CZ300865B6 - Zpusob výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravencí z obnovitelných surovin a zarízení k jeho provádení - Google Patents

Abstract

Výroba glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravencí z obnovitelných surovin je založena na kontinuální termicko-tlakové hydrolýze dezintegrovaných vstupních lignocelulózových a škrobových materiálu, po níž se hydrolyzovaný materiál podrobuje nejméne dvoufázové expanzi za vzniku parní fáze, obsahující krome vody, furfural, metanol, kyselinu octovou a mravencí, a fáze kapalné, obsahující jednak vodný roztok hydrolýzních cukru a dalších rozpustných látek a jednak nezreagované tuhé lignocelulózové zbytky, které se oddelí lisováním, anebo filtrací a po prídavku vody se na ne pusobí celulolytickými enzymy za vzniku jednoduchých cukru, jež se po oddelení nerozštepeného ligninu spolu s upravenými škrobnatými surovinami a kapalnou fázi hydrolýzních cukru bez tuhých cástic podrobí amylolytické hydrolýze, po níž se cukerný roztok dále zpracovává a/nebo se jako sladká zápara prokvašuje na etanol, který se po oddelení kvasinek koncentruje a odvodnuje. Kontinuální termicko-tlaková hydrolýza se provádí dvoustupnove, a to v prvním stupni pri teplote 150 až 185 .degree.C a tlaku 0,6 až 1,0 MPa pri hydromodulu 1:4 a ve druhém stupni pri nástriku doplnující tlakové vody o teplote 200 až 240 .degree.C a tlaku 1,6 až 3,3 MPa, pricemž s tlakovou vodou se soucasne do druhého hydrolýzního stupne nastrikuje fosforecná, chlorovodíková, prípadne jiná vhodná kyselina v rozsahu 0,1 až 1 % hmotn., vztaženo k suspenzi pri hydromodulu 1:3 až 1:4. Kapalná fáze po prvním stupni hydrolýzy se oddeluje a po zahuštení se použije jako surovina pro fermentaci na etanol, nebo na furfural.

Description

(57) Anotace:

Výroba glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravenči z obnovitelných surovin je založena na kontinuální termicko-tlakovéhydrolýze dezintegrovaných vstupních lignocelulózových a škrobových materiálů, po níž se hydro lyžovaný materiál podrobuje nejméně dvoufázové expanzi za vzniku parní táze, obsahující kromě vody, forforal, metanol, kyselinu octovou a mravenčí, a fáze kapalné, obsahuj ící jednak vodný roztok hydro lýzních cukrií a dalších rozpustných látek a jednak nezreagované tuhé lignocelulózové zbytky, které se oddělí lisováním, anebo filtrací a po přídavku vody se na ně působí celu lolytickými enzymy za vzniku jednoduchých cukrů, jež se po oddělení nerozštěpeného ligninu spolu s upravenými Škrobnatými surovinami a kapalnou fází hydrolýzníchcukrů bez tuhých částic podrobí amylolytícké hydrolýze, po níž se cukerný roztok dále zpracovává a/nebo se jako sladká záparaprokvašuje naetanol, který se po oddělení kvasinek koncentruje a odvodňuje. Kontinuální tamicko-daková hydrolýza se provádí dvoustupňové, a to v prvním slupni při teploté 150 až 185 °C a tlaku 0,6 až 1.0 MPapři hydromodulu 1:4 a ve druhém stupni při nástřiku doplňující tlakové vody o teplotě200 až 240 °C a tlaku 1,6 až 3,3 MPa, přičemž s tlakovou vodou se současně do druhého hydrolýzního stupně naslřikuje fosforečná, chlorovodíková, případně jiná vhodná kyselina v rozsahu 0,1 až 1 % hmotn., vztaženo k suspenzi při hydromodulu 1:3 až 1:4. Kapalná fáze po prvním stupni hydrolýzy se odděluje a po zahuštěni se použije jako surovina pro fermentaci n a etanoL nebonafurfural.

Způsob výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravenči z obnovitelných surovin a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravenčí z obnovitelných surovin, založeného na kontinuální tlakové hydrolýze lignocelulózových a škrobových materiálů, jakož i zařízení kjeho provádění.

io

Dosavadní stav techniky

Nedostatek fosilních surovinových zdrojů se stává potencionální bariérou brzdicí ekonomícko15 sociální rozvoj většiny krajin. Dnešní systémy výroby organických chemikálií jsou převážně založené na využití fosilních surovin a nebiologických technologií. Fosilní suroviny, zejména ropa a zemní plyn, se přitom postupně vyčerpávají.

Kromě fosilních zdrojů surovin je k dispozici pro současné i další období velká Část obnovující se organické hmoty - biomasy. Biomasa (LCM - lignocelulózové materiály) je v současnosti nejvíce využívaným obnovitelným zdrojem energie a má nezanedbatelný podíl na světové produkci. Z kvalitativních hledisek je však dnešní stav jejího využívání zcela neuspokojivý. Ve světovém průměru zatím naprosto převažuje spalování dřeva, zejména v hospodářsky méně vyvinutých zemích, které jsou v současnosti jeho hlavním spotřebitelem, nadto ponejvíce tradičními neefek25 tivními způsoby. Rovněž využívání obnovitelných lignocelulózových materiálů (dále LCM) ze zemědělské prvovýroby je neuspokojivé.

Jako dosud nejkomplexnější způsob zpracování obnovitelných surovin je známý způsob zpracování lignocelulózových a škrobových materiálů za vzniku etanolu, furfuralu, kyseliny octové a ligninu kontinuální tlakovou hydrolýzou, následnou dvoufázovou expanzí a rozdělením hydrolyzátu na plynnou fázi a roztok cukrů dle patentového spisu CZ 294398. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že dezintegrovaná lignocelulózová surovina se kontinuálně hydrolyzuje a hydrolyzovaný materiál se dvoustupňové expanduje za vzniku parní fáze a roztoku hydrolyzátu. V parní fázi je furfural, metanol a kyselina octová, hydrolyzát obsahuje cukry, lignin se zbytko35 vou celulózou a vodu. Hydrolyzát se lisováním rozdělí na roztok cukrů a tuhou nezreagovanou fázi, na tuhou fázi se působí celulolytickými enzymy, přičemž vzniká rozpustná glukóza a nerozpustný lignin, který se odděluje, roztok glukózy se přidává do roztoku cukrů z hydrolýzy, ke kterému se současně přidává škrobový materiál a vše se podrobí amylolytické hydrolýze, po níž se oddělí tuhé částice, které se vrací do termicko tlakové hydrolýzy. Glukózový roztok se čerpá na fermentaci, po prokvašení glukózy na etanol se oddělí kvasinky a oddestiluje se etanol.

