CS274523B1 - Method of lignocellulosic material treatment with formation of 2-furfuraldehyde,lignin and cellulose - Google Patents

Method of lignocellulosic material treatment with formation of 2-furfuraldehyde,lignin and cellulose Download PDF

Info

Publication number
CS274523B1
CS274523B1 CS535788A CS535788A CS274523B1 CS 274523 B1 CS274523 B1 CS 274523B1 CS 535788 A CS535788 A CS 535788A CS 535788 A CS535788 A CS 535788A CS 274523 B1 CS274523 B1 CS 274523B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
hydrolysis
lignin
suspension
lignocellulosic material
furaldehyde
Prior art date
Application number
CS535788A
Other languages
English (en)
Other versions
CS535788A1 (en
Inventor
Zdenek St Kratochvil
Pavel Prof Ing Drsc Ditl
Pavel Julinek
Oldrich Ing Pribyl
Jiri Ing Csc Uher
Zdenek Ml Kratochvil
Original Assignee
Zdenek St Kratochvil
Ditl Pavel
Pavel Julinek
Pribyl Oldrich
Uher Jiri
Zdenek Ml Kratochvil
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zdenek St Kratochvil, Ditl Pavel, Pavel Julinek, Pribyl Oldrich, Uher Jiri, Zdenek Ml Kratochvil filed Critical Zdenek St Kratochvil
Priority to CS535788A priority Critical patent/CS274523B1/cs
Publication of CS535788A1 publication Critical patent/CS535788A1/cs
Publication of CS274523B1 publication Critical patent/CS274523B1/cs

