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Procédé et appareil pour l'hydrolyse des cellulose .
On connaît depuis longtemps des procédés pour l'hy- drolyse des matières cellulosiques, notamment ceux de Bergius et Scholler. Le but principal de cette opération est dbb- tenir des sucres fermentescibles d'où l'on tire des alcools;
Les procédés connus, qui pratiquement ne sont guère utilisés que pour le traitement de la sciure de bois, c'est- à-dire d'un complexe cellulosique très résistant, consistent généralement en une attaque brutale, effectuée en une opération unique, par des acides minéraux forts à concentration relati- vement élevée et souvent à des pressions et températures élevées.
Les matières cellulosiques ainsi traitées sont.très profondément mais très irrégulièrement hydrolysées au détri- ment du rendement, notamment les matières sucrées formées sont toujours partiellement détruites avant la fin de l'opération, ou alors on ne peut arriver qu'à des concentrations très faibles en sucre; par exemple, le procédé Schoeller ne permet pas une concentration de plus de 3 %; ce résultat s'explique par le système de percolation qui est à la base de ce procédé,
En outre, ces procédés entrainent parfois une consommation exagérée d'acides.
La présente invention a pour objet un procédé et des appareils d'application qui ont pour but de remédier ces inconvénients et qui s'appliquent pratiquement non seulement aux sciures de bois mais indistinctement à toutes
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les matières végétales, ainsi que l'inventeur l'a vérifié pour un grand nombre d'entre elles.
Ce nouveau procédé d'hydrolyse est caractérisé par le fait qu'il comporte, avant l'hydrolyse proprement dite, un traitement préalable ayant pour but de retirer, sous forme de proauits dissous, des matières traitées, les oxy-celluloses, la lignone et les corps qui, à la distil- lation engendrent des goudrons, en laissant pour résidu à soumettre à l'hydrolyse principalement des hydro, hémi- ou hydra-celluloses.
Cette invention est basée sur les considérations suivantes. Les produits infiniment variés du règne végé- tal, formant l'ensemble des produits cellulosiques en- visagés, sont tous à base de cellulose, mais ce corps s'y trouve, suivant les cas, à des états très différents, notamment à des états divers de polymérisation formant des celluloses composées et complexes diverses , ou sous forme d'oxy-celluloses; les tissus en vieillissant , au fur et à mesure de la croissance des végétaux d'oxydent et s'imprègnent de lignone.
L'auteur a pensé qu'étant'données les différences de constitution qui existent entre les divers produits cel- lulosiques il n'était pas possible d'établir un procédé unique d'hydrolyse directe applicable à tous ces produits sans faire d'abord subir aux dits produits un traitement préalable approprié à chacun d'eux ayant pour but de les amener d'abord à un état cellulosique sensiblement uni- forme et toujours le même et que pour obtenir un bon ren- dement il fallait que cet état dellulosique soit facile- ment hydrolysable.Il a découvert d'une part que les ma- tières les plus résistantes à l'hydrolyse ou incapables de la subir étaient les oxy-celluloses, la lignone, et les corps qui à la distillation engendrent des goudrons et d'autre part que les hydro,
hémi- et hydra-celluloses étaient facilement hydrolysables avec un bon rendement.
Le traitement préalable caractérisé plus haut a pour effet de dépolymériser les oxy-celluloses, les ligno celluloses et en général toutes celluloses composées ou complexes pour en séparer à l'état dissous les corps difficilement attaquables, ou inattaquables, par hydro- lyse en laissant des éléments cellulosiques transforma- bles en hydro-, hémi- ou hydra-celluloses.
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A titre indicatif il est signalé qu'on peut, par exemple dépolymériser les lignos-celluloses, en celluloses et lignone, soit par le courant électrique, et on ob- tient ainsi une cellulose naissante ou hémi-celluloses et de la lignone, soit par macération des ligno-celluloses dans de l'acide nitrique à 7 % porté à 60 environ, permettant ainsi la solubilisation de la lignone et la séparation de la 'cellulose par centrifugation.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous une forme de réalisation du procédé faisant l'objet de l'invention en application à un complexe cellulosique susceptible de présenter une résistance élevée à l'attaque hydrolytique, les opérations décrites pouvant être éventuellement sim- plifiées, -(tel est le cas de l'hydrolyse des gadoues cellulosiques sélectionnées, dont on donnera plus loin un bref aperçu).
Le traitement préalable des matières végétales est effectuée en trois phases successives, dites :
1 ) phase de dissolution des oxycelluloses, de la li- gnone et des matières engendrant des goudrons.