Dezintegrovaná surovina se zvlhčuje v hmotnostním poměru 0,1 až 0,3 % hmotn., kontinuálně se během dopravy mechanicky zahřívá na teplotu 80 až 90 °C, následně se hydrolyzuje za současného nástřiku páry s obsahem 0,2 až 0,85 % hmotn. anorganické kyseliny, vztaženo na hmotnost suspenze, při teplotě 190 až 235 °C, a tlaku 1,5 až 3,2 Mpa, v hmotnostním poměru tlakové vody k sušině 1:3,5 až 1:4,5 po dobu 9 až 12 minut, přičemž hydrolýza probíhá za současného rovnoměrného promíchávání a postupu tuhé a kapalné fáze.

První expanze probíhá při teplotě 150 až 175 °C a tlaku 0,6 až 0,9 Mpa, větší část furfuralu odchází v parním podílu, jehož kondenzační a latentní teplo se využívá ve výměníku k předehřevu technologické vody na teplotu 160 °C a druhá expanze probíhá při teplotě 105 až 110 °C a tlaku 0,12 až 0,15 Mpa, při níž se oddělí zbylý furfural z kapalné fáze.

Pro urychlení termicko-tlakové hydrolýzy se přidává kyselina nebo kyselinotvomá látka vybraná ze skupiny tvořené kyselinou fosforečnou, chlorovodíkovou, sírovou, nebo superfosfátem v konCZ 300865 B6 centraci 0,3 až 0,85 % hmotn., přičemž kyselina se smíchá s párou v potrubí před vstupem do hydrolyzéru.

Škrobový materiál, například obilný šrot, se disperguje v roztoku glukózy, který se upraví na pH od 4 do 7 a teplotu od 30 do 90 °C.

Ohřev surovin se provádí tlakovou technologickou vodou a nezreagovaná tuhá fáze se vrací do hydrolýzního procesu. Tepelná energie hydrolyzátu se používá k ohřevu a ke zmazovatění suspenze škrobnatých surovin v roztoku glukózy a k ohřevu technologické vody nebo páry. Tepelná ío energie získaná zglukózového roztoku a zahušťováním výpalků se využije k ohřevu zápary.

Tepelná energie lutrové vody se využije při jejím smísení s technologickou vodou.

Ze spisu CZ 294398 je rovněž známo zařízení k provádění tohoto způsobu, které sestává z drtice a provozního zásobníku, plnící jednotky a soustavy hydrolyzérů, kde poslední je propojen pres vysokotlaké šoupátko se středotlakým expandérem, jehož spodní část je propojena přes středotlaké šoupátko potrubím do vrchní části nízkotlakého expandéru. Spodní část nízkotlakého expandéru je propojena přes rotační podavač potrubím .s míchaným zásobníkem hydrolýzního produktu, který je dále připojen na separační zařízení, jehož první sběrná část je propojena s prvním zásobníkem roztoku hydrolýzních cukrů a druhá sběmá část pro tuhou nezreagovanou fázi je propojena s druhým zásobníkem zbytkové lignocelulózové fáze. Horní část středotlakého expandéru a nízkotlakého expandéru je propojena s vrchní částí rektifikační kolony furfuralu a se zásobníkem furfuralu. Kontinuální tlaková šneková plnící jednotka sestává ze segmentů tvořených tělem sjednochodými šneky, které jsou umístěny na hřídeli. Sestava segmentů je ukončena hlavou, jejíž vnitřní geometrický tvar je uzpůsoben poloze tmu, který je zašroubován do konce hřídele. Mezi šneky je umístěn nejméně jeden parní zámek a distanční podložka, parní zámek se na náběhové straně suroviny kónicky rozšiřuje a v místě parního zámku je vnitřní strana těla opatřena vložkou ve tvaru tenkého mezikruží o síle 3 až 6 mm. K hlavě je připojena výstupní příruba, v níž je uchycena výstupní vložka s přechodovou částí ústící do prvního hydrolyzéru. Tělo jednoho ze segmentů je opatřeno bočním prvním otvorem pro vstup dezintegrované surovi30 ny a druhým otvorem pro nástřik tlakové technologické vody a dále je před prvním šnekem na hřídeli umístěna spojovací deska a ložiska. Hřídel je spojena s pohonným agregátem. První hydrolyzér je současně opatřen přívodem páry s nízkokoncentrovanou kyselinou a propojen s nejméně jedním dalším hydrolyzérem. Poslední hydrolyzér je propojen přes vysokotlaké šoupátko se středotlakým expandérem, jehož spodní část je propojena pres středotlaké šoupátko do vrchní Části nízkotlakého expandéru. Jeho spodní část je propojena přes rotační podavač s míchaným zásobníkem hydrolýzního produktu. Horní část středotlakého expandéru a nízkotlakého expandéru je potrubím propojena s prvními a druhými výměníky a přes třetí zásobník do vrchní části první rektifikační kolony. Horní část první rektifikační kolony je přes třetí výměníky spojena přes spodní část dekantéru se čtvrtým zásobníkem furfuralu a horní část dekantéru je propojena přes pátý zásobník pro nízkokoncentrovanou furfuralovou směs zpět do třetího zásobníku. Druhý zásobník pro nezreagované tuhé lignocelulózové zbytky je propojen potrubím s enzymovým hydrolyzérem, který je propojen se zařízením pro přípravu enzymů a separátorem určeným pro oddělení glukózy od ligninu. Separátor je spojen se šestým zásobníkem ligninu a se sedmým zásobníkem pro přípravu fermentačního média. První zásobník pro roztok cukerného hydrolyzátu je spojen s tlakovými reaktory pro zmazovatění škrobu, které jsou opatřeny přívodem rozemleté škrobové suroviny. Tlakové reaktory jsou propojeny s enzymovými hydrolyzéry škrobu, které jsou dále propojeny přes čtvrtý výměník a pátý výměník do fermentorů. Oba fermentory jsou propojeny přes separátor kvasinek se čtvrtým výměníkem tepla, který je napojen na destilační aparát, který je propojen s odparkou a druhou rektifikační kolonou etanolu. Destilační so aparát, odparka a druhá rektifikační kolona jsou propojeny s ohřevnou jednotkou. Rektifikační kolona v oblasti lutrové vody je spojena s osmým akumulačním zásobníkem vody pro technologickou vodu k ohřevu v prvních výměnících do kotle ohřevné jednotky.

Ostatní známá řešení z této oblasti jsou pak již jen řešeními dílčími, postihujícími předmětnou problematiku pouze částečně nebo nedostatečně. Například ze známých hydrolytických a dehydCZ 300865 B6 ratačních postupů je dále známý postup firmy Quaker Oats, která používala při výrobě furaldehydu, diskontinuální hydrolýzu lignocelulóz kyselinu sírovou (5% vodný roztok) při teplotě 145 až 170 °C. Firma Agrifirran používá pro katalickou dehydratací při výrobě furanu z furalu vodný extrakt superfosfátu obsahující 45 % hmotn. P₂O₅, který přidává přímo do autoklávu. Firma Defi5 brator (Švédsko) vypracovala kontinuální hydrolýzu, použila však jednostupňovou expanzi a surovinu před hydrolýzou impregnuje kyselinou sírovou.