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

CS 274 523 B'1 *
i
Vynález řeší způsob zpracování lignocelulozového materiálu, zejména kukuřičných oklasků; slámy nebo pilin, za vzniku 2-furaldehydu, ligninu a celulózy.
Společenské požadavky, které vyplývají z celosvětového hospodaření se surovinovými zdroji, orientují již řadu let výzkum a vývoj na využití biomasy, která výhledově představuje základní zdroj uspokování potřeb lidstva v oblasti produkce potravin a chemikálií, zemědělství a farmacie. Úkol, který se dnes zjevně prezentuje., to je jak zpřístupnit nefosilní cesty, spočívá v ekonomické hydrolýze lignocelulózového komplexu a separaci získaných produktů hydrolýzy. Způsob zpracováni lignocelulózových materiálů alkalickou nebo kyselou hydrolýzou za účelem využití rostlinného uhlíku je drahý, protože kyseliny i alkálie musí být regenerovány nebo neutralizovány, což představuje velkou spotřebou alkálií a kyselin a dále zvýšené investiční náklady.
Současně s rozvojem postupů hydrolýzy zředěnými kyselinami se začaly rozvíjet technologie používající koncentrované nebo velmi koncentrované kyseliny. Známá je technologie navržená Bergiusem. Tento postup spočíval v protiproudné estrakci zvlhčené suroviny s 37¾ chlorovodíkovou kyselinou. Postup byl zdokonalen Raglundem při použití 42¾ chlorovodíku a intenzivním chlazením reaktorů.
Další vývoj se týkal použití plynného chlorovodíku. Zjistilo se, že žádoucí hydrolytický účinek se dosahuje až při koncentraci chlorovodíku vyšší jak 90
Pro krmné účely se lignocelulózový materiál hydrolyzuje vodní parou v přítomnosti kyseliny octové, kdy dochází ke štěpení lignocelulózové vazby. Stravitelnost produktu získaného touto hydrolýzou slámy nebo dřeva činí 52 ¾ až 60 ¾ původního materiálu. Tento způsob hydrolýzy je energeticky vysoce náročný. Na zpracování 1 tuny lignocelulózového materiálu je potřeba 350 až 500 kg ostré páry.
2-furaldehyd lze získat degradací pentozanů. Dosavadní způsoby získávání 2-furaldehydu jsou převážně jednostupňové. Hydrolýza pentozanů a dehydratace pentóz se uskutečňuje v diskontinuálních tlakových zařízeních při tlaku 0,7 až 1,8 MPa v přítomnosti minerální kyseliny. Dosavadní známé způsoby zpracování lignocelulózového materiálu jsou energeticky náročné, neřeší separaci hydrolýzou získaných produktů. Získaný hydrolyzát je určen pouze ke krmným účelům.
Uvedený problém zpracování lignocelulózového materiálu, zejména kukuřičných oklasků a dřevěných odpadů řeší způsob hydrolytického zpracování lignocelulózového materiálu za vzniku 2-furaldehydu a ligninu a celulózy, podle vynálezu, který spočívá v tom, že se lignocelulózový materiál dezintegruje na 2 až 5 mm částice a smísí se s vodou v hmot. poměru sušiny k vodě 1:5 až 12, po ohřátí na 70 až 100 °C se suspenze lisováním zbaví části tekutiny, kterou lze použít k další přípravě vodní suspenze a při hmot. poměru sušiny k vodě 1:1,5 až 3 se kontinuálně hydrolyzuje při teplotě 130 až 170 °C po dobu 10 až 15 min. Potom se částečně degradovaná lignocelulózová suspenze, obsahující směs pentóz,
2-furaldehyd, organické kyseliny a lignocelulózu lisováním rozdělí na pevnou fázi a kapalnou fázi. Kapalná fáze se podrobí ohřevu na 230 až 240 °C. Při této teplotě dojde k další degradaci pentóz na 2-furaldehyd. Po spojení obou fází se suspenze opět při hmot. poměru sušiny k vodě 1:1,5 až 3 hydrolyzuje při teplotě 180 až 235 °C po dobu 10 až 15 min., přičemž při maximální teplotě a tlaku setrvá suspenze 0,5 až 3 min.
Po druhé hydrolýze, při které dochází k odštěpení ligninu od celulózy, se zhydrolyzovaná suspenze lisováním rozdělí na pevnou fázi a kapalnou fázi, obsahující 2-furaldehyd. Po expanzi kapalné fáze při teplotě 100 až 180 °C se parní fáze ochladí a po dekantaci se oddělí 2-furaldehyd. Vylisovaná pevná fáze se převede do prostoru š atmosférickým tlakem, kde expanduje: ze vzniklé páry sc po ochlazení a dekantaci oddělí také 2-furaldehyd. Na pevný zbytek se působ! extrakčním činidlem při pH 3,9 až 4, lignin přechází do extrakčního činidla, po jehož odpaření se získá lignin v práškové formě: zbytek po extrakci je čistá celulóza.
CS 274 523 01
Při první hydrolýze dochází ke štěpení pentozanů na směs pentóz, popřípadě i k jejich degradaci na 2-furaldehyd a organické kyseliny. Při ohřevu kapalné fáze po první hydrolýze pokračuje degradace pentóz při ohřevu na 230 až 250 °C až na furaldehyd. Po spojení obou fází při druhé hydrolýze dochází rozštěpení vazby mezi ligninem a celulózou. 2-furaldehyd, obsažený v kapalné fázi získané lisováním suspenze po druhé hydrolýze, se vícestupňovou expanzí nebo rektifikací oddělí ve formě páry od vody. Z parní fázo se 2-furaldehyd kondenzací, filtrací a dckantaci popřípadě přečištění za použití ionexů, například slabě bazického anexu, nebo rektifikační kolony oddělí. Vodnou fázi lze vrátit do kterékoliv fáze hydrolyzačního procesu. Získaný L-furalaldehyd lze dehydratovat například bezvodým síranem sodným.