2 ) phase de rétrogradation ou réduction;
3 ) phase d'hydratation; les opérations sont conduites de la manière suivante;
1 -PHASE DE DISSOLUTION DES OXY-CELLOLOSES, DE LA LIGNONE ET DES MATIERES ENGENDRANT DES GOUDRONS .
La matière première introduite dans un récipient rotatif dénommé hydrolyseur est mise en contact, soit avec une dis- solution d'acide sulfurique ayant une concentration de l'ordre de 5 à 10 %, soit avec une dissolution d'acide chloro-sulfurique, soit avec une dissolution d'acide nitrique employée seule, ou ( suivant la nature du complexe cellulosique) combinée avec l'acide sulfurique: dans certains cas même, on emploiera le mélange tri-acides chloro-nitro-sulfurique dont les proportions respectives des constituants seront conditionnées par la nature de la matière végétale à hydrolyser; on aura même recours à l'Oléum, dans le cas de matières fortement chargées en lignoneo
Ces solutions acides permettent la dissolution des oxy-celluloses, de la lignone et des matières engendrant des goudrons, et leur transformation en :
-acide acétique, acide formique, acide oxalique, alcool méthylique, acétone, furfurol, phénols, etc........et produits accessoires solubles dans l'éther; on peut ainsi les récupérer ce qui est d'une importance capitale pour le prix de re- vient de l'alcool éthylique qui est un des principaux buts de l'hydrolyse.
L'obtention de ces produits accessoires différencie
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le procédé faisant l'objet de la présente invention, du procédé allemand connu de Scholler, qui n'a en vue, et ne permet que la production des sucres, par hy- drolyse du bois.
Une autre différence est que la présente invention s'applique à l'hydrolyse de tous les produits végétaux, ou complexes cellulosiques les plus divers et les plus variés, à l'universalité des produits du règne végétal.
Les conditions de température et de pression seront très variables; ainsi, dans certains cas, on pourra opérer à froid, dans d'autres cas, (et tout dépendra de la nature de la matière première) à une température inférieure à 100 ; les pressions seront en général de 3 à 4 kgs ; le maximum de 15 kgs ne.sera pas en général dépassé.
La solution acide sera vidangée (et servira pour des opérations ultérieures de même genre) afin de ne pas affaiblir la concentration ultérieure des jus sucrés, qui seront principalement produits dans les phases suivantes;
Les jus sucrés produits éventuellement dans cette phase, comme ceux produits éventuellement dans les deux phases suivantes seront, soit récupérés pour constituer une mélasse agglomérante pour la lignine carbonisée, en vue de la constitution de boulets combustibles pour gazogènes, - soit désintégrés, pour aboutir principalement à la for- mation du furfurol et des autres produits organiques signalés ci-dessus.
Ainsi, lobtention de ces produits organiques pourra avoir une origine double:1 / celle résultant des attaques par les acides et des réactions connexes sur la dissolution des oxy-celluloses, de la lignone et des matières engendrant des goudrons; 2 / celle de la désin- tégration ou destruction des jus sucrés formés,
2 -PHASE DE RETROGRADATION OU DE REDUCTION.
La matière première laissée dans l'hydrolyseur, et expurgée de la solution acide qui a dissous les oxy- celluloses, la lignone et les matières engendrant des goudrons, sera mise en contact avec une solution élec- trolytique réductrice, par exemple une solution de chlorhydrate d'ammoniaque, ou d'anti-oxydants, et soumise à l'action simultanée de la vapeur d'eau humide, de la pression et du courant électrique;
ainsi les ligne- cel- luloses oonstituant la matière première envisagée dont la lignone n'aurait pu être dissoute lors de la phase précédente, seront réduites ou rétrogradées en composés cellulosiques ou hydro-cellulosiques ou hémi-cellulo- siques, ces deux dernières familles de composés @ellu- losiques étant d'ailleurs plus facilement hydrolysables que la cellulose même .
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Cette action réductrice se comprend parce qu'on @ que, dans la nature, lés ligno-celluloses se forment par oxydation des tissus cellulosiques, et aux dépens de la cellulose proprement dite.
L'opération de cette phase sera conduite sous une pression voisine de 3 kgs, ou pouvant lui être soit in- férieure, soit supérieure (tout dépendra de la nature constitutive de la matière première traitée, ainsi que de la durée de l'opération). .après cette phase on vidangera le liquide; puis-on abordera la phase dhydrataticn qui aura été grandement facilitée par les deux opérations précédantes :
3 -PHASE D'HYDRATATION. - La,matière première aéra alors soumise à l'action de la vapeur fortement humide, tout en étant baignée par une faible dissolution acide ne dépassant pas 3%.
