SU1011688A1 - Process for percolation hydrolysis of vegetable raw material - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПЕРКОЛЯЦИОННОГО ГИДРОЛИЗА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий загрузку сырь  в гидролизаппарат, его прогрев, перг кол цию, сдувку пара до 2-3 ати.и удаление негидролизуемого-остатка из гидролизаппарата, отлич аю,щ и и с   тем, что, с целью снижени  загр зненности атмосферы за счет уменьшени  выбросов в нее вредных веществ, перед сдувкой провод т отжим негидролизуемого остатка до влажности 78-85%, a удаление его . осуществл ют при 85-100 С путем не посредственного введени  в гидропиз:аппарат охлаждающей жидкости. , (О GMETHOD OF PERCOLATING HYDROLYSIS OF VEGETABLE RAW MATERIAL involving loading the raw material into the hydrolyzate apparatus, heating it, using it, blowing off steam up to 2-3 MPa and removing the non-hydrolyzable residue from the hydrolyzing apparatus, ayu, ui and so that atmospheric significance by reducing emissions of harmful substances into it, before blowing away, the non-hydrolysable residue is pressed to a moisture content of 78-85%, and its removal. carried out at 85-100 ° C by not directly introducing into the hydropysis: a cooling fluid apparatus. (O G

Description

3 СХ).3 CX).

