DE607479C

DE607479C - Process for the saccharification of cellulose with dilute acids

Info

Publication number: DE607479C
Application number: DESCH92452D
Authority: DE
Original assignee: HEINRICH SCHOLLER DR ING
Current assignee: HEINRICH SCHOLLER DR ING
Priority date: 1929-12-10
Filing date: 1929-12-10
Publication date: 1934-12-28
Also published as: FR706678A

Description

Verfahren zur Verzuckerung von Cellulose mit verdünnten Säuren Es ist- bekannt, Cellulose durch Druck-.perkolation mittels verdünnter Säuren mit guter Ausbeute zu verzuckern.Process for the saccharification of cellulose with dilute acids Es is known, cellulose by pressure .percolation using dilute acids with good Sugar yield.

Nach diesem Verfahren fließt während der Druckerhitzung fortgesetzt v erdünnte Säure durch das Cellulosematerial, entfernt den sich bildenden Zucker nach kurzer Verweilzeit aus dem Reaktionsraum und schützt ihn dadurch vor Zersetzung.Following this procedure, flow continues while the printer is heating v dilute acid through the cellulose material, removes the sugar that forms after a short dwell time from the reaction space and thus protects it from decomposition.

Das Verfahren liefert verhältnismäßig dünne Würzen, deren Zuckergehalt sich auch nicht durch Anwendung gepreßten C ellulosematerials und durch das Gegenstromprinzip wesentlich über j bis 6 °/'0 steigern läßt, ohne an Ausbeute einzubüßen.The process delivers relatively thin condiments, their sugar content not even by using pressed cellulose material and by the countercurrent principle can be increased significantly above 1 to 6 ° / '0 without losing any of the yield.

Das vorliegende Verfahren beseitigt diesen Mangel. Im Gegensatz zu dem bekannten fließen nach dem vorliegenden Verfahren während der Druckerhitzung nur begrenzte Flüssigkeitsmengen (Flüssigkeitsquanten) in Zeitabständen (intermittierend) durch das Cellulosematerial, entfernen mehr oderweniger periodisch den gebildeten Zucker aus dem Reaktionsraum undhinterlassen dasCelluloseinaterial bis zum Eintreffen des nächsten Flüssigkeitsquantums in feuchtem bis halb trockenem Zustand.The present procedure overcomes this shortcoming. In contrast to the known flow according to the present method during the pressure heating only limited amounts of liquid (liquid quanta) at time intervals (intermittent) through the cellulosic material, more or less periodically remove that formed Sugar out of the reaction space and leave the cellulosic material behind until it arrives of the next quantity of liquid in a moist to semi-dry state.

Die Entfernung der Flüssigkeit und des in der Flüssigkeit gelösten Zuckers erfolgt nicht "vie bei .dem bekannten Verfahren durch Verdrängen mit Flüssigkeit (Perkolieren), sondern durch Austreiben mit Dämpfen oder Gasen. Von dem Austreiben eines Flüssigkeitsquantums bis zum Eintreffen des näclisten ist das Cellulosematerial in mehr oder weniger feuchtem Zustande von dem zum Austreiben verwendeten Gas oder Dampf umgeben. Die ihm noch anhaftende (adhärierende) sauer reagierende Flüssigkeit bewirkt den Fortgang der Reaktion. Die naheliegende Befürchtung, daß während der Unterbrechung auftretende Zersetzungsvorgänge .das vorliegende Verfahren unvorteilhaft machen, ist nicht zutreffend. Die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsquanten hebt diesen Nachteil auf ohne Preisgabe der bezweckten Konzentrationserhöhung der Würzen.The removal of the liquid and that dissolved in the liquid Sugar is not added, as is the case with the known process, by displacement with liquid (Percolating), but by expelling them with vapors or gases. From the expulsion of a liquid quantum up to the arrival of the neclist is the cellulose material in a more or less moist condition from the gas used for expelling or Surrounded by steam. The acidic reacting liquid still adhering to it causes the reaction to proceed. The obvious fear that during the Interruption of decomposition processes. The present process is disadvantageous do not apply. The increase in the flow velocity of the liquid quanta removes this disadvantage without surrendering the intended increase in concentration of Spice up.