La pression sera de l'ordre de 6 à 7 kgs, et la du- rée de' 10 minutes environ, pendant lesquelles on fera passer un courant électrique, dont les caractéristiques seront déterminées par la nature même de la matière première.
Sous le triple effet de la vapeur humide à haute pression, de 1''action acide et de l'action ionisante du courant, on obtient une adsorption colloïdale hydrati- sante, qui produira une sorte de "dilatation moléculaire" dans le complexe cellulosique considéré, et qui facili- tera, par la suite, les conditions d'attaque de l'hy- drclyse.
Au bout du temps convenable de la durée de ce der- nier.stade, on fera tomber la pression, on coupera le courant, et on arrêtera la rotation de l'appareil,, et puis, on vidangera la dissolution acide, ainsi que l'eau de condensation provenant de l'arrivée de la vapeur à haute pression..Cette vidange a pour but de ne pas trop diluer les jus sucrés produits dans les opérations' ul- térieures. Le liquide vidangé servira pour d'autres opé- rations postérieures du même genre..
Ces trois phases préparatoires permettent:
10-d'éviter l'irrégularité d'attaque de l'hydrolyse ultérieure sur les diverses celluloses en amenant préa- lablement la matière') première rendue à peu près homogène à être sous un état physico-chimique plus vulnérable à une action uniforme d'attaque de l' hydrolyse .
2'-'d'obtenir directement ou indirectement des pro- duits organiques accessoires tels que: acide acétique, acétone,furfurol,acide oxalique .,'phénols, alcool méthy- lique, etc.'..'.''
3 - de soustraire, par une durée moindre de traite- ment hydrolytique des véritables celluloses (ainsi dé-
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gagées de leurs oxy-cellulcses, de leur lignone, et des matières engendrant des gbuorons) les produits ré- sultant de cette action bydrolytique proprement dite; tels que les sucres et la lignine, à l'action de destructiin concomittante à leur fônù1aticÉ t'ar cette protection partielle ou complète contre ladite action destructrice; on augmente le rendement des produits envisagés (sucres et lignine);
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En vde de conserver aux hydra-cellulbses;
edro- celluloses et surtout et principalement aux hémi-cél- lulcses pcduite'7s'?,dn coefficient d'hydrolysation maxi- mum, lors de là phase directe d'hydrolyse il peut être intéressant; dans certains cas; d'engager les com- pcsés cellulosiques ci-dessus nommés, plus facilement
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hydrclysables que ne l'est la cellulose elle-même, dans des combinaisons réversibles Parmi ces combinait sens réversibles et à titre d'exemple, on peut citer coma me donnant les meilleurs résultats sous de faibles con-
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centrations les combinaisons eiilôrbô-'sulfuiignéé! flucrbydro-sulfuriqaes, les deux acides composants pouvant agir simplement eh mélange;
à l'état libre ou bien à partir de corps susceptibles de les former ou de les fournir à l'état naissante
Ce procédé de protection est applicable à toute opération d'hydrolyse de cellulose dans laquelle un corps susceptible de produire un complexe à l'état
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naissant est employé au cours de l'Hydrolyse, le corps produit à l'état naissant s*accolant aux composés hydra- hydro-- et hémi-cellulosiques pour donner un composé sua- blé dans les conditions de 'sa foroatibn, ce composé étant à son tour; au moment voulue décomposé, grâce à de nouvelles conditions opératoires, déterminées et prévues; pour;
d'une part régénérer le corps protec- beur (soit a l'état libre; soit à l'état naissant) et fournir, d'autre part; les produits d'hydrolyse des
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hydra; hydro et hémileellulôseà; dans un état de pureté chimique satisfaisant et; pratiquement exempts de tous produits qui résulteraient de leur décompositions
Il y a intérêt, au point; de vue durée de l'opération d'hydrolyse (ou ce qui revient au même, au
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point de vue accélération dé la vitesse dhàdÉo1µàe)µà favoriser la réversibilité; autrement dit la décomposa-tion de ces complexes.
Ch peut utiliser fans ce but
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une addition des corps suivants:- acides faibles, miné- raux ou organiques, donnant dés 'sels acides déccmpo- sabLes (acides formique, taétnique etc :: : ) ¯ -sels, ethers ou esters de ces acides (fcrmiatestar=
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trates...) -métaux, métalloïdes, à l'état pulvérulent ou collo- ïdal ; -sels de métaux à réaction acide, neutre ou basique, -composés organo-métalliques.
