Способ перколяционного гидролиза растительного сырья

 

Изобретение относится к гидролизной промышленности, к переработке растительного сырья. Сущность изобретения заключается в том, что в способе перколяционного гидролиза растительного сырья, включающем загрузку сырья в гидролизаппарат, содержащий центральную подающую трубу и расположенные в нижней части фильтры, смачивание его серной кислотой, закрывание крышкой, прогрев острым паром через нижние фильтры, перколяцию с подачей варочной кислоты и одновременным отбором гидролизата, промывку, отжим и выгрузку остатка, смачивание сырья серной кислотой осуществляют при закрытой крышке посредством подачи кислоты через центральную подающую трубу, а подачу острого пара осуществляют одновременно, при этом температуру серной кислоты выбирают в пределах 170 - 185^oС. 1 табл.

Изобретение относится к гидролизной промышленности, в частности к усовершенствованию способа переработки растительного сырья.

В настоящий период известен способ перколяционного гидролиза, согласно которому прогрев сырья осуществляется путем подачи острого пара в реакционную камеру через удлиненные лучи, расположенные в нижней части гидролизаппарата. По данному способу сырьевая смесь прогревается до температуры 150-160^оС за 40 мин (общепринятое время прогрева), что в свою очередь влечет неполный гидролиз легкогидролизуемых полисахаридов, содержащихся в растительном сырье, который должен происходить на данной стадии. При этом полисахариды переходят в гидролизат в виде декстринов и далее в состав заводских сточных вод. Увеличение продолжительности подогрева нерационально, т.к. происходит распад прогидролизовавшихся сахаров, вследствие чего возрастает содержание в гидролизате ингибиторов биохимических процессов, происходящих при дальнейшей переработке гидролизата на спирт и дрожжи, увеличивается время оборота гидролизаппарата.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ гидролиза, при котором растительное сырье загружают в гидролизаппарат, смачивают раствором варочной кислоты, подаваемым через центральную подающую трубу с температурой 80-90^оС, прогревают острым паром через нижние фильтрующие лучи, при этом проводят 2 сдувки с 0,3 и 0,8 МПа и осуществляют перколяцию, т.е. в течение определенного времени в реакционную камеру непрерывно подают горячую варочную кислоту и непрерывно выводят из нее образующийся раствор сахаров (гидролизат). После завершения стадии перколяции проводят промывку негидролизуемого остатка, затем отжим гидролизата и "выстрел" лигнина.

Недостатками известного способа прогрева сырья являются неравномерность прогрева, недостаточный нагрев сырьевой смеси к началу перколяции (ниже 180-160^оС) и, как следствие этого, снижение выхода РВ с варки.

Согласно предлагаемому способу повышения эффективности процесса прогрева, снижения температурного градиента по высоте и сечению гидролизаппарата подогрев сырья осуществляют до температуры 150-160^оС к началу перколяции при проведении гидролиза растительного сырья в гидролизаппарате У-80 м³, сырье загружают в гидролизаппарат и при закрытой крышке смачивают сырье горячей варочной кислотой, подаваемой через центральную подающую трубу с температурой 170-185^оС с одновременным прогревом острым паром через удлиненные нижние фильтры. Во время подогрева проводят 2 сдувки с 0,3 и 0,8 МПа путем соединения внутреннего пространства гидролизаппарата с атмосферой для удаления воздуха, ранее содержащегося в порах сырья и между частицами сырья. Подаваемая с высокой температурой варочная кислота способствует прогреву реакционной массы в аппарате до температуры 150-160^оС, необходимой для полного гидролиза легкогидролизуемой части сырья при сохранении продолжительности стадии подогрева 40 мин.

Предлагаемый способ может быть использован в типовом гидролизаппарате объемом 80 м³, представляющем собой вертикальный цилиндрический сосуд с конусными окончаниями. Аппарат имеет сверху загрузочный люк, снизу люк для "выстрела" лигнина. Подачу варочной кислоты осуществляют через центральную подающую трубу. В нижней цилиндрической части аппарата устанавливают лучевые фильтры для отбора гидролизата на стадии перколяции, промывки и отжима.

