Способ гидролиза древесины и других целлюлозосодержащих материалов

Ф-Л МИ. Зйй Класа 801, 1 щ М 479 об ДВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗО 6 РЕТЕНИЕОПИСАНИЕ способа гидролиза древесины и других целлюлозосодержащих материалов. К авторскому свидетельству Центрального иаучноисследовательного лесохимического института, " Л. М. Демидчук и П. Н. Одийцова, заявленному 13 августа 1936 года (спр. о перв,174113). О выдаче авторского. свидетельства опубликовано 31 июля 1936 года.Преимущества гидролиза древесиныконцентрированными, минеральными кислотами в сравнении с гнлролизом разбавленными кислотами состоят, главнымобразом, в том, что процесс ведется нахолоду, в результате чего получаетсяпочти количественный выход сахаров,в то время как при применении разбавленных кислот гидролиз производятпри высоких температурах й давлении,вследствие чего часть сахаров разлагается и выход получается много меньше теоретического. Кроме того, приэтом способе требуется более сложнаяаппаратура.Недостатком гидролиза целлюлозосодержащего материала является такженеобходимость:применения больших количеств кислоты, а отсюда и необходимость ее регенерации,Дальнейшим затруднением при ис-,пользовании древесных гидролизатов,особенно для получения таких ценныхпродуктов, как глицерин, кормовой сахар, глюкоза, является то, что полученные гидролизаты загрязнены разнымипосторонними, веществами, перешед.шими в раствор из древесины в процессе.гидролиза, как-то: смолами, дубильнымивеществами и пр. Кроме того, получен. ные в результате гидролиза сахара - ,глю-. л, коза, манноза, ксилоза и т. и. неравноценны при их дальнейшей переработке. В то время,. как, например; глюкоза и манноза легко. сбраживаются дрожжами на спирт и глицерин, ксилоза и другие пентозы не подвергаются сбраживанию дрожжамй и являются в данном про-. цессе до некоторой степени ба--л астом.При регенерации концентрированной кислоты, применяемой для гидролиза, ее необходимо регенерировать .не толь-. ко из полученного сахарного раствора, но и из лигнина, в котором" она задерживается в значительном количестве, причем необходимо получить кислоту обратно не только при минимальной ее потере, но и максимальной концентрации.Известно, что в то время, как целлю-. лоза требует для гидролиза относительно жестких условий, основная часть гемицеллюлоз (маннан, ксилан) гидролизуется легче, На основании этого имеется возможность подвергнуть древесину сначала предварительному гидролизу при более мягких условиях, с целью отделения в основном гемицеллюлоз, а вместе с ними и других ве-.: ществ, как-то: смолы, дубильных веществ, золы и пр., повозможности не затрагивая целлюлозы. После предваригтельного гидролиза древесину подвергают окончательному гидролизу с цельюпревращения целлюлозьР в глюкозу. Та.ким образом, получается два раствора:гидролизат от предварительного гидролиза, содержащий в основном продуктыосахаривания гемнцеллюлозы, и гйдролизат от конечного гидролиза, содержащий в основном в довольно чистомвиде глюкозу. Первый гидролизат можно йспользовать для получения ксилозыи маннозы, из второго гилролизата можновыделить глюкозу в кристаллическомвиде, оставшийся же маточный растворподвергнуть брожению на спирт нлиглицерин отдельно или вместе с гидролнзатом от предварительного гидролиза. Гидролизат от конечного гидролиза можно также переработать на глюкозную патоку или на глицерин, спирти тому, подобные продукты.Известно что целлюлоза подвергаетсягидролизу только под действием 41%-йсоляной кислоты, но гемицеллюлозыдревесины осахариваются на холоду икислотой с меньшим содержанием хлороводорода, значит, можно подобратьсоляную кислоту такой концентрации,которая не затрагивала бы целлюлозыилн затрагивала бы ее только в незначительной-,:степени, зато гидролизовалабы полностью или почти полностью гемицеллюлозы, причем обе стадии гидролиза проходили бы на холоду и принормальном давлении. При этом чембольше концентрация соляной кислотыдля предварительного гидролиза прибаижается к концентрации кислоты,необходимой для окончательного гидролиза, тем лучше,Процесс гидролиза проводят следующим образом. Древесину или другойцеллюлозосодержащий материал дробятв опилки, толщиной не более 3 мм,длиной не более 12 мм,затем подсушивают до влажности 1 - 2%, что необходимо в целях избежания разбавлениякислоты и разогревания массы во времяпроцесса гидролиза.,На подсушенные опилки или щепудействуют вначале соляной кислотой,содержащей 35 - 38% хлороаодорода, втечение определенного времени, причемгидролизуются почти полностью гемицфллюлозы. Полученным гидролизатом, содержащим главным образом ксилозу и ман. позу, действуют несколько раз на свежие опилки для увеличения концентрации сахаров в растворе и для использования гидролизующей способности кислоты для разложения гемилцеллюлоз в свежих опилках, пока концентрация сахаров в гидролизате неповысится на 25% или больше, после чего гидролизат подвергают дальнейшей обработке.