производство хидролиза
производство хидролиза. служат за производството на храни, фуражи и нехранителни продукти от технически рейзове. дървен материал храна отпадъци, дъскорезница и дърво (стърготини, фини стърготини, дървени стърготини), земеделска обработка Култури (слама, семена корпуси, и т.н.). N основа хидролитично производство. Порции хидролиза суровини, които продуктите се подлагат на допълнително химични и биохимични обработка.
Хидролиза на растителни материали. Хидролизата обикновено се случва в присъствието на разредена или концентрирана. минерални и органични киселини, най-малко - соли дават кисела реакция във водни разтвори. Хидролизата на (изчислена суровини полизахариди в монозахариди), получени хидролизати (водни разтвори на органични вещества, предимно пентози и хексози) и лигнин (добив прибл. 30% -Тук и повече на 1 тон кост сух суров материал). Тъй като скоростта и степента на хидролиза на полизахариди влияе на размера на частиците на суровини, се предварително смлени.
Хидролиза с разредена киселини (най-вече 0,4-0,7% -ен H 2SO 4) се извършва при 120-190 ° С и 0,6-1,5 МРа. Предимства на метода: това е възможно да се използва мокър изходна суровина и за извършване на реакцията без регенериране киселина поради малкия си дебит. Недостатъци: високата цена на топлина за хидролиза, значителна загуба на монозахариди поради тяхната експанзия в реакционната зона, замърсяване на хидролизати странични продукти, което намалява тяхното видео качество. Въпреки това, простотата на процеса за определяне на интензивността на процеса на развитие, което е от съществено значение в хидролизата на СССР.
Хидролиза с концентрирани киселини (най-вече 30-41% -на солна киселина и с 70-80% H 2SO 4) се извършва при температури не по-горе 60 ° С и атмосфера. налягане до получаване хидролизати, съдържащи големи количества от монозахариди и няколко примеси. Въпреки това, този процес трябва да се суши, за да се увеличи. Raw новородения киселина и оскъдни материали, използвани за защита на оборудването срещу корозия.
Хидролизните условия и състава образуван в този продукт се определя до голяма степен от присъствието в набирането. тъкан полизахариди две фракции - legkogidroli-zable (хемицелулозни) и trudnogidrolizuemyh (целулоза, хемицелулозни и малка част); степен на хидролиза в последните няколко стотин пъти по-малък. С повишаване на температурата и концентрацията на киселината увеличава скоростта на хидролиза на полизахариди.
Хидролиза расте. суровина е неизбежно придружени от разлагане на монозахариди, които се образуват, когато нежелани странични продукти - фурфурал и хидроксиметилфурфуролът, на свой ред гниещи с образуването на левулинова и мравчена киселина. Скоростта на разлагане на моно-захаридите се увеличава с повишаване на температурата. Въпреки това, зависимостта на константи суров скоростта на хидролиза (кг) и разлагането на монозахариди (КР) е различен от температурата: по-висока е температурата, толкова повече аванси хидролиза на разпадане. Твърдият остатък след хидролиза (лигнин) допълнително съдържа лигнин, нереагирали полизахариди.
технологични условия (температура, концентрация, продължителност) са избрани така нататък. ARR. до степен на хидролиза от полизахариди е приблизително. 90%. Когато FINE. режими на монозахарид добив е 46-50%.
Хидролиза на хидролизиран полизахарид се извършва периодично в един етап. В този случай поради високото съотношение на скоростта на подаване на хидролиза константи и техните разпадни монозахариди добив приближава количествен. Хидролиза trudnogidrolizuemyh полизахариди (посочени константи близо една до друга), степента на разлагане на монозахариди се увеличава значително. Следователно, тяхната макс. добив в едноетапен процес не превишава 50% от първоначалното съдържание на полизахариди. Едно увеличение на добива на монозахариди се постига чрез използване на така наречения просмукване хидролиза, предложен в 1926-28, и извършва в СССР в Ind. мащаб (1935). Методът се основава на принципа на непрекъснато филтруване през разтвора киселина да расте. материал едновременно. избор на хидролизата. Освен това, този разтвор е не само на катализатора, но и монозахариди екстрагент, която непрекъснато изтеглен от реакционната зона. Твърдата фаза се зарежда в устройството периодично.