эо Изобретение относитс  к гидролиз ной промышленности, а именно к.способу перкол ционного 1 идролиза растительного сырь . Известен способ перкол ционного гидролиза растительного сырь , сущность которого состоит в том, что в гидролизаппарат | загружают растительное сырье, смачивают его разбав ленной серной кислотой, затем aiinaрат герме ичёски закрывают, содержимое его прогревают паром до 14016О С и после этого провод т перкол цию , т.е. в аппарат в течение определенного периода непрерывно подают варочную кислоту при 180 и одновременно из него непрерывно отбирают гидролизат (раствор Сахаров) . После окончани  стс1дии пе кол ции негидролизуекий остаток (лигнин) в аппарате проливают от ос тавшихс  в нем Сахаров перегретой водой при 180-192с (давление в аппарате при этом составл ет около 10-13 ати), затем с целью максималь ного обезвоживани  лигни а перед ег выгрузкой провод т ОТЖИМ влаги (до влажности л/70%) за счет избыточного давлени  в аппарате и, когда это давление снижаетс  до 8 ати, провод выгрузку лигнина из .аппарата путем выстрела. Сущность этой операции состоит в том,, что резко открывают нижнюю горловину .аппарата, соединенную посредством специальной выдувной трубы с открытым циклоном (сцежёи) дл  лигнина при этом вследствие разности давлени  лигнин выдуваетс  из аппарата в сце жу, но, Tai|C как температура и давле ние влаги, содержащейс  в лигнине, довольно высоки (соответственно и 8 ати) и в короткий промежуток времени снижаютс  соответстве но до 100ос и О ати, то образуетс  значительное количество пара и процесс приобретает взрывной характер (отсюда и название - выстрел) flj. Недостатками известного способа гидролиза  вл ютс : операци  отжима технологически недостаточно надежна (это выражаетс  в том, что не всегда удаетс  в установленное регламентом врем  провести отжим, иногда скорость отжима резко снижаетс , стадию отжима приходитс  значительно удлин ть во времени кроме того, операци  отжима не позвол ет четко достигать влажности лигнина ) ; операци  выстрела при 8 ати сопровождаетс  ударной волной, создающей значительную динамическую нагрузку на оборудование, коммуникации и здание, -что, в свою очередь создает повышенную опасность дл  обслуживающего персонала при выстреле лигнина из аппарата вследствие резкого вскипани  влаги в атмосферу нар ду с вод ным паром и летучими продуктами гидролиза выбрасываютс  также и нелетучие продукты гидролиза; т.е. образующийс  выброс в ат- : мосферу характеризуетс  значительным количеством вредных веществ (фурфурол , муравьина  и уксусна  кислоты, формальдехид. метиловый спирт, лигнин , серна  кислота и др.) и значительным теплосодержанием;часто наблиодаютс  случаи, когда имеет место. неполное удаление лигнина из аппарата, так как при отжиме до 70%-ной влажности происходит спрессовывание лигнина; вследствие этого в аппарате обрадуютс  остатки, массакоторых от варки к варке посто нно увеличиваетс , что yivteHbmaeT рабочий объем аппарата и затрудн .ет ведение технологического хрроцесса. Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому эффекту к изобретению  вл етс  способ перкол циоиного гидролиза растительного сирь  путем загрузки сырь  в гидролизаппарат , прогрева, перкол ции в течение 0,5-1,5 ч на первой стадии ведени  гидролиза, а на второй стационарно , сдувки пара до давлени  2-3 ати в аппарате и вывода содержимого в специс1льный аппарат дл  отделени  гидролизата от лигнина и его водой при 30-100 С 2. Однако количество парогазовых выбросов в атмосферу при выстреле очень значительны даже по сравнению с описанным аналогом в 1,3-1,7 раза вследствие того, что количество перегретой жидкости, наход щейс  в гидролизаппарате к моменту выстрела , в данном способе значительно больше. Цель изобретени  - снижение загр зненности атмосферы за счет уменьшени  выбросов в атмосферу вредных, веществ. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе перкол ционного гида а иза растительного сырь , предусматривающем загрузку сырь  в гидролизаппарат , его прогрев, перкол цию , сдувку пара до 2-3 ати и удаление негидролизуемого остатка из гидролизаппарата, перед сдувкой провод т отжим негидролизуемого остатка до влажности 78-85%, а удаление его осуществл ют при 85-100 С путем непосредственного введени  в гидролизаппаратах охлаждающей жидкости. Дл  того, чтобы количество выбросов уменьшить по предлагаемому спо- собу осуществл ют ввод и в негидроЛизуемуй остаток охлаждающей жидкости , в качестве которой можег быть использована холодна   ода при естественной температуре, охлажденный гидролизат, последрожжева  бражка и т.п. Охлаждающую жидкость можно вводить в негидролизуемый остаток непосредственно в гидролизаппарате перед сдувкой, однако в этом слуЧае затруднительно снизить температуру остатка до SS-IOO C, не посадив при этом давление в аппарате ниже того, которое необходимо дл  удалени  негидролизуемого остатка , поэтому, в том случае, если нужно добитьс - максимального снижени  выброса парогазов в атмосферу, то при удалении остатка в него во врем  движени  его по выдувной трубе ввод т дополнительно охлаждающунэ жидкость (путем впрыскивани ) с. таким рассчетом, чтобы темпера ура массы . перед сцежей бьша в пределах 85 верхний предел соответствует жидкости с нулевой, степенью перегрева и исключает вскипание ее при поступлении в сцежу, а нижний предел обусловлен тем, что после разделени  .