lignocelulózový zvyšok sa v tomto případe použije ako palivo na energetické pokrytie technologického postupu.

Novosťou sposobu parciálnej hydrolýzy rastlinných surovin podlá vynálezu je, že spracovaná surovina aj po přeběhnutí hydrolýzy si zachovává vlastnosti partikulárnej látky.

Ďalšou výhodou je, že hydrolýza prebieha pri atmosferickom tlaku, kontinuálně priamo v tepelne zaizolovanom zásobníku a získaný produkt možno po neutralizácii katalyzátora priamo použit na skrmovanie, připadne fermentáciou pentóz obohatit krmovinu o bielkoviny.

Výhodou zariadenia na vykonanie spósobu je predovšetkým jeho jednoduchost, ohřev jak spracovávanej suroviny, tak aj katalyzátora a hydrolýza v tepelne zaizolovanom zásobníku.

Na pripojenom výkrese, obr. 1 je schematicky znázorněné napojenie na seba navážu júcich prvkov zariadenia podlá vynálezu.

Zariadenie podlá vynálezu, ako aj znázorněné na -obr. 1, pozostáva z odlučovacieho cyklónu 1, napojeného na pomocný medzioperačný zásobník 2, opatřený vyprázdňovacím mečhanizmom 3 a rozrušovačom klenieb 4. Na daný medzioperačný zásobník 2 je připojený závitovkový dopravník 5, opatřený duplikátorom 6, pre přívod vykurovacieho média, ktorý je priamo napojený na impregnačně zariadenie 7, priamo napojené na tepelne zaizolovaný zásobník 8, opatřený vyprázdňovacím mečhanizmom 9. Dané impregnačně zariadenie 7 je ešte opatřené potrubím pre přívod vodného roztoku katalyzátora, napojeným na zásobník 10, s

346447 predradeným čerpadlom 11 a výmenníkom tepla 12.

Zariadenie podl'a vynálezu pracuje tak, že vytriedená drť kukuřičných oklaskuv aleho iných rastlinných surovin sa zo zakrytej skládky pneumaticky dopraví do odlučovaného cyklónu 1, odkial' padá do pomocného medzioperačného zásobníka 2. Z daného medzioperačného zásobníka 2 sa drť odvádza do závitoVkového dopravníka 5, a týmto dopravuje do impregnačného zariadenia 7.

V danom závitovkovom dopravníku 5 sa drť predohreje na teplotu 100 °‘C a na takto predohriatu surovinu sa v impregnačnom zariadení 7 nastrekuje 1,5 %-ná kyselina sírová H2SO4, ohriatá vo výmenníku tepla 12 na teplotu blízku teplote varu, v rozmedzí 95 až 98 ^C|C. Roztok sa čerpá čerpadlom 11 zo zásobníka 115. Naionpregnovaná drť postupuje do tepelne zaizolovaného zásohníka 8, ktorý je nadimenzovaný tak, že zdržná doba materiálu v ňom, pri kontinuálnom chodě je 120 minút. Zhydrolyzovaný produkt sa pomocou vyprázdňovacieho mechanizmu 9 odvádza na dalšie spracovanie.

Příklad

Kukuřičná drť s vefkosťou zrna do 5 mm, v množstve 10 kg, sušině 90 %, predohriata na teplotu 105 °C sa naimpregnovala 18 kilogramov 1,5 %-né'ho roztoku kyseliny síro ve j o teplote 98 °C. Takto naiímpregnovaná surovina bola podrobená hydrolýze v zaizolovanom zásobníku po dobu 120 minút. Laboratórnym roztokom sa zistilo, že z takto získanej zhydrolyzovanej drtě přešlo vodnou extrakciou pri teplote 80 °C do roztoku 3,4 kg, t. j. 38 %,počítané na absolutné suchú surovinu.

Claims (2)

1. Spósob kontinuálnej parciálnej hydrolýzy pentozánových. surovin pri atmosferickoni tlaku, za použitia katalyzátorov, výhodné zriedených minerálnych kyselin o koncentrácii 0,1 až 5,0 °/o, vyznačujúci sa tým, že na drtením alebo sekáním upravená pentozánovú surovinu, predohriatu na teplotu 90 až 110 °C sa pósobí danými vodnými roztokmi katalyzátorov, predohríatými na teplotu 95 až 98 °C, po dobu 60 až 180 minút v tepelne stabilizovaných podmienkach v rozmedzí teplot 80 až 100 °C, pri hydromodule 0,3 : 1 až 1 : 3, kde získaný produkt ostává vo formě partikulárně]' látky.

2. Zariadenie na vykonanie spósobu podfa hodu 1, vyznačujúce sa tým, že pozostáVYNALEZU va z odlučovacieho cyklónu (1), napojeného na pomocný medzioperačný zásobník (2), opatřený vyprázdňovacím mechanizmom (3) a rozrušovačom klenieb (4), kde na daný medzioperačný zásobník (2j je připojený závitovkový dopravník (5), opatřený duplikátorom (6), pre přívod vykurovacieho média, ktorý je napojený na impregnačně zariadenie (7), priamo napojené na tepelne zaizolovaný zásobník (8j, opatřený vyprázdňovacím mechanizmom (9), pričom dané impregnačně zariadenie (7) je ešte opatřené potrubím pre přívod vodného roztoku katalyzátore, napojeným na zásobník (10), s predradeným čerpadlom (lij a výmenníkom tepla (12).