Хидролиза на хемицелулози (хидролиза на пентоза) и просмукване хидролиза trudnogidrolizuemyh полизахариди (хексозна хидролиза) се провежда в gidrolizapparatah - вертикален цилиндричен. стоманени съдове с сферична. отгоре (за зареждане на суровини) и конична. ниска (за изпълнение хидролитични лигнин) вратовете. Вътре в реактора е облицована с киселинно-устойчиви nemetallich. материали, както и външно изолирани. Устройството е снабдено с напояване и филтриращи устройства, които осигуряват макс. киселина нивото на филтрация и увеличаване на производителността.
Хидролизата на полизахариди в разтвор, което води до намаляване на масата на суровината до края на реакцията средно с 70%, и едновременно. пресоване на твърда фаза. Това усложнява просмукване хидролиза, тъй като това води до увеличаване на пневматични и хидравлични. резистентност материал слой и съответно намаляване на нивото на филтрация киселина. По-пълно използване на капацитета на машината, както и повишаване на производителността може да се постигне с непрекъснато зареждане на суровини, прилагане хидролизат за готвене киселина и лигнин за избор разтоварване.
Обработка на продуктите на хидролизата. принцип хидролизати От може да бъде получена: кристализационни монозахариди - Храна глюкоза и tehn. ксилоза, хидрогениране на монозахариди, многовалентни алкохоли (ксилитол от пентози, сорбитол и манитол - на хексози), хидрогенолиза spirtovglitserin тези, етилен гликол, пропилей гликол; дехидратиране на пентози и хексозите - съответно фурфурал и левулинова киселина; окисляване - органични киселини (глюконова, trigidroksiglutarozaya и др.); микробиологичен лечение (ферментация, аеробно култивиране) -етил и бутилови алкохоли, фуражни дрожди и антибиотици.
От хидролитично лигнин може да се получи: пиролиза - активен въглен, дървесни смоли; химическа обработка - активиран лигнин, оксалова киселина, и др. водна обработка - пълнители за полимери; суха топлинна обработка на лигнина използва като гориво (вж. също Лигнин).
В СССР и някои други. Страни (Унгария, България, Полша, Чехословакия, Китай, САЩ, Франция, Италия, Япония, Финландия) в основната функция на хидролитично PROIZVODSTVAp. следните профили: мая, дрожди и алкохол, фурфурал-дрожди, дрожди-ксилоза.
Дрожди и алкохол за производство на дрожди. Суровината за производство на дрожди са твърда дървесина (богати пентозани) и иглолистна дървесина, до алкохол-квасен - иглолистна дървесина, която е доминирана geksozany. Целеви продукти биохимична обработка монозахариди етил алкохол и фуражни дрожди; където всички производството в дрожди, произведени по време на хидролизата на монозахариди (хексози и пентози) преработени в дрожди, както в дрожди на алкохол за производство получен от хексоза алкохол, а останалите монозахариди (пентози в основните) се използва за растеж на дрожди.
Технологията за получаване на хидролизати се състои от следните операции: импрегниране на сурово H2 SO4. отоплителната парата на пентоза хидролиза, отстраняване на въздуха от реактора и летливите вещества (т.нар продухване), просмукване, измиване на вода, изстискване и разреждане хидролитично лигнин. При измиване остатъкът филтруване на течната фаза чрез хидролизуем материал продължава, но вместо служи киселина вода, която екстракти намира в порите и капилярите на суров лигнин, киселина и монозахариди. Пентоза хидролизат се охлажда в два или три етапа в последователно свързани изпарители. Налягането в него се намалява от един етап към друг; хидролизат от последната единица тръгва в атм. налягане до температура от прибл. 100 ° С Двойки хидролизат подават към топлообменниците за кондензация и загряване на водата ще хидролиза. Възстановени от кондензата чрез дестилация фурфурал (см. По-долу).
параметри на процеса: температура от 120-150 ° С (хидролиза на пентоза) и 150-190 ° С (хексозна хидролиза) реакционно време - от няколко часа (в зависимост от разтвор обем gidrolizapparata киселина и скорост на филтрация през суровината). Макс течност събрана в перколационен хидролиза, така наречените изразяват хидравличен издаващия хидролизат - съотношение обем от теглото зареден в реактора на костния сух суровината. Optim. режими хидролиза характеризират хидравличен 12-16 м 3 / тон.