Pevná fáze zfskaná lisováním suspenze po druhé hydrolýze se expanduje. Z páry vzniklé touto expanzí lze získat další 2-furaldehyd, Pevná fáze se za atmosférického tlaku podrobí extrakci acetonem nebo směsí vody s obsahem 22 až 25 % hmot. amoniaku a ethanolu v hmot. poměru 1:1, Z roztoku ligninu v estrakčním činidle se po odpaření extrakčního činidla ziská čistý, práškový lignin. Extrakční zbytek je čistá celulóza.
Uvedený způsob umožňuje zpracováni lignocelulózového materiálu a separaci jeho hydro t 1 lýzou vzniklých složek, to je 2-furaldehydu, ligninu a celulózy, které jsou důležitými surovinami pro potravinářský, farmaceutický průmysl a zemědělství. Nečiní si nároky na použití kyslin nebo alkálií. Celulózu, získanou tímto způsobem, lze dále zpracovat biologicky, protože je ve velmi čisté formě. Hodnota získaného 2-furaldehydu kryje veškeré úplné vlastní náklady výrobního procesu ze 40¾ ziskem. Celulózu lze enzymaticky štěpit komplexním celulózovým systémem z Trichoderma viride za vzniku glukózy. Kvalita získaného ligninu umožňuje jeho použití jako přísada do pryží, jako náhrada fenolu nebo pro výrobu vanilinu.
Uvedený způsob zpracování lignocelulózových materiálů podle vynálezu lze realizovat na zařízení, které sestává z dezintegrační linky, směšovaěe a zásobníku s vyhříváním na bobtnající suspenzi. Na zásobník je přes šnekový plnicí lis napojen první hydrolyzér, k němuž přes další šnekový převáděcí lis je připojen druhý hydrolyzér. Na druhý hydrolyzér je napojen výtlačný lis, který ústí do atmosférického expandéru. Expandér je napojen na extraktor, který je jednak přes sušicí linku spojen se zásobníkem na lignin a jednak se zásobníkem celulózy. Výstup kapaliny z výtlačného lisu po druhé hydrolýze je přes vysokotlaký expandér, popřípadě rektifikační kolonu propojen s technologickým souborem k separaci 2-furaldehydu.
Příklad 1
500 kg sušiny kukuřičných vřeten bylo rozdrceno na částečky 0,2 až 5 mm a smícháno s vodou v hmot. poměru 1:10 při teplotě 80 °C. Tato suspenze byla hydrolyzována při hmot. poměru sušiny k vodě 1:3 a při teplotě 130 °C, tlaku 0,3 MPa při době zdržení 15 min. Šnekovým převáděcím lisem byla pevná fáze převedena do druhého hydrolyzéru. Oddělená kapalná fáze po zahřátí na 230 °C byla přivedena také do druhého hydrolyzéru, ve kterém hydrolyza probíhala při teplotě 230 °C. Při max. teplotě a tlaku setrvala suspenze 1 min. Výtlačným lisem byla suspenze rozdělena na pevný zbytek obsahující celulózu a lignin a na roztok obsahující 6,5 ¾ hmot. 2-furaldehydu. Z roztoku, po expanzi při 170 °C, se získá pára, která se podrobí druhé expanzi, při 150 °C a po zchlazení, filtraci a dekantaci bylo získáno 73 kg 2-furaldehydu. Pevná fáze byla po expanzi extrahována opakovaně trojnásobným množstvím extrakčního činidla, obsahujícího vodný roztok s 25 t hmot. amoniaku v poměru 1:1 s ethanolem při teplotě 40 °C. Extrakčnf zbytek reprezentoval 160 kg čisté celulózy a z roztoku po odpaření extrakčního činidla bylo získáno 80 kg práškového reaktivního ligninu. Kvalita ligninu umožňuje jeho použití jako přísada do pryží, jako náhrada fenolu nebo pro získáni vanilinu. Výtěžnost vanilinu z ligninu činí 25
CS 274 523 B1
Příklad 2
500 kg sušiny pilin a dřevných odštěpků bylo rozdrceno na částčky 0,2 až 5 mm a smícháno s vodou v hmot. poměru 1:6 při teplotě 95 °C. Tato suspenze byla hydrolyzována při hmot. poměru sušiny k vodě 1:1,5 a při teplotě 160 °C, tlaku 0,6 MPa při době zdržení 15 min. Šnekovým převáděcím lisem byla pevná fáze převedena do druhého hydrolyzéru. Oddělená kapalná fáze po zahřátí na 240 °C byla přivedena také do druhého hydrolyzéru, ve kterém hydrolyza probíhala při teplotě 200 °C a celkové době zdržení 15 min. Při max. teplotě a tlaku setrvala suspenze 1 min. Výtlačným lisem byla suspenze rozdělena na pevný zbytek obsahující celulózu a lignin a na roztok obsahující 4,5 % hmot. 2-furaldehydu. Z roztoku, po expanzi při 170 °C, se získá pára, která se podrobí druhé expanzi, při 150 °C a po zchlazení, filtraci a dekantaci bylo získáno 90 kg 2-furaldehydu. Pevná fáze byla po expanzi extrahována opakovaně trojnásobným množstvím extrakěního činidla, obsahujícího vodný roztok s 25 % hmot. amoniaku v poměru 1:1 s ethanolem při teplotě 40 °C. Extrakční zbytek reprezentoval 200 kg čisté celulózy a z roztoku po odpaření extrakěního činidla bylo získáno 120 kg práškového reaktivního ligninu. Kvalita ligninu umožňuje jeho použití jako přísada do pryží, jako náhrada fenolu nebo pro získání vanilinu. Výtěžnost vanilinu z ligninu činí 25 %.