Cette énumération n'est pas limitative.
Si on diminue la dilution, on remarque,même pour de très faibles concentrations de ces produits d'addition, une amélio- ration des rendements qui démontre leur action catalysante,
Cette action catalytique est aidée-par la mise sous forme colloïdale des complexes cellulosiques soumis au traitement.
Cette mise sous forme colloïdale a en outre une grande im- portance lorsqu'on se propose l'obtention finale de lignine.
En effet, cette "lignine d'hydrolyse" se différenciera nette- ment des lignines obtenues par d'autres traitements chimiques de Matières végétales, par exemple des lignines pulvérulentes et peu poreuses contenues dans les lessives de papeterie.La première s'agglomère mieux;elle brûle plus facilement et plus oomplètement;traitée par cokéfaction et par des acides pour être activée,elle donne une matière plus poreuse.
La formation de complexes protecteurs et leur décompositi- on, relativement difficiles à réaliser par des voies purement chimiques, dont au contraire très faciles par application de phénomènes purement physiques, tels que: a/ mouvements tourbillonnaires de la masse, obtenue par une injection de vapeur appropriée,ces mouvements rendant plus intime le contact entre la matière végétale et les réactifs. b/mouvements pulsatoires de vapeur dans la masse traitée, entraînant des variations de température,de pression etc...
c/ phénomènes électriques (ionisation etc...)
L'expérience a, en effet,prouvé qu'en particulier le pas- sage, au cours de la réaction, d'un courant électrique alterna- tif ou continu, provoquait,suivant sa nature, sa fréquence,son intensité,et, dans le cas du courant continu son sens de circu- lation, la formation et la décomposition des complexes protec- teurs dans des conditions telles que l'effet des réactions est amplifié et que la quantité des produits que l'on obtient est maxima.
La diversité deà facteurs chimiques et physiques d'amé- lioration précités,qui peuvent être employés séparément ou ensemble,confère au procédé une très grande souplesse. Leur utilisation méthodique permet de conduire sélectivement l'hy- drolyse, c'est-à-dire d'orienter les réactions soit dans le sens de la formation de produits organiques(acides acétique,acétone, furfurol etc..) soit dans le sens de la formation de sucres en quantité maxima soit dans le sens de la formation simultanée de ces deux groupes de corps, mais
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en conservant dans tous les cas- le rendement maximum en lignine.
C'est lorsque les matières végétales ou déchets végétaux auront été amenés, par les- divers- traite- ments prdécédantst sélectivement rationels-,:dans un état de coefficient d'hydrclysation maximum. et de
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prctecticn voulue des sucrer frmé centre Inaction destructive concqmmittante à leur formation ,u c n les scumettra à 11-hydrolyse proprement dite.,
L'-utilisation du courant électrique pendant les
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phases préparatoires et 1 "cpération d'-hydrolyse finale favorise,¯ par suite de 11-ion:sation q.u ''61:
e provoque,. les réactions d'-affinité,, pa- la créati'on de milieux col1oÎdaux propices à il-action hydrolysante., La créaticn de milieux cqlloraaux présente en outre un intérêt considérable, du point de vue de la qualité du résidu final obtenu,¯ la lignine.,
En effet, la lignine formée dans un milieu cello-
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l'dal et acide sera éminerment susceptible d'être ac-- rivée, dans les meilleures ccnditicps requises, en vue de sa destination à des usages absorbants et adscrbant,'4..
-Jette lignine se caractérise par un grand degré de pureté, obtenu tant par 1 absence de cendres (ma--
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tières minérales qui ont été dissoutes, lcrs de l'hydrolyse, dans le milieu duéactif acide Gasidéré,. arz précipitées sous forme de sels insolubles,.et partant séparables de la lignine par grands. lavages et filtratien) que par l'absence de matières-engendrant des goa-
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drcns, qui,¯ à. - leur tour,.libèrent des phérols,mat¯èr.Ps
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, qL1.i,.lc:
r de l'hydrolyse,,ont été transformées ere.acides acétiq4es, formique,Qxaiique,en aoétone,,fur-- lm 1 .If furrl,alc*ool métlyüque, ¯ etc, r, , une telle lignine, sera après &,,.m 1 .traitetient le prototype du carbone végétal pur, , re très. avantageusement le charbon de bois ordnaire,.anses- toutes ses applicaticns.,
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A titre d 1 exemple, ¯ cn peut en indiquer-deux in- portants., dont l'un est une application de la lignine "non activée"-'et l'autre de la lignine "activée,"..