Хексозни хидролизат, преди да бъде приложен към биохимична обработка първо трябва да се подготвят за премахване на примеси, съдържащи се в него. Последните или не се използват от микроорганизми - производители на етанол и фуражни дрожди, или инхибират способността им да живеят (декстрини - продукти на частична хидролиза на полизахариди, неразтворени вещества - лигнин частици и смолисти продукти aldegidyfurfurol, хидроксиметилфурфурал, формалдехид, съединение с lignohumic сложни колоидни вещества, някои органични киселини ). Получаване хидролизат включва няколко етапа: инверсия (хидролиза) на декстрини до монозахариди (накисване при атм налягане и 100 ° С и налягане до 0.1 МРа при по-висока температура). В спец. апарат неутрализация Са хидроксид и амонячна вода до рН 4,0-5,6, пречистване на суспендирани частици в утаители и от тях вредни примеси коагулация при охлаждане до 33-37 ° С, активиран въглерод адсорбция и въздух за продухване.
хидролизат proizvodstvs на алкохол-мая, пристигащи за преработка, наречени жълт. Съставните монозахариди (хексози) различни раси ферментирали дрожди. Продуктът (каша), съдържащ 12% етанол, концентрира чрез дестилация. Добив 94-96% алкохол е 150-180 литра (вж. Също етанол).
Хидролизатът, който се състои от неизползваната през алкохолна ферментация на пентози и органични киселини (т.нар Bard) се отнася до нарастващото фураж дрожди. В случай на чист производство мая, всички хидролизати, получени, се използват за култивиране на дрожди, на изхода на който е до 220 кг (вж. Също дрожди).
Фурфуролът производство мая. Нанесете два начина за получаване на фурфурол: преки и парни фракции samoispareniya хидролизати. Първият метод се състои в импрегниране на напояване и пентозани богат суровина киселина (царевични кочани, овес, памук и оризови люспи, слънчогледова кора, дървесина) в загряване до 160-170 ° С и последващо пара ги очисти в продължение на 2-3 часа. при тези условия, съдържащи се в суровината за хидролизиране хемицелулоза пентоза, която след това чрез дехидратиране в присъствието на катализатори (киселини) се превръща в фурфурол. На последно място, се смесва с пара, тя се отстранява в системата на конденз. Непрекъснато избор на фурфурал в реакционната зона се намалява степента на разлагане. Кондензатът съдържа 3-4% 1-2% фурфурал и органични киселини. Остатъкът след дестилацията на фурфурал (tsellolignin) подлага на перколация с образуване хексозна хидролизат от които произвеждат фуражни дрожди.
При втория метод за производство на фурфурал алкохол дрожди фабрики, извличането чрез дестилация (в количество 0,2-0,4%) от фракцията на кондензат samoispareniya пентоза хидролизат. Продукт фурфурал получени чрез методи както дестилация. Добивът на фурфурал в производството на първия метод за 60-100 кг, а вторият - 5-6 кг.
производство на ксилоза-мая. Суровините, използвани за производството на ксилоза расте. отпадъци (памук и овесени люспи, царевични кочани) контролирани пентозани (ксиланови) и съдържа мин. количество от минерални и органични примеси. За да ги отстрани суровина, предварително импрегнирани киселина се обработва с гореща вода. Процесът се извършва на два етапа. В първия просмукване пентоза хидролиза се извършва при 140 ° С, което предотвратява хидролиза на целулозата. Рециклиране включва облекчаване хидролизат си с активен въглен, отделянето на суспендирани твърди вещества чрез утаяване и филтруване, и инверсия на пречистването йонообменна на минерални и органични примеси, изпаряване на разтвора и изолиране на ксилоза чрез кристализация (300 кг). последвано от хидрогениране на кристален ксилоза е получено. ксилитол (125 кг). Във втория етап на остатъка след хидролиза - tsellolignin обработват по същия начин, както при производството на фурфурал. Вижте. Също Dendrochemistry.
Химическа енциклопедия. Том 1 в списъка на изделия >>
Свързани статии