Z patentových spisů je známé řešení dle patentu CS 191945, jehož předmětem je způsob kontinuální dvoustupňové hydrolýzy v přítomnosti kyseliny sírové. V prvém stupni probíhá hydrolýza io při teplotě 150 až 200 °C s koncentrací kyseliny sírové větší než 10 % hmotn.. Ve druhém stupni při téže teplotě je koncentrace kyseliny do 5 % hmotn..

Společným nedostatkem všech těchto dalších postupů získávání furalu a dalších složek je přitom malý výtěžek finálního produktu, nepřesahující v provozních podmínkách 30 až 45 % z teorie a nedostatečné zhodnocení některých složek použitých surovin, zejména zbytkové lignocelulózové fáze. Při použití fluidního postupu výroby furaldehydu snížení výtěžku způsobuje i termooxidační rozklad furaldehydu v reakci se vzdušným kyslíkem.

Švýcarská patentová přihláška CH 678183 A5, uvádí kyselé hydrolýzy surovin obsahujících pentosany, v prostředí 2 % hmotn. kyseliny sírové pří teplotě 170 až 230 °C.

Známý postup je popsán i ve spisu US 4 564 595. Jedná se o kyselou hydrolýzu předem delignífikované celulózy a následné zkvašování vzniklých jednoduchých cukrů (hlavně glukózy). Většina patentů popisuje etanolovou fermentaci za sníženého tlaku, při které dochází k oddělování etanolu z fermentační části. Oddělování etanolu může být urychleno probubláváním oxidem uhličitým. Nevýhodou tohoto postupu je nutná delignifikace lignocelulózového materiálu a nízká koncentrace zkvasitelných cukrů.

Dále je známé řešení dle spisu EP 101 190, využívající pro výrobu glukózy, následně zkvašované na etanol, kyselou parciální hydrolýzu škrobu. Jako vstupní surovina je uvažován karbohydrátový materiál různě upravený (chemicky modifikovaný, odvozený, nemodifikovaný a nebo jejích směs). Do některé z těchto skupin patří teoreticky i celulóza, i když není v seznamu surovin výslovně uváděna. Navržené podmínky hydrolýzy, zvláště teplota, ji však vylučují ze seznamu použitelných surovin. Při navržené teplotě topné páry 167 °C může dojít pouze k hydrolýze části pentozanů, avšak lignocelulózový komplex zůstane neporušen. Proto je v nárocích uváděn pouze škrobový materiál.

K nevýhodám těchto známých řešení patří obvykle i jejich vysoká energetická náročnost, kterou se snaží odstranit řešení dle spisu JP 59048090 a jehož podstata spočívá v tom, že jsou pomoci fermentace připraveny z obnovitelných surovin jednoduché cukry, které jsou potom zkvašeny na etanol. Škrobové materiály jsou štěpeny pomoci vláknitých hub rodu Aspergilus, lignoceluliové materiály typu dřeva jsou upravovány pomoci kvasinek, sláma a slámě podobné materiály pomoci Bacillus natto. Všechny komponenty se mísí v poměru 5:3:2 a směs se podrobí alkoholové fermentaci k získání levného palivového alkoholu. Evidentní nevýhodou tohoto postupu je nut45 nost podrobit vysokomolekulámí sacharidy předběžnému fermentačnímu štěpení. K tomu jsou zapotřebí další tří fermentační jednotky. Navíc tento typ fermentaci probíhá velmi pomalu.

Úkolem předkládaného vynálezu je proto jednak odstranit nevýhody dosud známých postupů a jednak nalézt takový kontinuální způsob hydrolýzy lígnocelulózových a škrobových materiálů, který by mohl být, a to i na rozdíl od řešení dle výše uvedeného spisu CZ 294398, Siřeji průmyslově využíván, V provozních podmínkách je totiž obtížné dodržet krátké reakění časy, zabezpečit rychlé vyhřátí směsi, ale i regeneraci tepla a výtěžnost všech produktů, jestliže proces musí zajistit ekonomickou únosnost. Důležitou podmínkou je kromě zajištění provozní kontínualizace výroby přitom i univerzálnost zařízení pro různé druhy lígnocelulózových materiálů, optimali zace parametrů hydrolýzního procesu, komplexní a ekonomická výtěžnost vzniklých produktů hydrolýzy s návazností využití.

Podstata vynálezu

Tento úkol je řešen způsobem výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravenčí z obnovitelných surovin, jakož i zařízením k jeho provádění podle předkládaného vynálezu, io

Způsob výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravenčí z obnovitelných surovin je založen na kontinuální termicko-tlakové hydrolýze dezintegrovaných vstupních lignocelu lóžových a škrobových materiálů, po níž se hydrolyzovaný materiál podrobuje nejméně dvoufázové expanzi za vzniku parní fáze, obsahující kromě vody, furfural, metanol, kyse15 linu octovou a mravenčí, a fáze kapalné, obsahující jednak vodný roztok hydrolýzních cukrů a dalších rozpustných látek a jednak nezreagované tuhé lignocelulózové zbytky. Tyto nezreagované tuhé lignocelulózové zbytky se oddělují lisováním anebo filtrací a po přídavku vody se na ně působí celulolytickými enzymy za vzniku jednoduchých cukrů, jež se po oddělení nerozštěpeného ligninu spolu s upravenými škrobnatými surovinami a kapalnou fází hydrolýzních cukrů bez tuhých částic podrobí amylolytické hydrolýze, po níž se cukerný roztok dále zpracovává a/nebo se jako sladká zápara prokvašuje na etanol, který se po oddělení kvasinek koncentruje a odvodňuje. Podstata způsobu výroby podle vynálezu přitom spočívá v tom, že kontinuální technickotlaková hydrolýza se provádí dvoustupňové, a to v prvním stupni při teplotě 150 až 185 °C a tlaku 0,6 až 1,0 Mpa při hydromodulu 1:4 a ve druhém stupni při nástřiku doplňující tlakové vody o teplotě 200 až 240 °C a tlaku 1,6 až 3,3 Mpa. S tlakovou vodou se současně do druhého hydrolýzního stupně nastřikuje fosforečná, chlorovodíková, případně jiná vhodná kyselina v rozsahu 0,1 až 1 % hmotn., vztaženo k suspenzi pri hydromodulu 1:3 až 1:4, přičemž kapalná fáze po prvním stupni hydrolýzy se odděluje a po zahuštění se použije jako surovina pro fermentací na etanol, nebo na furfural.

Podstata způsobu výroby dle vynálezu rovněž spočívá v tom, že dezintegrovaný vstupní materiál se před kontinuální termicko-tlakovou hydrolýzou na vstupu do plnicího tlakového lisu zvlhčuje nástřikem vody o teplotě 20 až 40 °C v množství 5 až 10 % hmotn. vztaženo na hmotnost vstupujícího materiálu.