Для проведения стадии подогрева по предлагаемому способу в аппарат через верхнюю горловину гидролизаппарата загружают сырьевую смесь обычно перерабатываемого состава (50% опилок и 50% щепы древесины). Количество загруженного сырья составляет 9,3 т а.с.с. После окончания загрузки аппарат герметически закрывают и осуществляют стадию подогрева сырья путем подачи в аппарат острого пара в количестве 6-7 т/ч через нижние фильтры. Одновременно с подачей пара в гидролизаппарат производят подачу горячей варочной кислоты с температурой 170-185^оС концентрацией 1% в количестве 2,5 ГМ. Подачу варочной кислоты осуществляют через центральную подающую трубу. Прогрев ведут в течение 40 мин до давления в аппарате 8 кгс/см², при этом проводят две сдувки с 0,3 и 0,8 МПа. После этого проводят перколяцию путем подачи в аппарат варочной кислоты концентрацией 0,5% температурой 185^оС со скоростью 45 м³/ч при одновременном отборе гидролизата. В течение перколяции температура гидролизата на выдаче увеличивается со 152 до 184^оС.

После окончания перколяции проводят промывку остатка в течение 20 мин, подавая в аппарат через центральную подающую трубу 15 м³ перегретой воды, и осуществляют отжим остаточного гидролизата из аппарата с отбором его через нижние лучевые фильтры. Давление в аппарате после завершения отжима составляет 0,8 МПа. Далее проводят "выстрел" негидролизуемого остатка из гидролизаппарата путем открытия быстродействующего клапана нижней горловины. Общий выход гидролизата с варки 104 м³, количество сахаров в гидролизате 3132 кг.

Для сравнения предлагаемого способа с прототипом проводится варка (контрольная) в гидролизаппарате по обычному режиму. В аппарат через верхнюю горловину загружают сырьевую смесь перерабатываемого состава (50% опилок и 50% щепы древесины хвойных пород). Количество загруженного сырья составляет 9,3 т а. с. с. Одновременно с загрузкой сырья в гидролизаппарат подают варочную кислоту концентрацией 1% и температурой 90^оС в количестве 2,5 ГМ. После окончания загрузки аппарат герметически закрывают и осуществляют стадию подогрева путем подачи в аппарат острого пара в количестве 10 т/ч. Прогрев ведут до давления в аппарате 8 кгс/см² в течение 40 мин. Во время подогрева производят 2 сдувки с 0,3 и 0,8 МПа воздуха из внутреннего пространства гидролизаппарата. После этого проводят перколяцию, промывку, отжим аналогично вышеописанному способу. Температура гидролизата на линии выдачи в процессе перколяции увеличивается с 132 до 180^оС. Выход гидролизата с варки 116 м³ или 3458 кг.

Анализ приведенных в таблице данных показывает, что предлагаемый способ подогрева растительного сырья по сравнению с обычным, применяемым на Архангельском гидролизном заводе, позволяет получить гидролизаты растительного сырья, не содержащие декстринов, что в дальнейшем делает возможным исключение инверторного узла из схемы подготовки гидролизата к биохимической переработке.

Совмещенный подогрев позволяет перейти к маломодульному гидролизу, сократить затраты кислоты и технологического пара на варку, уменьшить объем сточных вод, а также улучшить качественные характеристики гидролизата, а именно снизить содержание бромируемых веществ на 24,4% фурфурола на 14,3%

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРКОЛЯЦИОННОГО ГИДРОЛИЗА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, включающий загрузку сырья в гидролизаппарат, содержащий центральную подающую трубу и расположенные в нижней части фильтры, смачивание его серной кислотой, закрывание крышкой, прогрев острым паром через нижние фильтры, перколяцию с подачей варочной кислоты и одновременным отбором гидролизата, промывку, отжим и выгрузку остатка, отличающийся тем, что смачивание сырья серной кислотой осуществляют при закрытой крышке посредством подачи кислоты через центральную подающую трубу, а подачу острого пара осуществляют одновременно, при этом температуру серной кислоты выбирают в пределах 170 - 185^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1