смеси на лигнин и гидролизат , последний необходимо перёд биохимической переработкой подвергнуть нейтрализации, которую по существующей технолргии провод т приThis invention relates to the hydrolysis industry, namely to the method of percolation and the hydrolysis of vegetable raw materials. The known method of percolation hydrolysis of plant raw materials, the essence of which is that in the hydrolysis apparatus | plant materials are loaded, they are moistened with dilute sulfuric acid, then aiinarat hermes ichoski are closed, its contents are heated with steam to 14016 ° С, and then percolation is performed, i.e. for a certain period, cooking acid is continuously fed to the apparatus at 180 and at the same time a hydrolyzate (sugar solution) is continuously taken from it. After the end of the stabilization of the column, the non-hydrolyzed residue (lignin) in the apparatus is shed from the remaining sugars in it with superheated water at 180-192 s (the pressure in the apparatus at the same time is about 10-13 MPa), then in order to maximally dehydrate the ligni before By unloading it is carried out an SPIN of moisture (to a moisture content of l / 70%) due to the overpressure in the apparatus and, when this pressure is reduced to 8 bar, the wire is unloaded the lignin from the apparatus by means of a shot. The essence of this operation is that they sharply open the lower neck of the apparatus connected by means of a special blowing tube with an open cyclone (squeeze) for lignin, due to the pressure difference, the lignin is blown out of the apparatus into the sample, but, Tai | C as the temperature and The pressure of moisture contained in the lignin is quite high (respectively, and 8 MPa) and in a short period of time decreases accordingly to 100 ° C and O MP, then a significant amount of steam is formed and the process takes on an explosive character (hence the name rre) flj. The disadvantages of the known method of hydrolysis are: the spinning operation is not technologically reliable (this is expressed in that it is not always possible to spin at the time specified by the regulation, sometimes the spin speed decreases dramatically, the spin stage has to be significantly extended in time. Moreover, the spin operation does not allow em clearly achieve lignin moisture); The 8-APS shot operation is accompanied by a shock wave that creates a significant dynamic load on equipment, communications and buildings, which in turn creates an increased danger for the staff when the lignin is fired from the apparatus due to a sudden boiling moisture into the atmosphere along with water vapor and volatile hydrolysis products also release nonvolatile hydrolysis products; those. The resulting emission into the at-: mosphere is characterized by a significant amount of harmful substances (furfural, formic acid and acetic acid, formaldehyde. methyl alcohol, lignin, sulfuric acid, etc.) and significant heat content; often there is a case when it occurs. incomplete removal of lignin from the apparatus, since squeezing of lignin occurs when pressing to 70% moisture; as a result, the apparatus will be pleased with the remains, the mass from boiling to boiling is constantly increasing, which yivteHbmaeT the working volume of the apparatus and makes it difficult to maintain the process. The closest technical. The essence and achievable effect of the invention is the method of percol zioin hydrolysis of plant sir by loading the raw material into the hydrolysis apparatus, warming up, percolating for 0.5-1.5 hours at the first stage of maintaining hydrolysis, and at the second stationary steam blowing to pressure 2 -3 MPa in the apparatus and output of the contents to a special apparatus for separating the hydrolyzate from lignin and its water at 30-100 C 2. However, the amount of vapor-gas emissions into the atmosphere when fired is very significant even compared to the described analogue of 1.3-1.7 times due to The fact that the amount of superheated liquid in the hydrolysis apparatus at the time of the shot is much higher in this method. The purpose of the invention is to reduce the pollution of the atmosphere by reducing emissions of harmful substances into the atmosphere. The goal is achieved by the fact that in the percolation guide of a plant raw material, which involves loading the raw material into the hydrolysis apparatus, heating it up, percolating, blowing off steam to 2-3 MPa and removing the non-hydrolyzable residue from the hydrolysis apparatus, before blowing off, extract the non-hydrolized residue to 78-85% humidity, and its removal is carried out at 85-100 ° C by the direct introduction of coolant into the hydrolysis apparatus. In order to reduce the amount of emissions, according to the proposed method, the coolant residue, which can be used cold at natural temperature, cooled hydrolyzate, post fermentation batch, etc., is also introduced into the non-hydrolyzed coolant. Coolant can be introduced into the non-hydrolyzable residue directly in the hydrolyzate prior to blowdown, however, in this case, it is difficult to lower the residue temperature to SS-IOO C without setting the pressure in the apparatus below that which is necessary to remove the non-hydrolysable residue, therefore, if it is necessary to achieve - maximal reduction of vapor-gas emissions into the atmosphere, then when the remainder is removed, additional cooling fluid (by injection) is introduced into it during its movement along the blow pipe. in such a way that the temperature of the mass. before the expression, within 85, the upper limit corresponds to a liquid with a zero degree of overheating and excludes boiling when entering it, and the lower limit is due to the fact that after separation of the mixture into lignin and hydrolyzate, the latter must be neutralized by biochemical processing, which existing technology is carried out at