Zařízení k provádění způsobu výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravenčí z obnovitelných surovin podle vynálezu, sestává ze vstupní jednotky pro přípravu surovin a ze surovinového zásobníku, propojeného s hydrolýzní jednotkou, tvořenou plnícím tlakovým lisem a soustavou hydrolyzérů, z nichž poslední je spojen přes tlakové šoupátko s expanzní jednotkou, propojenou jednak přes první zásobník furalové směsi a hlavní rektifikační kolonu s druhým zásobníkem furfuralové směsi a se třetím zásobníkem kyseliny octové, mravenčí a vody, a jednak přes čtvrtý zásobník roztoku hydrolýzních cukrů a nezreagovaných lignocelulózových zbytků se separačním lisem, jehož jeden výstup je přes pátý zásobník s roztokem hyrolýzních cukrů veden do glukózového zásobníku a druhý výstup přes enzymovou hydrolyzač45 ní jednotku jednak do šestého zásobníku pro lignin a jednak rovněž do glukózového zásobníku. Podstata vynálezu přitom spočívá v tom, že v hydrolýzní jednotce je mezi jejím prvním a druhým hydrolyzérem uspořádán odlisovací a převáděcí lis pro udržení rozdílných tlaků mezi hydrolyzéry·

Tento odlisovací a převáděcí lis pro udržení rozdílných tlaků mezi hydrolyzéry přitom s výhodou sestává ze čtyř zón s podavačem, tvořeným válcovým tělesem, v němž je uloženo válcové vřeteno s konstantním stoupáním šroubovíce vřetene a s konstantním objemem profilu závitu v první zóně a s konstantním stoupáním šroubovíce a zmenšujícím se objemem profilu závitu ve druhé zóně. Pod osou otáčení válcového vřetene je válcové těleso v první a druhé zóně opatřeno send55 vičovou perforací. Třetí zóna je pak tvořena kónickým tělesem se systémem kuželových ploch a radiálních kanálků jakož i s kónickým vřetenem s klesajícím stoupáním šroubovice a čtvrtá zóna je tvořena tlakovou dávkovači hlavou válcového tvaru.

Podstata vynálezu dále spočívá v tom, že pro izolaci fiirfuralové směsi z parní fáze hydrolýzy je hlavní rektifikační kolona potrubím pro methanol a vodu spojena s prvním dekantérem, propojený potrubím se sedmým zásobníkem pro nízkoprocentní furfiiral s vodou a s osmým zásobníkem na furfural. Sedmý zásobník pro nízkoprocentní furfural s vodou je pak spojen s metanolovou kolonou, která je připojena k devátému a desátému zásobníku na metanol a jejíž spodní část je propojena se druhým zásobníkem fiiríuralové směsi, a osmý zásobník na furfural je propojen s vakuovou rektifikační kolonou, jejíž vrchní část je připojena na první dekantér a jejíž spodní Část je spojena s jedenáctým zásobníkem čistého furfuralu o objemové koncentraci 99,67%, a která je dále spojena s desátým zásobníkem na methanol.

Podstata vynálezu spočívá dále i v tom, že pro zpracování furfuralu na furan je jedenáctý zásobíš nik čistého furfuralu spojen s tlakovou tavnou pecí, k níž je připojen dvanáctý zásobník katalyzátoru a která je potrubím pro oxid uhelnatý spojena s oxidační pecí, přičemž spodní část tlakové tavné pece je přes mezizásobník spojena se třináctým zásobníkem na furan.

Podstata vynálezu rovněž spočívá v tom, že pro izolaci organických kyselin a vody je třetí zásob20 nik kyseliny mravenčí, octové a vody připojen na extrační kolonu, na níž je dále připojen čtrnáctý zásobník na etylacetát, přičemž odvod z této extrakční kolony je zaveden do patnáctého zásobníku na odpadní vodu, který je spojen s pomocnou rektifikační kolonou odpadní vody, jejíž spodní část je spojena se šestnáctým zásobníkem odpadní vody a jejíž horní část je spojena s druhým dekantérem, který je spojen se čtrnáctým zásobníkem etylacetátu. Extrakční kolona je dále spoje25 na se sedmnáctým zásobníkem směsi kyselin, etylacetátu a vody, který je spojen s etylacetátovou rektifikační kolonou, jejíž horní Část je spojena se čtrnáctým zásobníkem na etylacetát a jejíž spodní část je spojena s osmnáctým zásobníkem kyselin, připojeným k vedlejší rektifikační koloně kyselin, jejíž vrchní část je spojena se sedmnáctým zásobníkem směsi kyselin a spodní část je spojena s devatenáctým zásobníkem čistých kyselin.

Pro fermentaci a separaci etanolu je glukózový zásobník cukerného roztoku z termicko-tlakové a enzymové hydrolýzy přímo napojen na vyhřívanou ztekucovací nádrž a zároveň propojen s aparátem pro přípravu suspenze, na který je připojen rovněž dvacátý zásobník teplé vody jakož i dvacátý první zásobník rozmělněné škrobové suroviny, přičemž aparát pro přípravu suspenze je rovněž propojen s vyhřívanou ztekucovací nádrží, která je dále spojena se zcukřovací nádrží, spojenou s přípravnou nádrží na přípravu amylolytických enzymů a s přídavným čerpadlem sladké zápary, které je spojeno s prvním a druhým fermentorem. Fermentory jsou spojeny se zákvasnou nádobou na přípravu zákvasu a s kvasnicovým separátorem a dávkovacím čerpadlem rmutové kolony, spojené dále přes první chladič rmutové kolony a druhý chladič surového lihu se dva40 cátým druhým zásobníkem surového lihu, propojeným přes rektifikační a odvodňovací jednotku se dvacátým třetím zásobníkem bezvodého lihu.

Jedná se tak o vysoce efektivní a ekonomické řešení kontinuální tlakové hydrolýzy lignocelulózových a škrobových materiálů, přičemž celý proces má i v průmyslových podmínkách vysokou výtěžnost a jehož destilační účinnost je cca 99,5 %. Kompaktnost a provázanost na sebe navazujících pracovních postupů, hydrolýzy, fermentace, destilace a rektifikace, s postupy využití vedlejších produktů (furalu, ligninu, výpalků, kvasnic a kysličníku uhličitého), umožňují automatizaci procesu a dosažení téměř bezodpadového systému zpracování obnovitelných zdrojů.

Teplota roztoku přicházejícího z termicko tlakové hydrolýzy se využívá pro zmazovatění škrobu přidaného do roztoku, s případným dohřevem technologické vody, nebo páry. Po jeho zmazovatění a úpravě teploty na optimum pro působení termostabilních amyláz, velmi rychle proběhne štěpení škrobu na glukózu. Výhodou tohoto postupuje, že se využije teplo hydrolýzního roztoku. Teplo glukózového roztoku a teplo výpalků se využívá pro předehřátí nástřiku do záparové kol ony. Teplo lutrové vody se využívá ke zlepšení energetické bilance termicko tlakové hydrolýzy. Odpadní teplo je tak v pracovních souborech plně využíváno.

Odpadní voda je v plné míře vracena do procesu, mimo vody ve zvlhčených produktech a opla5 chových vod. Nízkokoncentrovaná kyselina je pro proces hydrolýzy použita v rozsahu 0,3 až 1 % hmotn. Výhodně lze použít kyselinu fosforečnou, jejíž solí slouží při fermentaci jako živiny.