Древесину после предварительного гидролиза подвергают окончательному гидролизу с помощью концентрированной соляной кислоты, для чего после выпуска гидролизата предварительного гидролиза на те же опилки действуют соляной кислотой такой концентрации, чтобы получилась концентрация хлороводорода в 40 - 41%. Продолжительность действия кислоты на опилки, 4-6 часов. При этом гидролизуется, главным образом, целлюлоза, переходя в глюкозу.Вместо соляной кислоты с содержанием 41 ОО хлороводорода, для окончательного гидролиза применяют соляную кислоту с меньшей концентрацией хлороводорода, но с прибавлением в качестве катализатора незначительного количества хлористого кальция или смеси хлористого кальция с хлористым цинком.Полученным гидролизатом, содержащим, главным образом, глюкозу, действуют поворотно на опилки, прошедшие уже предварительную стадию гид ролиза, с целью увеличения концентра- ции сахаров в растворе, а также для использования гндролизующей способности кислоты, пока концентрация сахара в гидролизате не повысится до 30% или больше.Процесс гидролиза (предварительного и конечного) можно проводить в батарее гидролизеров, смонтированной и работающей по способу батареи сахарных заводов с применением принципа ,противотока или же в одном гидролизере непрерывного действия.Для регенерации соляной кислоты из лигнина поступают следующим образом. После спуска гидролизата в гидролизер, в котором закончился процесс конечного осахаривания, сверху вдувают в лигнин воздух в определенном- 3 количестве, в зависимости от размеров гидролизера и количества .лигнина в нем. Поступающий в гидролизер воздух увлекает значительную часть кислоты, количество коброй зависит от количе.ства воздуха нчего температуры, Увлекаемая кислота и пары хлороводорода поступают вместе с воздухом в серию закрытых сборников, соединенных между собой соответствующей коммуникацией таким образом, чтобы воздух мог проходить из одного сборника в другой. Первый из сборников, пустой, два следующие содержат . кислоту разных концентраций (например, концентрация кислоты в первом сборнике около 23%, во втором в око 10 оо), в последнем сборнике находится подкисленная вода. Прн прохождении через батарею сбор 1 ников из воздуха выделяется в первом сборнике пустом) кислота с содержанием хлороводорода до 38%, в дальнейших же: сборниках задерживается уносимый воздухом хлороводород, увеличивая концентрацию кислот в находящихся в них кислых растворах.Послепродувки воздухом для окончательного устранения кислоты нз лигнииа производят . фракционироваиное выщелачивание лигнина" растворами соляной кислоты разных концентраций, например, в начале раствором, содержащим 23 оо хлоРоводоРода, потом раствором, содержащим 10% хлорово. дорода. Количество отдельных растворов и скорость их пропускания привымывании регулируют таким образом,чтобы после прохождения через лигнинполучить растворы с максимальной кон-,центрацией хлороводорода при минимальном применении воды для промывания.После кислотной промывки лигнинвыгружается из гидролизера и поступает иа центрофугу, где добавочно отделяется кислота и происходит окончательное промывание лигнина сначалакислотной, потом чистой водой.Окончательная потеря хлороводородав лигнине составляет 5 - 7% в пересчете на сухое вещество,Предмет изобретения 1, Способ гидролизадревесины и других целлюлозосодержащих материалов действием концентрированной соляной кислоты, проводимого в две стадии, отличающийся тем, что во второй стадии гидролиз производят в присут- ствии катализаторов, а именно; хлористого кальция, смеси хлористого кальция и хлористого цинка или тому подобных солей с применением кислоты более низкой концентрации.2. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что регенерацию соляной кислоты из лигнина производят Методом фракционированного выделе- ф ния вымыванием кислотами с различным содержанием хлороводорода и воды с предварительным продуванием воздуха или без него. Такйуэмиоааграфф. Тшбовская, 12, Зак. 3583