..

Ввод охлаждающей жидкости в негидролизуемцй остаток можно осуществл ть и только посредством впрыска в выдувную трубу-во врем  движени  по ней остатка (т.е. без предварительного введени  в аппарат), но в этом случае потребуетс  больша  мощность подающего.насоса. Следует отметить, что в принципе подачу охлаждающей жидкости в выдувную трубу можно осуществить и из специально установленногсГ напорного бака.The coolant can be introduced into the non-hydrolysable residue only through injection into the blowing pipe — while the residue is moving along it (i.e., without first introducing it into the apparatus), but in this case a greater power of the feed pump will be required. It should be noted that, in principle, the supply of coolant to the blow pipe can also be carried out from a specially installed pressure tank.

Дл  осуществлени  предлагаемого способа поступают следующим образом типовой гидролизаппарат загружают сырьем, прогревают паром и провод т перкол цию по обычному регламенту, затем провод т отжим остатка до влажности в пределах 78-85%, после чего в негидролизуемый остаток, наход щийс  в аппарате, ввод т ч:ерез лучевые фильтры, охлаждающую жидкость, например, последрожжевуюTo implement the proposed method, a typical hydrolysis apparatus is fed as follows, heated with steam and percolated according to the usual rules, then the residue is squeezed to a moisture content of 78-85%, and then introduced into the non-hydrolysable residue h: through ray filters, coolant, for example, post-yeast

бражку (из расчета 3-5 м на аппа- рат объемом 50 м) , провод т сдувкуmash (at the rate of 3-5 m for a device with a volume of 50 m), blowing is carried out

до 2-3 ати, а sateM - выстрел, т.е. удаление негидролизуемого остатка, при этом одновременно с началом удалени  провод т впрыск в выдувную трубу охлаждающей   идкости в таком количестве, чтобы теглпературу остатка снизить до 85-100 С. Таким образом, в сцежу поступает пульпа при 85-1000С, что исключает ее вскипание за счет перепада давлений и образовани  паров. (По технологии , разработанной авторс1ми в дополнение к данному способу варки, пульпу из сцежи откачивают насосом и подают на фильтр, где она раздел етс  на гидролизат и лигнин) .up to 2-3 ati, and sateM - a shot, i.e. removing the non-hydrolysable residue, while simultaneously with the start of removal the injection fluid is blown into the cooling fluid in such an amount that the residue can be reduced to 85-100 ° C. Thus, pulp enters the pumping section at 85-1000 ° С, which prevents its boiling up due to pressure drop and vapor formation. (According to the technology developed by the author in addition to this method of cooking, pulp from the pumping is pumped out and fed to the filter, where it is separated into hydrolyzate and lignin).

П р и м е р 1. В гидролиэаппарат объемом 50 м загружают 12,8 т растительного сырь  влажностью 50%, затем провод т прогрев и перкол цию по общеприн тому регламенту, послеPRI me R 1. A 50 m hydraulic apparatus is loaded with 12.8 tons of plant material with a moisture content of 50%, then it is heated and percolated according to the generally accepted regulations, after

чего провод т отжим остатка до влажности 78%, далее через лучевыефильтры ввод т в аппарат 3 м последрожжевой бражки при , провод т сдувку до 1,5 ати и удаление с одновременthe residue is extracted to a moisture content of 78%, then a 3 m post-yeast brew is introduced into the apparatus through ray filters, blowing is carried out to 1.5 bar and removing

ным впрыском в выдувную трубу 4,2.м последрожжевой бражки. Температура массы реред сцежей составл ет около , выброс парогазов в атмосферу практически отсутствует. Шлход РВby injection into the blow pipe 4,2.m of the post-yeast brew. The temperature of the mass of the reredator is about, the release of vapor-gas gases into the atmosphere is practically absent. Schlod RV

с варки составл ет 2816 кг.cooking is 2816 kg.

Дл  сопоставлени  с известньви спосрбом, в этом же аппарате в аналогичных услови х провод т варку, в которой после окончани  стадии перкол ции провод т сдувку до 3 ати с последующим удалением остатка в сцежу. Количество парогазов, выброшенных в атмосферу при выстреле , составл ет 1,7 т, атепла- For comparison with limestone, in the same apparatus, under similar conditions, boiling is carried out, in which, after the end of the percolation stage, a blowdown is carried out to 3 MPa, followed by removal of the residue in the pumped section. The number of steam gases released into the atmosphere when fired is 1.7 tons, and

При проведении аналогичной варкиWhen conducting a similar cooking

со сдувкой до 2 ати, количество парогазов составл ет 1,3 т, теплА 0 ,8 Гкал. Выход РВ с варки составл ет 2760 кг.blown to 2 MPa, the amount of steam and gas gases is 1.3 tons, heatA0.8 Gcal. The yield of PB from cooking is 2760 kg.

Параллельно провод т также 2 варки по предлагаемому способу, в ко- . торых либо не подают последрожжевую бражку в выдувную трубу, либо и в выдувную трубу, и в аппаратовIn parallel, 2 cookings were also carried out according to the proposed method, in which. either do not serve the post-yeast brew into the blow pipe or into the blow pipe and into the apparatus

первой из них выброс парогазов при удалении остатка составил 0,42 т; во второй - 0,73 т, т.е. в обоих случа х значительно меньше, чем по 1 известному способу.the first of them, the release of steam gases upon removal of the residue was 0.42 tons; in the second - 0.73 tons, i.e. in both cases, significantly less than 1 known method.