Výhodou způsobu a zařízení je především i to, že proces hydrolýzně fermentaění technologie zpracovává veškerý vstupní materiál na prodejné produkty, jako je fural, furylalkohol, furan, ío lignin, etanol, kyselinu octovou a mravenčí, kysličník uhličitý a výpalky s kvasnicemi.

Technickým a technologickým jádrem zařízení je vyřešení plnících, odlisovacích a převáděcích zařízení, hydrolýzních, dekompresních a dalších zařízení umožňujících dopravu vstupních materiálů a suspenzí kontinuálně postupujícím a promíchávacím tokem v hydrolyzérech, při potřeb15 ném rozsahu teplot, tlaků a době zdržení v hydrolýzní části lignocelulózových materiálů s kontinuální návazností na zpracovaní škrobu. Výhodou technologie a zařízení je především to, že proces hydrolýzně fermentaění technologie výroby bioetanoluje procesně řešen vjednom kompaktním výrobním celku a že zpracovává výhradně obnovitelné zdroje. Zařízení tohoto typu zpracovává prakticky celou vzniklou biomasu bez významnějších odpadů.

Zavedení této technologie umožňuje ve vysoké výtěžnosti 75 až 85% výrobu nízkonákladových sacharid ických zdrojů z lignocelulózových materiálů jako nejdůležitějšího vstupního materiálu pro biotechnologické výroby, a to společně s dalšími výhodami, jako je například revitalizace zemědělských společenství, více pracovních příležitostí, snižování dovážených zdrojů paliv (ropa), univerzálnost technologie, šetrnost při dopadech na životní prostředí, využívání obnovitelných tuzemských zdrojů a variabilnost zdrojů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn pomocí výkresů jeho příkladného zobrazení, kde znázorňuje: obr. 1 - blokové schéma hydrolýzy a separace;

obr. 2 - blokové schéma izolace furfuralové směsi z parní fáze hydrolýzy; obr. 3 - blokové schéma zpracování furfuralu na furan;

obr. 4 - blokové schéma izolace organických kyselin a vody;

obr. 5 - blokové schéma fermentace a separace etanolu z glukózy; obr. 6 - odlisovaní a převáděcí lis do protitlaku; a obr. 7 - detail sendvičové perforace odlisovacího a převáděcího lisu.

Příklad provedení vynálezu

Lignocelulózový materiál, po předchozí jeho úpravě na částečky 10 až 30 mm, se v plnicím tlakovém šnekovém lisu stlačuje, přičemž se materiál mírně zvlhčuje technologickou vodou v rozsahu 5,6 % vztaženo na hmotnost vstupujícího materiálu, který se postupným stlačováním vyhřeje na teplotu 85 °C. Rozrušený a vyhřátý materiál se kontinuálně hydrolyzuje v přítomnosti technologické vody a páry. U dvoustupňové hydrolýzy se v prvním stupni štěpí hemicelulózy na pentózy pří teplotě 160 až 185 °C a tlaku 0,8 Mpa, při době zdržení 8 až 10 minut se následujícím odlisováním v odlisovacím a převáděcím lisu hydrolyzovaná suspense rozdělí na kapalnou fázi obsahující pentózy, která postupuje na expanzi a případně na další zpracování. Pevná nezreagovaná lingocelulózová fáze je protlačována do druhého stupně hydrolýzy, do kterého je přiváděna dvoufázově tlaková horká voda o teplotě 220 °C a tlaku 2,8 Mpa a hydromodulu 1:3 po dobu expozice - zdržení lignocelufózové suspenze 8 až 10 minut, a s touto vodou se nastřikuje zředěný roztok kyseliny fosforečné v poměru k suspenzí 0,8 %, přičemž hydrolýza probíhá za současného rovnoměrného posunu tuhé a kapalné fáze. Kyselina fosforečná, nebo i chlorovodíková, připadne jiná kyselina se dávkuje čerpadlem pro úpravu pH a kyselostí do přívodního potrubí před hydrolyzérem. Veškerá pára v hydrolýzním systému zkondenzuje a ohřeje prostupující materiál. Uvol5 něné kondenzační teplo pokryje i ztráty tepla přes plášť druhého hydrolyzéru. Katalytickým působením kyseliny, teploty a tlaku dojde k hydrolýznímu štěpení hemicelulóz na pentozany a vzniká směs obsahující furfural, kyselinu octovou, kyselinu mravenčí, metanol, hydrolýzní cukry glukózu a rozštěpenou nezreagovanou lignocelulózovou fázi.

i o Následně se směs nechá třífázově expandovat, přičemž dojde k odpaření části kapalného roztoku, obsahujícího furfural, kyselinu octovou, kyselinu mravenčí, metanol a vodu. Část par se odvádí inertními plyny pomocí vysoko tlakového expanzního šoupátka do výměníku. V kapalné Části, která je odváděna ze spodní části expandéru zůstává směs hydrolýzních cukrů a nezreagovaná rozštěpená lignocelulózová fáze, která se lisováním oddělí od roztoku hydrolýzních cukrů a v následné enzymové hydrolýze zpracovává na glukózu a Čistý lignin.

Pri separaci furfuralu z okruhu hydrolýzy přichází do okruhu separace parní fáze obsahující směs vody, furalu, metanolu, kyseliny octové a kyseliny mravenčí. Ze zásobníku je směs kontinuálně dávkována do rektíftkační kolony. Z kolony odchází jako destilát směs furfuralu, metanolu a vody a jako destilaění zbytek směs kyselin a vody. Destilát se po zchlazení odvádí do dekantační nádoby, kde se jako heterogenní směs rozdělí do dvou vrstev. Horní vrstva obsahuje asi 8 % hmotn. furfuralu a odvádí se zpět do dekantační nádoby. Dolní vrstva obsahuje 92 % hmotn. furfuralu a skladuje se v zásobníku. Obě směsí se dělí rektifikační destilací na koloně. Při dělení směsi ze zásobníku, obsahující metanol, se při rektifíkací odebírá jako destilát metanol a skladuje se v zásobníku, jako destilační zbytek odchází směs furfuralu a metanolu s vodou, která se vrací zpět do zásobníku.

Při dělení směsi ze zásobníku, která obsahuje především furfural, se z rektifikační kolony odebírá jako destilát voda znečištěná furfuralem a metanolem. Tento proud se zavádí zpět do dekantéru.

Jako destilační zbytek se odebírá 99,67 % furfural do zásobníku. Ve spodní části kolony se shromažďují těžké destilační frakce podle kvality zpracovávané suroviny ve vlastní hydrolýzní lince. Tyto smoly je nutno občas z kolony odstranit a to odvodem do zásobníku.