Claims (3)

  1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU
    1. Způsob zpracování lignocelulózového materiálu za vzniku 2-furaldehydu, ligninu a celulózy kontinuální hydrolyzou rozemletého ve vodě nabobtnalého tohoto materiálu, vyznačující se tím, že se dezintegrovaný lignocelulózový materiál smísí s vodou v hmot. poměru 1:5 až 12, po ohřátí na 70 až 100 °C se suspenze lisováním zbaví části tekutiny a při hmot. poměru lignocelulózového materiálu k vodě 1:1,5 až 3 se kontinuálně hydrolyzuje při teplotě 130 až 170 °C po dobu 10 až 15 min., suspenze po první hydrolýze se lisováním rozdělí na pevnou fázi a kapalnou fázi, která se předehřeje na 230 až 240 °C, po opětném spojení obou fází se provede druhá hydrolýza při teplotě 180 až 235 °C po dobu 10 až 15 min., přičemž při max. teplotě a tlaku setrvá suspenze max. 0,5 až 3 min., zhydrolyzovaná suspenze se lisováním rozdělí na kapalnou fázi obsahující 2-furaldehyd a pevnou fázi, na kterou se působí při atmosférickém tlaku extrakčním činidlem při pH 3,9 až 4, z roztoku po odpaření extrakěního činidla se získá lignin v práškové formě a zbytek po extrakci je celulóza.
  2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že na odlisovanou pevnou fázi po druhé hydrolýze a po expanzi se působí acetonem při 15 až 40 °C.
  3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že na odlisovanou pevnou fázi po druhé hydrolýze a po expanzi se působí směsí vodného roztoku s 22 až 25 \ hmot. amoniaku a ethanolu v hmot. poměru 1:1 při 15 až 40 0 C.
CS535788A 1987-11-11 1988-07-28 Method of lignocellulosic material treatment with formation of 2-furfuraldehyde,lignin and cellulose CS274523B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS535788A CS274523B1 (en) 1987-11-11 1988-07-28 Method of lignocellulosic material treatment with formation of 2-furfuraldehyde,lignin and cellulose

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS807387A CS274512B1 (en) 1987-11-11 1987-11-11 Equipment for continuous treatment of lignocellulose material during 2-furaldehyde,lignin and cellulose formation
CS535788A CS274523B1 (en) 1987-11-11 1988-07-28 Method of lignocellulosic material treatment with formation of 2-furfuraldehyde,lignin and cellulose