La première application consiste-dans l'emploi' de la lignine(non activée) dans les gazogènes.de ca- mions remplaçant très avantageusement le charbon de bois;-.celui-ci en raison de ses impuretés originelles (cendres. et matières.engendrant des goudrons) a-été la cause de l'échec partiel de la généralisation des camions à gazcgène (engorgement des canalisations par les goudrons et retardement de la-combustion par -
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les cendres)..D'autre part,,,le fait capital, e,n.raion.
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de l'absence, signalée plus haut, de matières engendrant des goudrons, consiste en ce que dans les
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gaz d'échappement provenant des camions à gazogéne, il n'existera plus de notables proportions d'oxydede carbone, comme c'est le cas présentement avec le char-
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bon de bis prdinaire.
En effet, lors de. la combustion du charbon de bois,, il y a distillation de goudrons qui donnent naissance à de faibles quantités de phénols. Or, ces phénols, d'après la théorie du Professeur Mcureu sont
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des corps ':antioxydants", cl*est:--à-dire très .avides d'oxygène.. L'oxyde de carbone formé par la combustion
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#u charbon de bois au lieu d-'être transformé dans le mélangeur du gazogène,, comme il doit -,'-être normalement en gaz c.a.rbonique par l'excès d-'oxygène apporté
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par 1" ain dans ledit mél.ang:H1.r rf es.t pas complètement ,I)Í 1V oxydé en raison Çl.es phénols, qui, à lâchante tempé- "..,,t 1" 3. ratare .du foyer se sont vûlatil:i,sR et'? mél?:
ngs à J1I' 1 c.yde de carbone arrivant dans le mélangeur, ab-
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sorbent,, par leur propriété ,nant'ioxyè..antel'.' une partie de cet excès d'-oxygène ,de ltair.; tEe proportion non néglßgeablé d-'oxyde de Qaroone., ne trouvant pas l'oxygène nécessaire à sa transformation en gaz carbonique, se retrouve dans les gaz d'échappement ce
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qui représente un grave danger.
Il est à noter qu'en raison de la très petite quantité de cendres contenues dans la lignine, l'air
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,q"engo3aff-rera beaucoup plus facilement à travers les grilles du gazogène,, qu'il ne peut le faire.à travers les mêmes grilles embarrassées des cendres du charbon de bois, ce qui a son importance vu le caractère de combustion lente du gazogène;
celui-ci aura ainsi- un meilleur rendement, par la facilité avec laquelle les phénomènes primaires, de la .combustion pourront s'accomplir.,
De plus en raison de la grande facilité d'in-
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flammebilité des agglomères sucrés de lignine, .il n'y aura-qu'une très faible proportion de ga@ carbonique non réduit en oxyde de carbone, puisque le charbon de lignine porté très rapidement au rouge sera dans les-conditions requises, pour opérer cette réducticn.
Or, on, sait que dans les gazogènes.actuels il se trouve parfois une notable proportion de gaz àarbc- nique n'ayant pu être réduit par le .charbon de bois non suffisamment porté à la température du rouge qui est nécessaire pour que cette transformation puisse
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s'effectuer. Ce gaz carbnique résiduaire mélangé-à 1''oxyde de carbone diminue dans de notables propor- tiens le rendement. thermique,. et partant, le rendement
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de 1-uissance.
La lignine suivant 1[$nventîon aiimen- tant des gazogènes, leur conférera donc des qualités d'hygiène et-de surcroît de puissance inconnues jus- qu'à ce jour..
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La 'deuxième application consisteldans fejn# ploi de la lignine,, (ayant subi les traitements. apFro priés de carbonisation et autres actuellement employés ' pour l'activation du charbon de bois ),. pour les masques à gaz
Les avantages nettement supérieurs de la lignine sur le charbon de bois,. en tant que matière absorbante et adosorbante, ainsi que filtrante pour
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masques à gaz sont de dqux sortes :: a) avantages physiques représentés d'abord
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per 1"absPnre de cendres'-et ensuite par la texture de la lignine formée dans le milieu coli-o'aa-1.3i-dessus mentionné,. et qui facilitera les phénomènes physico- chimiques d'activation de la dite lignine- ON notera également, et c'est très important en raison de cette
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texture,:
l'abxenee de cavités ou cellules ( se r--é- sentant parfois avec certains charbons de bois qui
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offrent une résistance à "Il'activat4-crL" b) avantages chimiques représentés par :
1 -.l'absence de goudrons, puisque les ma- engendrant des goudrons dans le charbon de bcis,
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sont, pour la lignines, éliminées par 1hydrolyse comme . décrit ci-dessus, et se retrouvent en fin d'opérati'on rcr 3.vi-ïçue t sôus ferme diacide acétique, acide for- mique.alcool métEyIique acétone,.phénols, f urfu.-cl,. etc B?,-cette absence de goudrons permet d*éviter le grav'-tsnoovénfent de ltcbstructicn des pores qui est néfaste au point de vue abscrbant et adsorbant..