Při přímé výrobě furanu z furfuralu o objemové koncentraci 99,67 %, bez současného získávání furfurylalkoholu se ze zásobníku fural nadávkuje do autoklávu, kam se dopravníkem přidá katalyzátor (CaO, CaCO, MnCrO₂ nebo ZnCrO₂) v tomto konkrétním příkladu provedení CaO. Po uzavření se autokláv zahřeje na teplotu 400 °C. Vylučuje se furan, který se chladí ve výměníku a skladuje se v nádrží. Z autoklávu rovněž odchází oxid uhelnatý, který je likvidován oxidačním spalováním ve spalovací komoře. Výrobní proces získávání furanu není možno realizovat konti40 nuálně, vzhledem k vysoké teplotě a tlaku, při níž probíhá reakce v autoklávu.

Destilační zbytek z rektifikační kolony, obsahující kyselinu octovou a mravenčí s vodou, se zavádí do zásobníku a odtud je kontinuálně nastřikován do horní části extrakční kolony. Do spodní části kolony je dopravován ze zásobníku etylacetát s vodou, který extrahuje kyseliny ve vodě.

Z extrakční kolony odcházejí proudy. Horní proud obsahuje vodný roztok kyselin a etylacetátu, který se dopravuje na rektifikační kolonu na které se z přiváděné směsi separuje vodný roztok etylacetátu, který se zavádí do zásobníku a odtud recykluje. Destilační zbytek obsahuje vodný roztok kyselin a zbytek etylacetátu a odvádí se do zásobníku. Spodní proud z extrakční kolony obsahující zbytkové množství kyselin a etylacetátu rozpuštěných ve vodě, se odvádí do zásobníku. Meziprodukty v zásobnících se dále zpracovávají. Obě směsi se střídavě přivádějí do rektifikační kolony. Pri zpracování směsi ze zásobníku se z kolony odvádí jako destilát voda s nízkým obsahem etylacetátu. Tato směs se znovu nastřikuje do rektifikační kolony. Jako destilační zbytek se z kolony odvádí směs Čistých kyselin do zásobníku.

-7.

Ze spodní části expandérů se kontinuálně odvádí přes rotační uzávěr roztok hydrolyzátu obsahující hydrolýzní cukry, rozvlákněnou tuhou lignocelulózovou fázi a vodu do míchaného zásobníku, ze kterého je čerpán na filtrační lis, nebo odstředivku. Lisováním se získá roztok cukrů a vody a tuhé rozvlákněné lignocelulózové zbytky, které se vrací do termicko tlakové hydrolýzy k dohydrolýze, nebo se hydrolyzují enzymy celobiózou a celulastem. Tato snadno kombinovaná procesní opatření zajišťují vysokou výtěžnost fermentovatelných cukrů.

Roztok cukrů z hydrolýzy, se kontinuálně vede do škrobového materiálu a vše se podrobí amylolytické hydrolýze, při čemž z výsledné reakční směsi se oddělí zbylé tuhé částice obsahující io neškrobový podíl zrn, které se vrací do termicko tlakové hydrolýzy. Glukózový roztok se po úpravě pH, přídavku solí a živin a po úpravě koncentrace glukózy případným naředěním nezahuštěnými výpalky ze záparové kolony napouští přes výměník tepla do fermentoru. Fermentace je přítoková s vracením separovaných kvasinek, nebo se ve fermentoru nechá 20 až 30 % jeho obsahu jako zákvas pro další fermentaci, čímž se nové kvašení rychle rozbíhá. Z fermentoru se is po prokvašení glukózy na etanol a po oddělení kvasinek čerpá roztok na destilaci. Z destilační kolony odchází v parách kolem 90 % etanolu o koncentraci cca 40 % do rektifikace, při tom část výpalků se vrací do fermentace, kde ředí cukerný roztok na požadovanou koncentraci a nevyužitá část výpalků postupuje na odparku. V odparce lze výpalky zahustit na požadovanou koncentraci sušiny. Celý proces má v průmyslových podmínkách vysokou výtěžnost a destilační účinnost je cca 99,5 %.

Například pšeničná sláma při jednostupňovém způsobu po předchozí její úpravě na částečky 10 až 20 mm se v plnícím tlakovém lisu stlačuje, přičemž se materiál mírně zvlhčuje technologickou vodou o teplotě 30 °C v rozsahu 8 % vztaženo na hmotnost vstupujícího materiálu. Dále se hyd25 rolyzuje při teplotě 220 °C a tlaku 1,6 Mpa po dobu 10 minut ve dvou hydrolyzérech v hmotnostním poměru k sušině 1:4, přičemž hydrolýza probíhá za současného rovnoměrného postupu tuhé a kapalné fáze. Po ukončen í hydrolýzy se materiál dvoustupňové expanduje za vzniku parní fáze a hydrolyzátu. V parní fázi je furfural, metanol a nižší organické kyseliny, hydrolyzát obsahuje hydrolýzní cukry, lignin a vodu. Parní fáze se rektifíkuje a rozdělí na furfuralovou směs a směs kyseliny octové, mravenčí a vodu. Hydrolyzát se zbaví roztoku hydrolýzních cukrů a nezreagovaná tuhá lignocelulózová fáze je vedena na enzymovou hydrolýzu, při které dochází k degradaci tuhé fáze na glukózu a oddělení čistého ligninu, kteiý je veden do zásobníku. Glukóza z prvního stupně a enzymové hydrolýzy a škrobu, postupují do společného zásobníku cukrů k přípravě fermentačního procesu, dále na destilaci a odvodnění lihu. V podstatě stejným způsobem se zpra35 covává řepková sláma pouze s odlišností parametrů zpracování, a to teplota 230 °C, tlak 2,3 Mpa, doba zdržení v hydrolyzérech 12 minut, hydromodul 1:4,5.

Vlastní zařízení k provádění způsobu výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravenčí z obnovitelných surovin sestává dle obr. 1 až obr. 7 ze vstupní jednotky 1 pro přípravu surovin a ze surovinového zásobníku 2, propojeného s hydrolýzní jednotkou 4, opatřené topným okruhem 3. Hydrolýzní jednotka 4 je tvořena plnícím tlakovým lisem a soustavou hydrolyzérů, z nichž poslední je spojen přes tlakové šoupátko 5 s expanzní jednotkou 6, propojenou jednak přes první zásobník J_2 furalové směsi a hlavní rektifikační kolonu 13 s druhým zásobníkem 14 furfuralové směsi a se třetím zásobníkem 15 kyseliny octové, mravenčí a vody, a jednak pres čtvrtý zásobník z roztoku hydrolýzních cukrů a nezreagovaných lignocelulózových zbytků se separačním lisem 8, jehož jeden výstup je přes pátý zásobník Π) s roztokem hydrolýzních cukrů veden do glukózového zásobníku J_l. Jeho druhý výstup je pak veden přes enzymovou hydro lyzační jednotku 9 jednak do šestého zásobníku J6 pro lignin a jednak rovněž do glukózového zásobníku LL