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS535788A1 CS535788A1 (en) 1990-03-14
CS274523B1 true CS274523B1 (en) 1991-04-11

Family

ID=5430856

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS807387A CS274512B1 (en) 1987-11-11 1987-11-11 Equipment for continuous treatment of lignocellulose material during 2-furaldehyde,lignin and cellulose formation
CS535788A CS274523B1 (en) 1987-11-11 1988-07-28 Method of lignocellulosic material treatment with formation of 2-furfuraldehyde,lignin and cellulose
CS535588A CS274521B1 (en) 1987-11-11 1988-07-28 Device for lignocellulosic material continuous treatment
CS535688A CS274522B1 (en) 1987-11-11 1988-07-28 Method of lignocellulosic material treatment with formation of pentoses,lignite and cellulose mixture

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS807387A CS274512B1 (en) 1987-11-11 1987-11-11 Equipment for continuous treatment of lignocellulose material during 2-furaldehyde,lignin and cellulose formation

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS535588A CS274521B1 (en) 1987-11-11 1988-07-28 Device for lignocellulosic material continuous treatment
CS535688A CS274522B1 (en) 1987-11-11 1988-07-28 Method of lignocellulosic material treatment with formation of pentoses,lignite and cellulose mixture

Country Status (1)

Country Link
CS (4) CS274512B1 (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
CS274522B1 (en) 1991-04-11
CS535688A1 (en) 1990-03-14
CS535788A1 (en) 1990-03-14
CS807387A1 (en) 1989-03-14
CS274512B1 (en) 1991-04-11
CS535588A1 (en) 1990-03-14
CS274521B1 (en) 1991-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1183790A (en) Method of treating biomass material
US5221357A (en) Method of treating biomass material
US5366558A (en) Method of treating biomass material
AU731717B2 (en) A method of utilizing vegetal biomass, and a screw press to carry out said method
US6365732B1 (en) Process for obtaining stereoisomers from biomass
MX2011001387A (es) Proceso para la produccion de azucares a partir de biomasas.
CS227660B2 (en) Method of lignocellulose material degradation
CZ292059B6 (cs) Způsob výroby cukrů z materiálů obsahujících celulózu a hemicelulózu
CA1105457A (en) Process for the winning of xylose by hydrolysis of residues of annuals
AU2022201147B2 (en) Efficient Methods And Compositions For Recovery Of Products From Organic Acid Pretreatment Of Plant Materials
CZ32095A3 (en) Process of treating ligno-cellulose materials by continuous pressure hydrolysis and apparatus for making the same
JP4619917B2 (ja) リグノセルロースの前処理方法
JPH0426816B2 (cs)
EP2828392B1 (en) Process for the production of fermentable c5-c6 sugars from oleaginous plant species
JP5924188B2 (ja) リグノセルロース含有バイオマスからのフルフラール類の製造方法
CS274523B1 (en) Method of lignocellulosic material treatment with formation of 2-furfuraldehyde,lignin and cellulose
CZ301471B6 (cs) Zpusob a zarízení pro zpracování lignocelulózového materiálu tlakovou hydrolýzou
JP2007117793A (ja) 亜臨界水処理による鶏由来副生物等から高付加価値有用成分を抽出する方法
CA2972943C (en) Process for the decomposition of lignocellulose-containing biomass-material
CN103497261A (zh) 硫酸软骨素生产工艺
CN101172944A (zh) 一种利用鸡蛋壳制备乳酸钙的方法
KR20040105523A (ko) 갈조류로 부터 생리활성물질 연속추출 및 기능성 식품제조
RU2242445C2 (ru) Способ получения биостимулятора из торфа и биостимулятор из торфа
CA1193252A (en) Solubilisation and hydrolysis of cellulose
US1140638A (en) Stock food and method of preparing the same.