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2 - par cette absence de goudron, on éli- mine l'inconvénient d'avoir des phénols, et par suite des corps "antioxydants" qui contrarient "l'activa- tion" et confèrent aux charbons activés actuels un manque de sécurité et une capacité d'utilisation assez restreinte ; en effet, ces "antioxydants" fixent pro- gressivement l'oxygène, ôtant ainsi au charbon acti- vé le moyen de se vivifier et concourant de la sorte à une lente asphyxie, à une sorte d'empoisonnement du charbon, qui le rend au bout de très peu de temps, tout à la fois inopérant et "désadsorbant", le phéno- mène de "désorption" provoquant l'intoxication de la personne portant le masque.
Une autre application de la lignine acti- vée sera son incorporation dans des Argiles smectiques appropriées, en vue de la constitution de "Terres activées" pouvant rivaliser.avec les fameuses "Terres activées" allemandes et même les dépasser en pouvoir adsorbant.
Cette incorporation de "Lignine activée d"Hydrolyse" dans des argiles smectiques de caractéristiques déter- minées, augmente leur pouvoir d'adsorption,permettant d' augmenter leur efficacité, soit dans leurs emplois de l'in- d@strie chimique (raffinerie de pétrole , de corps gras...),soit dans la protection contre les gaz toxiques et de combats, en même temps que de renforcer les moyens d'attaque dans la guerre aéro-chimique.
Lorsque les complexes cellulosiques auront été soumis au traitement préalable, qui aura permis d'une part, de les dissocier ou dépolymériser de fa- Jon à éliminer tous composés non cellulosiques, soit en totalité, soit en partie,tel que par exemple la lignone- et, d'autre part, de transformer en totalité ou partiellement des parties cellulosiques, en composés: hydro-cellulosiques,hydra-cellulosiques, hémi-cellulosiques, etc..., on abordera, alors l'opération hydrolytique proprement dite.
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Cette opération finale est effectuée par étapes successives ou "paliers". Cette concept ion est ccmmandée par le fait que les hexoses ne présentent pas tous la même résistance, dans des conditions dé- terminées, aux phénomènes de destruction. Les uns se décomposent à certaines températures et pressions, alors que d'autres résistent, et les phéncmènes de destruction ou de résistance à cette destruction se produisent avec des vitesses de réaction différentes.
La concentration acide jouera également un très grand rôle dans ces phénomènes de stabilité ou d'instabilités
A la fin de chacune de ces étapes, les jus sucrés.sont vidangés et, la matière traitée restant dans l'hydrolyseur, on remplace les jus sucrés éva- cués par de nouvelles quantités de solutions hydroly- santes fraîches, de préférence de concentration plus faible.'
Cette façon de procéder permet de soustraire les sucres formés aux actions destructrices concomi- -:;tantes à leur formation, et partant, d'augmenter dans des proportions considérables le rendement en sucre de l' opération.
Un des cas les plus simples que l'on peut envisager au point de vue de l'hydrolyse des matières végétales, est celui des gadoues cellulosiques sé- lectionnées. En effet,'si par triages successifs on ne laisse dans les ordures ménagères que des chiffons, papiers, cartons, etc.,. ensuite des com- plexes cellulosiques très simples,, déchets de légumes, de fruits, etc..'. enfin des complexes cellulosiques supérieurs, sciure, paille, paille de bois, caisses, etc..., on obtient un ensemble constitué principale- ment par.
des matières cellulosiques presque pures, et de ce fait on peut lui appliquer le traitement hydrolytique le plus simplifié,
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Diverses formes d'un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention sont repré- sentées à titre d'exemple au dessin annexé.
La figure 1 est une vue schématique en éléva- tion de l'ensemble de l'appareillage.
La figure 2 est uhe coupe de l'autoclave par le plan vertical diamétral II-II perpendiculaire à celui de la figure 1, vu dans le sens des flèches.
Les fig. 3,4 et 5 représentent des variantes de divers détails de l'autoclave.
La fig. 6 représente une variante dtautoclave et la fig. 7 est une coupe suivant le plan VII-VII de la fig.6.