V hydrolýzní jednotce 4 je mezi jejím prvním a druhým hydrolyzérem uspořádán šnekový odlisovací a převáděcí lis 62 pro udržení rozdílných tlaků mezi hydrolyzéry, který, jak je patrno z obr. 6 a 7, sestává se ze čtyř zón s podavačem 63, tvořeným válcovým tělesem 68, pod nímž je uspořádán válcový žlab 67. Ve válcovém tělese 68 je uloženo válcové vřeteno 69 s konstantním stoupáním šroubovice vřetene a s konstantním objemem profilu závitu v první zóně a s konstantn ním stoupáním šroubovice a zmenšujícím se objemem profilu závitu ve druhé zóně, pod jehož osou otáčení je válcové těleso 68 v první a druhé zóně opatřeno sendvičovou perforací 71. Sendvičová perforace 71 je tvořena děrovaným plechem 71” filtračním pletivem TV' a vnějším perforovaným pláštěm TV. Třetí zóna je pak tvořena kónickým tělesem 72 s již neznázoměným systémem kuželových ploch a radiálních kanálků jakož i s kónickým vřetenem 73 s klesajícím stoupáním šroubovice a Čtvrtá zóna je tvořena tlakovou dávkovači hlavou 74 válcového tvaru. Na vnitřní straně kónického tělesa 72 jsou uspořádány rovněž již neznázoměné axiální lišty. Odlisovací a převáděcí lis 62 je samozřejmě opatřen pohonem 64 a dále vybaven i spínacím ampérmetrem 65. propojeným se vstřikovacím zařízením 66 kapalin.

to

Jak je dále patrno z obr. 2, je hlavní rektifikační kolona 13 potrubím pro methanol a vodu spojena s prvním dekantérem 17, propojeným potrubím se sedmým zásobníkem 18 pro nízkoprocentní furfural s vodou a s osmým zásobníkem J9 na furfural. Sedmý zásobník 18 pro nízkoprocentní furfural s vodou je spojen s metanolovou kolonou 20, která je připojena k devátému a desátému is zásobníku 22,23 na metanol a jejíž spodní část je propojena se druhým zásobníkem Γ4 furfuralové směsi. Osmý zásobník 19 na furfural je propojen s vakuovou rektifikační kolonou 21, jejíž vrchní část je připojena na první dekantér 17 ajejíž spodní část je spojena s jedenáctým zásobníkem 24 čistého furfuralu o objemové koncentraci 99,67 %, a která je dále spojena s desátým zásobníkem 23 na methanol.

Jak je patrno z obr. 3, je jedenáctý zásobník 24 čistého furfuralu spojen s tlakovou tavnou pecí 25, k níž je připojen dvanáctý zásobník 27 katalyzátoru a která je potrubím pro oxid uhelnatý spojena s oxidační pecí 26, přičemž spodní část tlakové tavné pece 25 je přes mezizásobník 28 spojena se třináctým zásobníkem 29 na furan,

Jak je dále patrno z obr. 4, je třetí zásobník 15 kyseliny mravenčí, octové a vody připojen na extrační kolonu 31. na níž je dále připojen čtrnáctý zásobník 30 na etylacetát, přičemž odvod z této extrakční kolony 3J_ je zaveden do patnáctého zásobníku 32 na odpadní vodu, který je spojen s pomocnou rektifikační kolonou 34 odpadní vody, jejíž spodní část je spojena se šestnáctým zásobníkem 39 odpadní vody a horní část s druhým dekantérem 35, který je spojen se čtrnáctým zásobníkem 30 etylacetátu. Extrakční kolona 31 je dále spojena se sedmnáctým zásobníkem 33 směsi kyselin, etylacetátu a vody, který je spojen s etylacetátovou rektifikační kolonou 36. jejíž horní část je spojena se čtrnáctým zásobníkem 30 na etylacetát a spodní část s osmnáctým zásobníkem 37 kyselin, připojeným k vedlejší rektifikační koloně 38 kyselin, jejíž vrchní část je spo35 jena se sedmnáctým zásobníkem 33 směsi kyselin a spodní část s devatenáctým zásobníkem 40 čistých kyselin.

Jak je pak patrno z obr. 5, glukózový zásobník IJ. cukerného roztoku z termicko-tlakové a enzymové hydrolýzy je přímo napojen na vyhřívanou ztekucovací nádrž 49 a zároveň propojen s aparátem 48 pro přípravu suspenze, na který je připojen rovněž dvacátý zásobník 44 teplé vody jakož i dvacátý první zásobník 43 rozmělněné škrobové suroviny. Aparát 48 pro přípravu suspenze je rovněž propojen s vyhřívanou ztekucovací nádrží 49, která je dále spojena se zcukřovací nádrží 50, spojenou s přípravnou nádrží 45 na přípravu amylo lyrických enzymů a s přídavným čerpadlem 51 sladké zápary, které je spojeno s prvním a druhým fermentorem 52, 53, které jsou spojeny se zákvasnou nádobou 46 na přípravu zákvasu a s kvasnicovým separátorem 54 a dávkovacím čerpadlem 55 rmutové kolony 56, spojené přes první chladič 57 rmutové kolony 56 a druhý chladič 58 surového lihu se dvacátým druhým zásobníkem 59 surového lihu, propojeným přes rektifikační a odvodňovací jednotku 60 se dvacátým třetím zásobníkem 61 bezvodého lihu.

-QCZ 300865 B6

Průmyslová využitelnost

Vynález lze využit zejména pro získávání etanolu v koncentraci přes 98 % hmotn., použitelného například jako přídavku do motorových paliv nebo pro vlastní energetické či jiné využití, ligninu například jako složku plniv v gumárenském průmyslu s výrazně příznivým efektem na vlastnosti vyrobeného materiálu, zvláště při výrobě pneumatik, jakož i dalších produktů, které vznikají v potřebné kvalitě a významně ekonomicky zvýhodňují celkovou ekonomiku provozu.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   15 1. Způsob výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny octové a mravenčí z obnovitelných surovin kontinuální termicko-tlakovou hydrolýzou dezintegrovaných vstupních lignocelulózových a škrobových materiálů, po níž se hydrolyzovaný materiál podrobuje nejméně dvoufázové expanzi za vzniku parní fáze, obsahující kromě vody, furfural, metanol, kyselinu octovou a mravenčí, a fáze kapalné, obsahující jednak vodný roztok hydrolýzních cukrů a dalších

   20 rozpustných látek a jednak nezreagované tuhé lignoceiulózové zbytky, které se oddělí lisováním, anebo filtrací a po přídavku vody se na ně působí celulolytickými enzymy za vzniku jednoduchých cukrů, jež se po oddělení nerozštěpeného ligninu spolu s upravenými škrobnatými surovinami a kapalnou fází hydrolýzních cukrů bez tuhých částic podrobí amylolytické hydrolýze, po níž se cukerný roztok dále zpracovává a/nebo se jako sladká zápara prokvašuje na etanol, který se

   25 po oddělení kvasinek koncentruje a odvodňuje, vyznačující se tím, že kontinuální termicko-tlaková hydrolýza se provádí dvoustupňové, a to v prvním stupni při teplotě 150 až 185 °C a tlaku 0,6 až 1,0 Mpa při hydromodulu 1:4, a ve druhém stupni při nástřiku doplňující tlakové vody o teplotě 200 až 240 °C a tlaku 1,6 až 3,3 Mpa, přičemž s tlakovou vodou se současně do druhého hydrolýzního stupně nastřikuje fosforečná, chlorovodíková, případně jiná