Пример 2. В услови х примера 1 провод т варку, в которой все стадии, включа  отжим, аналогичны примеру 1; затем, после отжима в аппарат ввсда т 3 м, предварительно охлажденного до гидролизата, провод т сдувку до 2 ати и удаление негидролизуемого остатка, одновременно с которым в выдувную трубу подают 4,4 м этЪго же гидролизата.Example 2. Under the conditions of Example 1, cooking is carried out in which all stages, including pressing, are the same as Example 1; then, after squeezing, an air inlet of 3 m, pre-cooled to the hydrolyzate, is blown to 2 MPa and the non-hydrolysable residue is removed, at the same time 4.4 m of this hydrolyzate is fed into the blowing pipe.

Выброс парогазов практически отсутствует , температура массы на выходе в сцежу составл ет . Выход РВ с варки составл ет 2830 кг.Emission of steam and gas gases is practically absent, the mass temperature at the outlet to the strain is. The yield of PB from cooking is 2830 kg.

Пример 3. В услови х примера 1 провод т sagKy, в которой все стадии до отжима аналогичны приме- ру 1; отжим остаткапровод т до влажности 85%, после чего провод т сдувку до 3 ати и затем удалениеExample 3. Under the conditions of Example 1, sagKy is carried out, in which all the stages before pressing are similar to Example 1; spinning is left to a moisture content of 85%, after which it is blown to 3 MPa and then removed

остатка, при котором в выдувнуюresidue at which into the blown

51011688б51011688b

трубу подают 7,2 м холодной водыферу (в составе которых содержитс The pipe is supplied with 7.2 m of cold water (which contains

{t. 13®С). Выброс парогаэов практичес-р д вредных веществ) в количестве{t. 13®C). Emission of steam gases (practical harmful substances) in the amount of

iки отсутствует, температура массы1,3-1,7 т на каждую варку в расчетеiki is absent, the temperature of the mass is 1.3-1.7 tons for each cooking per calculation

перед сцежей 98 С. Выход РВ с варкина аппарат объемом 50 м по сравсоставл ет 2790 кг.нению с прототипом. С учетом при;: „in front of the 98C stage. The output of the RV from the varkin apparatus is 50 m, compared with 2790 kg to the prototype. Taking into account when ;: „

Иэ приведенных примеров видно,мых на заводе средней мощности,Ie examples given can be seen in the factory average power,

что предлагаемый способ позвол етустран етс  выброс 23-30 тыс. тthat the proposed method allows the disposal of emissions of 23-30 thousand tons

устранить выброс парогазов в атмос-парогазов.eliminate the release of steam and gas into the atmosphere-steam gas.

5мернр 18 тыс. варок в год, проводи5 years 18 thousand cookings per year, spend

Claims (1)

. СПОСОБ ПЕРКОЛЯЦИОННОГО ГИДРОЛИЗА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, предусматривающий загрузку сырья в гидролизаппарат, его прогрев, перколяцию, сдувку пара до 2-3 ати.и удаление негидролизуемого остатка из гидролизаппарата, отлич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения загрязненности атмосферы за счет уменьшения выбросов в нее вредных веществ, перед сдувкой проводят отжим негидролизуемого остатка до влажности 78-85%, а удаление его осуществляют при 85-100*С путем' непосредственного введения в °гидролиз:аппарат охлаждающей жидкости. _о ω с. METHOD FOR PERCOLATION HYDROLYSIS OF VEGETABLE RAW MATERIALS, which involves loading the raw material into the hydrolysis apparatus, heating it, percolating, blowing off steam to 2-3 atm. And removing the non-hydrolyzable residue from the hydrolysis apparatus, which is different in order to reduce atmospheric pollution by reducing emissions of harmful substances into it, before blowing off, the non-hydrolyzable residue is pressed to a moisture content of 78-85%, and its removal is carried out at 85-100 * С by means of direct introduction into ° hydrolysis: a coolant apparatus. _about ω s