Cet appareillage se compose uniquement des organes suivants :
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Un hydrolyseur rotatif est constitué par un .ç,j)'1:<w autoclave métallique. sphéi9.ue,rHt muni., intérieurement , Y ,(tf/ -(11- 6Liaï 8u base d caoutchouc -' {'- 'un revêtement protecteur ( en plomb! par exemple ) tournant autour d'un axe horizontal et portant deux ouvertures à fermeture étanche A et B pour le change- ment et le déchargement.
L'axe de rotation de l'autoclave est formé de deux demi-arbres creux L1, L2 permettant, l'un l'ad- mission de la vapeur et des agents hydrolysants, et l'autre l'évacuation des produits gazeux de la réactici- vers un réfrigérant à trois serpentins R, où ils sont recueillis après condensation.
Le mode d'admission de la vapeur à l'intérieur de l'autoclave constitue une des caractéristiques essen- tielles de l'appareil. Cette admission est réalisée à l'aide d'un nombre variable de tuyaux courbes a, b, c... branchés vers le bas sur l'une des moitiés L1 de l'arbre creux et épousant la courbure de la sphère, comme l'indique la figure 2 (coupe diamétrale de l'au- toclave par le plan II-II) le nombre et la forme des
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@uyaux d'arrivée de vapeur ayant pour but de créer dar.s la masse de la charge dans l'autoclave en rota- ticn des mouvements tourbillonnaires facilitant l'hydrolyse des matières cellulcsiquest La rotation de la sphère s'effectue en sens inverse des jets de vapeur, suivant la flèche de la figure 2.
Cette action tourbillonnaire peut être accrue en admettant la vapeur d'une façcn pulsatoire.
Le deuxième demi-arbre creux L2 porte un cer- tain nombre de tubulures verticales dirigées vers le haut d. f, f.... coiffées de manchons en toile mé- tallique formés de deux cônes opposés, destinées à l'évacuation des produits gaz.eux de la réaction sans entraînement de matièr.es cellulosiques hydrolysées ou non.
La eonduite d'arrivée de vapeur V porte des appareils de conduite et de contrôle: manomètre M, détendeur D. soupape de sûreté S, vannes de réglage V1 etc...et, .en dérivation,, un injec-teur l permettant d introduire dans l'autoclave les agents hydrolysants et les catalyseurs, dont les solutions ou suspensions aqueuses .sent préparées et dosées dans le bac G,
La conduite de .sortie L2 des produits volatils de la réaction porte également des appareils de con- trôle de température ( thermomètre T ) et de ,pression ( manomètre le 2 ) et -des vannes de réglage V2.
L'autoclave perte, à sa partie supérieure.) un robinet R permettant de le relier, à 1:' arrêt, à l'adde d'un tuyau flexible,, à un condenseur sous vide C., re.- lié lui-même à une pompe à vide P.
D'arbre porte également deux électrodes E1, E2 permettant Inapplication éventuelle .du courant élec- trique, ainsi qu''il a été exposé précédemment=
On peut être amené., en raison de la diversité
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des matières végétales traités à adopter diverses va- riantes pour les détails de l'autoclave.
Suivant la fig.3,une sortie unique'1 de la vapeur, fixée sur l'axe immobile, est située dans l'axe du trou d'homme 2lorsque le récipient hydrolyseur est au repos, afin de faciliter le nettoyage du champignon 3 percé de trous qui ne doivent pas être obstrués par la matière végétale hydrolysée.
Suivant la fig.4, les deux tubes d'arrivée de vapeur 4 & 5 sont mobiles autour de l'axe 6,formant entre eux un angle règlable, de manière à assurer la meilleure répartition de l'arrivée de vapeur dans l'inté- rieur de la masse à traiter pour l'obtention du mouvement tourbillonnaire recherché. De plus, dans le même but, on a disposé à l'extrémité de chacun de ces tubes de vapeur 4 & 5 un dispositif ie sortie mobile et règlable en deux sens (axe et périphérie),constitué par un écrou 7,muni d'un aju- tage se déplaçant devant une rainure circulaire du tube communiquant avec l'intérieur de celui-ci.
Une autre forme d'appareillage est pr4vue, pour le cas où les opérations d'hydrolyse nécessiteraient des attaques très profondes des matières végétales, que l'on aurait à traiter,par des acides ou des mélanges d'acides à très haut pouvoir corrosif, surtout dans les cas ou les pressions utilisées dépasseraient 8 kgs.