   30 vhodná kyselina v rozsahu 0,1 až 1 % hmotn., vztaženo k suspenzi při hydromodulu 1:3 až 1:4, přičemž kapalná fáze po prvním stupni hydrolýzy se odděluje a po zahuštění se použije jako surovina pro fermentaci na etanol, nebo na furfural.
2. 2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že dezintegrovaný vstupní

   35 materiál se před kontinuální termicko-tlakovou hydrolýzou na vstupu do plnicího tlakového lisu zvlhčuje nástřikem vody o teplotě 20 až 40 °C, v množství 5 až 10 % hmotn., vztaženo na hmotnost vstupujícího materiálu.
3. 3. Zařízení k provádění způsobu výroby glukózy, etanolu, furfuralu, furanu, ligninu, kyseliny

   40 octové a mravenčí z obnovitelných surovin podle nároku 1, sestávající ze vstupní jednotky (1) pro přípravu surovin a ze surovinového zásobníku (2), propojeného s hydrolýzní jednotkou (4), tvořenou plnicím tlakovým lisem a soustavou hydrolyzérů, z nichž poslední je spojen přes tlakové Šoupátko (5) s expanzní jednotkou (6), propojenou jednak přes první zásobník (12) furalové směsi a hlavní rektifikační kolonu (13) s druhým zásobníkem (14) furfuralové směsi a se třetím

   45 zásobníkem (15) kyseliny octové, mravenčí a vody, a jednak přes čtvrtý zásobník (7) roztoku hydrolýzních cukrů a nezreagovaných lignocelulózových zbytků se separačním lisem (8), jehož jeden výstup je přes pátý zásobník (10) s roztokem hyrolýzních cukrů veden do glukózového zásobníku (11) a jehož druhý výstup přes enzymovou hydrolyzační jednotku (9) jednak do šestého zásobníku (16) pro lignin, a rovněž do glukózového zásobníku (11), vyznačující se

   50 t í m, že v hydrolýzní jednotce (4) je mezi jejím prvním a druhým hydrolyzérem uspořádán odlisovací a převáděcí lis (62) pro udržení rozdílných tlaků mezi hydrolyzéry.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že hlavní rektifikační kolona (13) je potrubím pro methanol a vodu spojena s prvním dekantérem (17), propojeným potrubím se sed55 mým zásobníkem (18) pro nízkoprocentní furfural s vodou a s osmým zásobníkem (19) na furfu1 Λ ral, přičemž sedmý zásobník (18) pro nízkoprocentní furfiiral s vodou je spojen smetanolovou kolonou (20), která je připojena k devátému a k desátému zásobníku (22, 23) na metanol a jejíž spodní část je propojena se druhým zásobníkem (14) furfuralové směsi a osmý zásobník (19) na furfural je propojen s vakuovou rektifikační kolonou (21), jejíž vrchní část je připojena na první
5. 5 dekantér (17) a jejíž spodní část je spojena s jedenáctým zásobníkem (24) čistého furfuralu, a která je dále spojena s desátým zásobníkem (23) na methanol.

   5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že jedenáctý zásobník (24) čistého furfuralu je spojen s tlakovou tavnou pecí (25), k níž je připojen dvanáctý zásobník (27) katalyío zátoru, a která je potrubím pro oxid uhelnatý spojena s oxidační pecí (26), přičemž spodní část tlakové tavné pece (25) je pres mezizásobník (28) spojena se třináctým zásobníkem (29) na furan.
6. 6. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že třetí zásobník (15) kyseliny mravenčí, octové a vody je připojen na extrační kolonu (31), na níž je dále

   15 připojen Čtrnáctý zásobník (30) na etylacetát, přičemž odvod z této extrakční kolony (31) je zaveden do patnáctého zásobníku (32) na odpadní vodu, který je spojen s pomocnou rektifikační kolonou (34) odpadní vody, jejíž spodní část je spojena se šestnáctým zásobníkem (39) odpadní vody a jejíž homí část je spojena s druhým dekantérem (35), který je spojen se čtrnáctým zásobníkem (30) etylacetátu, a extrakční kolona (31) je dále spojena se sedmnáctým zásobníkem

   20 (33) směsi kyselin, etylacetátu a vody, který je spojen s etylacetátovou rektifikační kolonou (36), jejíž homí část je spojena se čtrnáctým zásobníkem (30) na ethylacetát a jejíž spodní část je spojena s osmnáctým zásobníkem (37) kyselin připojeným k vedlejší rektifikační koloně (38) kyselin, jejíž vrchní Část je spojena se sedmnáctým zásobníkem (33) směsi kyselin a jejíž spodní Část je spojena s devatenáctým zásobníkem (40) čistých kyselin.
7. 7. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 3 až 6, vyznačující se t í m, že glukózový zásobník (11) cukerného roztoku z termicko-tlakové a enzymové hydrolýzy je přímo napojen na vyhřívanou ztekucovací nádrž (49) a zároveň propojen s aparátem (48) pro přípravu suspenze, na který je připojen rovněž dvacátý zásobník (44) teplé vody, jakož i dvacátý první zásobník (43)

   30 rozmělněné škrobové suroviny, přičemž aparát (48) pro přípravu suspenze je rovněž propojen s vyhřívanou ztekucovací nádrží (49), která je dále spojena se zcukřovací nádrží (50) spojenou s přípravnou nádrží (45) na přípravu amylolytických enzymů a s přídavným čerpadlem (51) sladké zápaiy, které je spojeno s prvním a se druhým fermentorem (52, 53), které jsou spojeny se zákvasnou nádobou (46) na přípravu zákvasu a s kvasnicovým separátorem (54) a dávkovač ím

   35 čerpadlem (55) rmutové kolony (56), spojené přes první chladič (57) rmutové kolony (56) a pres druhý chladič (58) surového lihu s dvacátým druhým zásobníkem (59) surového lihu, propojeným pres rektifikační a odvodňovací jednotku (60) s dvacátým třetím zásobníkem (61) bezvodého lihu.

   40 8. Zařízení dle nároku 3, vyznačující se t í m, že odlisovací a převáděcí lis (62) pro udržení rozdílných tlaků mezi hydrolyzéry sestává ze čtyř zón s podavačem (63), tvořeným válcovým tělesem (68), v němž je uloženo válcové vřeteno (69), s konstantním stoupáním šroubovice vřetene a s konstantním objemem profilu závitu v první zóně a s konstantním stoupáním šroubovice a zmenšujícím se objemem profilu závitu ve druhé zóně, pod jehož osou otáčení je

   45 válcové těleso (68) v první a ve druhé zóně opatřeno sendvičovou perforací (71), přičemž třetí zóna je tvořena kónickým tělesem (72) se systémem kuželových ploch a radiálních kanálků, jakož i kónickým vřetenem (73) s klesajícím stoupáním šroubovice, a čtvrtá zóna je tvořena tlakovou dávkovači hlavou (74) válcového tvaru.