Die Anwendung von mehr oder weniger stark gepreßtem Cellulosematerial ist auch für das vorliegende Verfahren von Vorteil. Ebenso ist auch das Arbeiten im Gegenstrom für das vorliegende Verfahren von Nutzen. Die Flüssigkeitsquanten treten also zweckmäßig bei stark abgebautem Material ein, gelangen dann zu halb abgebautem Material und passieren zuletzt frisches Material. Die Durchführung des Verfahrens im Gegenstrom-Einzelkörper mit Cellulosematerialzufuhr und Ligninausstoßung während der Druckerhitzung ist zwar denkbar, doch bietet die Ausführung des Verfahrens in Batterien größere Vorteile.The use of more or less compressed cellulose material is also advantageous for the present method. Work is the same in countercurrent for the present process is useful. The fluid quanta so it is useful if the material has been severely degraded, but only half of it is achieved degraded material and finally pass fresh material. The implementation of the Countercurrent single body process with cellulosic material feed and lignin expulsion during the pressure heating is conceivable, but the execution of the method offers greater advantages in batteries.

Das Hindurchdrücken der Flüssigkeitsquanten durch das Cellulosematerial und das Überführen in die nachfolgenden Körper kann auf verschiedene Weise erfolgen. Da infolge des Temperaturgefälles die Dampfspannung der Flüssigkeit sich in Richtung von Körper i bis 6 um mehrere Atmosphären vermindert, ist es möglich, die Flüssigkeit mittels dieser Druckdifferenzen durch die einzelnen Körper zu drücken. Zwecks rascherer Fortbewegung der Flüssigkeitsquanten wird zweckmäßig die vorhandene Druckdifferenz noch künstlich erhöht. Dies kann bei jedem Körper durch Einblasen von Dampf oder komprimierten Gasen geschehen, wenn die vor der Einblasestelle liegenden Körper durch ein Absperrventil von den hinter der Einblasestelle liegenden Körpern getrennt werden. In ähnlicher Weise kann die Fortbewegung der Flüssigkeit auch durch Entnahme von Dampf oder Gasen aus jedem Körper erfolgen. Die so .entnommenen Dämpfe oder Gase können komprimiert und dem System wieder zugeführt werden. Die Fortbewegung der Flüssigkeit kann auch durch mechanische Förderung mittels Pumpen u. dgl. erfolgen, die in die Verbindungsleitungen der Körper eingebaut werden.The pressing of the fluid quanta through the cellulose material and the transfer into the subsequent bodies can be done in various ways. As a result of the temperature gradient, the vapor tension the liquid decreases by several atmospheres in the direction of body i to 6, it is possible to push the liquid through the individual bodies by means of these pressure differences. For the purpose of faster movement of the fluid quanta, the existing one is expedient Pressure difference still artificially increased. This can be done by blowing in on any body of steam or compressed gases happen if the ones in front of the injection point Body through a shut-off valve from the bodies behind the injection point be separated. In a similar way, the movement of the liquid can also go through Extraction of steam or gases can be made from any body. The vapors extracted in this way or gases can be compressed and fed back into the system. The locomotion the liquid can also be conveyed mechanically by means of pumps and the like, which are built into the connecting lines of the bodies.

Die Zuführung der Flüssigkeitsquanten erfolgt zweckmäßig von oben, das Abziehen von unten; doch ist es-auch möglich, die Flüssigkeit von unten zuzuführen.The liquid quanta are fed in from above, peeling from below; but it is also possible to supply the liquid from below.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist in beispielsweiser Ausführungsform eine Anlage zur Ausübung des vorliegenden Verfahrens veranschaulicht.On the accompanying drawing is an exemplary embodiment illustrates an attachment for practicing the present process.

Die Anlage besteht aus beispielsweise acht Körpern i bis 8 von je etwa 2ooo 1 Inhalt. jeder Körper kann bei mäßiger Pressung 5oo kg Sägespäne fassen und dazu i5oo 1 Flüssigkeit aufnehmen. Körper i enthält stark abgebautes Material, die folgenden Körper 2 bis 6 stufenweise weniger abgebautes Material. Der Körper 6 ist frisch gefüllt. Körper 7 befindet sich im Zustande des Füllens und Körper 8 im Zustande des Entleerens. Sämtliche Körper sind mit der Zuleitung 9 durch die Absperrventile io verbunden. Von einem Körper zum anderen, auch von Körper 8 zu Körper i, führen die Verbindungsleitungen i i mit den Absperrventilen 12. Der untere Teil der Verbindungsleitungen i i ist durch die Absperrventile 13 an die Abflußleitung 14 angeschlossen. Die Dampf- oder Gasleitung 615 führt durch die Absperxv entile 16 und durch die Dampfverdichter (Wärmepumpen) 17 zu dem oberen Teil der Körper. Mittels der Dampfverdichter (Wärmepumpen) kann gegebenenfalls aus der Leitung 18 und dem daran angeschlossenen Körper 3 und 6 Abdampf entnommen werden. Die Flüssigkeitsquanten werden zunächst durch die Zuteilungsleitung 9 unter Druck in die Körper gepreßt und wandern dann (durch Dampfdruck aus der Leitung 15) von einem Körper zum andern, bis sie die Batterie durch die Asperrventile 13 und die Abflußleitung 14 verlassen. Durch die Abflußleitung 14 gelangt die Flüssigkeit zu der Kühl- und Entspannungsv orrichtung ig.The system consists, for example, of eight bodies i to 8, each with about 2,000 1 content. With moderate pressure, each body can hold 500 kg of sawdust and absorb 10000 liquid. Body i contains strongly degraded material, the following bodies 2 to 6 gradually less degraded material. The body 6 is freshly filled. Body 7 is in the state of filling and body 8 in the state of emptying. All bodies are connected to the supply line 9 through the shut-off valves io. The connecting lines ii with the shut-off valves 12 lead from one body to the other, also from body 8 to body i. The lower part of the connecting lines ii is connected to the drainage line 14 through the shut-off valves 13. The steam or gas line 615 leads through the Absperxv valves 16 and through the steam compressor (heat pumps) 17 to the upper part of the body. By means of the steam compressor (heat pumps), exhaust steam can optionally be taken from the line 18 and the bodies 3 and 6 connected to it. The liquid quanta are first pressed into the body through the distribution line 9 under pressure and then migrate (by vapor pressure from the line 15) from one body to the other until they leave the battery through the shut-off valves 13 and the drain line 14. The liquid passes through the drain line 14 to the cooling and relaxation device.

Der in den Behältern jeweils befindliche Dampf oder die Gase werden beim Eintritt der Flüssigkeit von dieser niedergeschlagen und aufgenommen. Das Ausflußventil 13 am letzten Behälter wird jeweils erst beim Eintreffen des Flüssigkeitsschubes geöffnet, um nach Beendigung des Flüssigkeitsschubes geschlossen zu werden. Dieses Öffnen und Schließen kann von Hand oder automatisch geschehen.The steam or gases in each container are when the liquid enters it, it is precipitated and absorbed by the latter. The outflow valve 13 on the last container is only activated when the surge of liquid arrives opened to be closed after the liquid has been pushed out. This Opening and closing can be done manually or automatically.

Auf der Darstellung ist die Anlage so gezeichnet, daß im Körper i sich augenblicklich ein Flüssigkeitsquantum von iooo bis i 5oo 1 befindet, das gerade in den Körper 2 übergeführt wird. Zu gleicher Zeit wird das vorhergehende Flüssigkeitsquantum aus dem Körper 4 in den Körper 5 übergeleitet. Körper 3 und 6 enthalten genetztes, mit adhärierender Flüssigkeit behaftetes Material und Dampf. Die Temperaturen in den Körpern betragen igo-i4o°, und zwar abfallend, d. h. der Körper mit dem fast abgebauten Material hat die höchsten Temperaturen.In the illustration, the system is drawn in such a way that i there is instantaneously a liquid quantum from iooo to i 5000 1, which is just is transferred into the body 2. At the same time the previous quantum of fluid becomes transferred from the body 4 into the body 5. Bodies 3 and 6 contain net, adherent fluid and vapor. The temperatures in the bodies are igo-i4o °, namely sloping, d. H. the body with that almost degraded material has the highest temperatures.

Bezüglich des Vorgangs in jedem Körper der Batterie sind also zwei Perioden zu unterscheiden, und zwar als erste die Fließperiode, während welcher ein Flüssigkeitsquantum mittels Dampf oder Gas mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit durch das Material gedrückt wird und den gebildeten Zucker abführt. Als zweite Periode folgt dann die Ruheperiode, während der die dem Material noch anhaftende Flüssigkeit auf die Cellulose reagierend- weiter einwirkt, und zwar im Beisein der Gase oder Dämpfe. Es folgt dann wieder die erste Periode, d. h. ein neues Flüssigkeitsquantum wird von einer neuen Dampf- oder Gassäule durch den Kör-' per gedrückt und führt den gebildeten Zukker ab.So as to the process in each body of the battery, there are two To distinguish periods, first of all the flow period during which a quantum of liquid by means of steam or gas at a relatively high speed is pressed through the material and removes the sugar that has formed. As a second period This is followed by the rest period, during which the liquid still adhering to the material reacting on the cellulose further acts in the presence of the gases or Fumes. The first period then follows again, i.e. H. a new quantum of fluid is pushed through the body by a new steam or gas column and leads the sugar formed.

Die Flüssigkeit enthält beispielsweise o,5 °J, Schwefelsäure. Die Zeit, .die ein Quantum benötigt, um durch sechs Körper zu wandern, beträgt i bis 2 Stunden. Der Abbau eines Körpers vollzieht sich in etwa 8 Stunden. Die Ausbeute an reduzierendem Zucker, bezogen auf Holztrockensubstanz (Nadelholz), beträgt etwa 45 °jo, die Zuckerkonzentration etwa io°1, Der Vorteil des Verfahrens liegt nicht nur in der Möglichkeit, mit geringeren Flüssil;-keitsmengen den gebildeten Zucker bei glei-' eher Verweilzeit zu entfernen und dadurch höhere Zuckerkonzentrationen zu erzielen, sondern auch darin, daß es auch den Zucker aus den Teilen des Materials rasch entfernt, die außerhalb der Hauptströmung liegen, und somit höhere Ausbeuten erzielt. Weiterhin be- -ünstigt auch der Druck und Strömungswechsel das Herausdiffundieren des Zuckers aus den Celluloseteilchen.The liquid contains, for example, 0.5 ° C. sulfuric acid. the The time it takes for a quantum to travel through six bodies is i to 2 hours. The breakdown of a body takes about 8 hours. The yield of reducing sugar, based on dry wood substance (softwood), is approx 45 ° jo, the sugar concentration about 10 ° 1, the advantage of the process is not only in the possibility of the sugar formed with smaller amounts of liquid with the same dwell time to remove and thus higher sugar concentrations to achieve, but also in the fact that it also removes the sugar from the parts of the material quickly removed which are outside the main flow, and thus higher yields achieved. Furthermore - also favors the pressure and flow changes the diffusion of the sugar out of the cellulose particles.

Die sauer reagierende Flüssigkeit kann anorganische oder oganische Säuren oder saure Salze oder Mischungen dieser Stoffe enthalten.The acidic reacting liquid can be inorganic or organic Contain acids or acidic salts or mixtures of these substances.

Unter Cellulose u. c1-1. sind alle Arten von Cellulosentaterial, wie Holz, Stroh, Schilf, Torf, Kraut, Moos, Spelzen u. dgl., zu verstehen.Among cellulose and c1-1. are all kinds of cellulosic material, such as To understand wood, straw, reeds, peat, herbs, moss, husks and the like.

Claims

PATENTA \ PROMOTIONS: i. Process for the saccharification of cellulose under Pressure and at high temperature with dilute acids in a vessel or in a Battery of vessels connected in series through which the acids flow, gekenn'r characterized in that divided pools of liquid through at intervals the cellulose material flow and the moist remaining material under gas or there is steam tension. z. Method according to claim i, characterized in that that "the liquid quanta by supplied strained steam or by compressed Gases are pressed through the cellulose material or into the following body. 3. The method according to claim i, characterized in that the liquid quanta by their own vapor pressure through the cellulose material or into the subsequent ones Body are pressed. 4. The method according to claim i, characterized in that the individual fluid quanta are smaller than the content of a body in the battery are.