Dans ces cas particuliers,où il est indispensable que l'émaillage intérieur protecteur de l'hydrolyseur sphérique soit impeccable,sans faille ni solution de continuité ; si infime soit-elle, on prévoira fig.5 un hydrolyseur avec plu- sieurs tubes 8 & 9 d'arrivée de vapeur ,en porcelaine ou quartz fondu,débouchant dans l'appareil par des parties coudées 10,11. Ces tubes sont fixés sur la sphère par un presse-étoupe 12. La vapeur arrivera aux tubes 8,9 par un distributeur annulaire non figuré.
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Suivant le mode de réalisation des figs 6 & 7,la sphère H, entièrement émaillée à l'intérieur est percée, dans deux méridiens opposés de trous tels que 13,14 et 15,16; dans chacun de ces trous est engagé un tube borgne émaillé tel que 17 percé d'ouvertures 18 convenable- ment orientées de façon que les jets de vapeur soient hori- zontaux et tangents à la section horizontale de la masse liquide afin de provoquer son mouvement tourbillonnaire.Toutes les ouvertures des deux séries 13,14 & 15,16 sont reliées entre elles respectivement par des conduites 19,20 qui aboutissent dans un bloc 21 solidaire de la sphère H. Ce bloc rotatif 21 tourne contre un bloc distributeur fixe 22.Celui- ci comporte une chambre séparée en deux parties 23,24 par une traverse horizontale 25 portée par un collier 26 en- tourant l'arbre 27 solidaire de la sphère H.
La cloison distributrice est percée au niveau des conduits 19,20 du bloc rotatif 21 d'une saignée circulaire divisée en deux parties, haute 28 et basse 29 par deux blocs 30,31 situés au niveau de la traverse 25. A la chambre inférieure 24 aboutie un tuyau 32 d'arrivée de vapeur; de la chambre supé- rieure 23 part un tuyau 33 pour le départ des produits volatils. le fonctionnement ie ce distributeur est le suivant.
Lorsque la rotation de la sphère H amène une série méridienne d'ouvertures 13,14 à la partie inférieure dans la masse liquide et pâteuse . traiter,le conduit 19 partant de ces ouvertures a son extrémité en' face de la saignée circulaire distributrice inférieure 29 de distri. buteur, c'est-à-dire en communication avec la chambre in- férieure 24 qui reçoit l'arrivée de vapeur 32.
la vapeur st donc injectée dans la masse par les trous 18 des tubes intérieurs 17.Lorsque cette série d'ouvertures passe à la par- tie supérieure, c'est-à-dire dans la position des trous 15,16 de la fig.6, le conduit correspondant 20 commu- nique par la saignée circulaire distributrice supé- rieure 28 avec la chambre supérieure 23, de sorte que
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les produits volatils formés passent par les tubes intérieurs correspondants, le conduit 20 dans le tube d'évacuation 23.
Il peut y avoir intérêt dans certains cas à avoir un temps d'injection de vapeur.et un temps d'évacuation des produits volatils différents. A.cet effet on p eut modifier les longueurs des.deux saignées circulaires, distributrices 28,29 en modifiant les longueurs et éventuellement les positions des blocs qui les séparent 30,31. On,peut également avoir in- térêt à régler automatiquement les débits de. vapeur et de produits volatils par les conduits 19,20 au cours de la rotation. 1. cet effet on dispose sur ces con- duits des robinets tels que 34 dont l'ouverture sera commandée par la rencontre.avec une butée 35 montée sur le bloc fixe 22.
On voit que grâce aux dispositifs ci-dessus il est possible d'obtenir une sphère d'hydrolyse dont
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la surface intérieure, uniquement percée de trous .< courts <t 1t<(/' 13 , ...16 pour le passage des' tubes borgnes -11, p.eut t/ jJ être facilement émaillée d'une façon.parfaite -* et présentant une étanchéité parfaite. pans ce cas les électrodes sont constituées (figure 5) par des couronnes de charbon 36 fixées axialement sur des blocs isolants 37 maintenus par des tiges 38 et des écrous extérieurs 39, ce dispositif ne nécessitant qu'un perçage de la sphère H qui est sans inconvénient pour l'émaillage et l'étan- chéité.
Une variante de cet appareil des figs.6 & 7 consisterait à supprimerla chambre de départ 23 des produits volatils, le distributeur 21,22 ne servant plus que pour l'arrivée de vapeur, et le départ se faisant par un tube intérieur analogue à celui de la fig.5.- AYANT AINSI DECRIT !,ION INVENTION ET ME RESERVANT D'Y APPORTER TOUS PERFECTIONNEMENTS OU MODIFICATIONS QUI ME PARAITRAIENT NECESSAIRES, JE REVENDIQUE COMME MA PROPRIETE EXCLUSIVE & PRIVATIVE: