JP2006306649A - Device for recovering sugar carbonized material - Google Patents

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Yasutaka Ebata
康高 江端
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To construct a device for recovering a sugar carbonized material from an acid sugar solution without using a special pump such as a mohnopump. <P>SOLUTION: The device 10 for recovering a sugar carbonized material where, from an acid sugar solution obtained by subjecting a cellulose component comprised in a woody material to hydrolysis with an acid, a sugar component dissolved in the acid sugar solution is carbonized, so as to recover a sugar carbonized material is provided with: a storage tank 12 of storing the acid sugar solution; a heating apparatus 14 of heating the acid sugar solution; a pressure-feeding pump 18 of pressure-feeding the acid sugar solution from the storage tank 12 toward the heating apparatus 14; and a solid-liquid separation apparatus 16 of separating a sugar carbonized material produced in the acid sugar solution heated by the heating apparatus 12. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、木質系材料に含まれているセルロース成分を酸により加水分解して得られる酸糖液から、その酸糖液に溶解している糖成分を炭化して糖炭化物を回収する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for recovering sugar carbide by carbonizing a sugar component dissolved in an acid sugar liquid from an acid sugar liquid obtained by hydrolyzing a cellulose component contained in a woody material with an acid. .

木材やケナフなどの木質系材料の中には、リグニン、ヘミセルロース、及びヘミセルロースがその構成成分として含まれており、植物資源の有効利用の観点から、これらの成分を分離して回収するための試みがこれまでになされている。例えば、特許文献1,2には、リグニン、ヘミセルロース、及びセルロースを含む木質系材料に対して、クレゾール及び酸(例えば硫酸)を順次添加するとともに、クレゾール及び酸の相分離現象を利用して、上相側のクレゾール相からはリグニン成分を回収するともに、下相側の酸相からは酸糖液(主に、酸によって、セルロース成分が加水分解して生成したグルコースなどの糖類が溶解している液)を回収することのできる技術が開示されている。この技術によれば、木質系材料からリグニン成分を分離して回収することができる。回収したリグニン成分は、接着剤やフィルムなどへ加工したり、あるいは、古紙から採取したパルプを固めて成形体を作るためのバインダ、などへの有効利用が可能である。   Woody materials such as wood and kenaf contain lignin, hemicellulose, and hemicellulose as their constituent components. From the viewpoint of effective use of plant resources, an attempt to separate and recover these components Has been made so far. For example, in Patent Documents 1 and 2, cresol and acid (for example, sulfuric acid) are sequentially added to a wood-based material containing lignin, hemicellulose, and cellulose, and the phase separation phenomenon of cresol and acid is used. The lignin component is recovered from the cresol phase on the upper phase side, and an acid sugar solution (mainly, sugars such as glucose formed by hydrolysis of the cellulose component by acid are dissolved from the acid phase on the lower phase side. The technique which can collect | recover the liquid which is) is disclosed. According to this technique, the lignin component can be separated and recovered from the woody material. The recovered lignin component can be processed into an adhesive or a film, or can be effectively used as a binder for solidifying pulp collected from waste paper to form a molded body.

上述した従来の技術では、木質系材料からリグニン成分を回収して有効利用を図ることができる。しかし、木質系材料に含まれているもう一方の成分、すなわち、セルロース成分の有効利用については、十分になされているとは言い難い。そこで、木質系材料に含まれるセルロース成分をより有効に利用するために、セルロース成分を酸により加水分解して得られた酸糖液から、この酸糖液に溶解している糖成分を炭化して糖炭化物を回収する図2のような装置が提案されている。   In the conventional technology described above, the lignin component can be recovered from the wood-based material for effective use. However, it is difficult to say that the other component contained in the wood-based material, that is, the effective use of the cellulose component has been sufficiently achieved. Therefore, in order to more effectively use the cellulose component contained in the woody material, the sugar component dissolved in the acid sugar solution is carbonized from the acid sugar solution obtained by hydrolyzing the cellulose component with an acid. An apparatus as shown in FIG. 2 for recovering sugar carbide has been proposed.

図2は、酸糖液から糖炭化物を回収する装置の一例を示している。図2に示すように、糖炭化物の回収装置100は、木質系材料に含まれているセルロース成分を酸により加水分解して得られた酸糖液を貯留しておく貯留タンク110と、前記貯留タンク110に貯留されている酸糖液を加熱する加熱装置112を備えている。前記加熱装置112によって酸糖液が加熱されると、その酸糖液に溶解している糖成分が炭化して糖炭化物が析出する。糖炭化物を含む酸糖液は、固液混合のスラリーとなっており、このスラリーとなっている酸糖液は、ポンプ114によって圧送されて固液分離装置116に送り込まれる。前記ポンプ114には、スラリー圧送用の特殊なポンプ(例えばモーノポンプなど)が使用される。前記固液分離装置116には、例えばフィルタープレスなどの圧搾方式の固液分離装置が使用される。また、前記貯留タンク110の材質には、加熱された酸糖液による腐食に耐え得る特殊な材質、例えば、ハステロイなどの特殊な金属が使用される。また、前記貯留タンク110の上部には、加熱されている酸糖液中に析出した糖炭化物を液中に拡散させるための攪拌機118が設置される。   FIG. 2 shows an example of an apparatus for recovering sugar carbide from an acid sugar solution. As shown in FIG. 2, the sugar carbide recovery device 100 includes a storage tank 110 that stores an acid sugar solution obtained by hydrolyzing a cellulose component contained in a wood-based material with an acid, and the storage. A heating device 112 that heats the acid sugar solution stored in the tank 110 is provided. When the acid sugar solution is heated by the heating device 112, the sugar component dissolved in the acid sugar solution is carbonized to precipitate sugar carbide. The acid sugar liquid containing sugar carbide is a slurry of solid-liquid mixing, and the acid sugar liquid in the slurry is pumped by the pump 114 and sent to the solid-liquid separator 116. As the pump 114, a special pump (for example, a Mono pump) for slurry pressure feeding is used. For the solid-liquid separation device 116, for example, a compression-type solid-liquid separation device such as a filter press is used. The storage tank 110 is made of a special material that can withstand the corrosion caused by the heated acid sugar solution, for example, a special metal such as Hastelloy. In addition, an agitator 118 for diffusing sugar carbide precipitated in the heated acid sugar liquid into the liquid is installed at the upper part of the storage tank 110.

特許第2895087号公報Japanese Patent No. 2895087 特開2001−64494号公報JP 2001-64494 A

ところで、図2に示す糖炭化物の回収装置100によれば、貯留タンク110から固液分離装置116に送り込まれる酸糖液がスラリーとなっているために、この酸糖液を圧送するためのポンプ114として、モーノポンプなどの特殊なポンプを使用しなければならない。このモーノポンプは、樹脂製のローターの内部で、螺旋状に形成された金属製のステーターを回転させるものであり、ステーターの偏心回転によって生じるローターとステーターとの間の容積変化を利用することによって、酸糖液のような固体が入り混じっている移送物であっても定量的にかつ脈動させることなく圧送することが可能なポンプである。   By the way, according to the sugar carbide recovery apparatus 100 shown in FIG. 2, since the acid sugar liquid fed from the storage tank 110 to the solid-liquid separation device 116 is a slurry, a pump for pumping this acid sugar liquid As 114, a special pump such as a MONO pump must be used. This MONO pump rotates a metal stator formed in a spiral inside a resin rotor, and by utilizing the volume change between the rotor and the stator caused by the eccentric rotation of the stator, It is a pump capable of quantitatively feeding even a transported material mixed with a solid such as an acid sugar solution without causing pulsation.

しかし、モーノポンプは特殊な技術を要するために、製作コストが高価であるのみならず、メンテナンス作業も容易ではない。また、酸糖液のような腐食性のスラリーを圧送する場合には、ステーターの摩耗や腐食を抑えるために、ステーターの材質としてチタンやハステロイなどの特殊で高価な金属を採用しなければならない。
そこで本発明は、モーノポンプなどの特殊なポンプを使用する必要のない、酸糖液から糖炭化物を回収する装置を提供することを課題とする。
However, since the MONO pump requires special technology, it is not only expensive to manufacture, but also maintenance work is not easy. In addition, when a corrosive slurry such as an acid sugar solution is pumped, a special and expensive metal such as titanium or hastelloy must be employed as the stator material in order to suppress the wear and corrosion of the stator.
Then, this invention makes it a subject to provide the apparatus which collect | recovers sugar carbide from an acid sugar liquid which does not need to use special pumps, such as a Mono pump.

上記課題を解決するための手段は、以下の(1)〜(7)に記載した発明である。
(1)木質系材料に含まれているセルロース成分を酸により加水分解して得られる酸糖液から、その酸糖液に溶解している糖成分を炭化して糖炭化物を回収する装置であって、前記酸糖液を貯留しておく貯留手段と、前記酸糖液を加熱する加熱手段と、前記貯留手段から前記加熱手段に向けて前記酸糖液を圧送する圧送手段と、前記加熱手段により加熱された酸糖液中に生成する糖炭化物を分離する分離手段と、を備えることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
(2)上記(1)に記載の糖炭化物の回収装置であって、前記加熱手段と前記分離手段とを連結する配管が、前記加熱手段の上部に接続されており、前記加熱手段の内部で生成した糖炭化物を前記分離手段へ送り込むための送込み手段を有することを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
(3)上記(1)または(2)に記載の糖炭化物の回収装置であって、前記圧送手段は、ダイヤフラム式のポンプであることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
(4)上記(1)から(3)のうちいずれに記載の糖炭化物の回収装置であって、 前記加熱手段は、管状の縦置き型加熱炉であることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
(5)上記(1)から(4)のうちいずれかに記載の糖炭化物の回収装置であって、前記加熱手段は、セラミック管及びそのセラミック管の周囲に配置されるヒータで構成されていることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
(6)上記(1)から(5)のうちいずれかに記載の糖炭化物の回収装置であって、前記加熱手段と前記分離手段とを連結する配管に、洗浄液を送り込むための配管が接続されていることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
(7)上記(6)に記載の糖炭化物の回収装置であって、前記加熱手段と前記分離手段とを連結する配管の中に、インラインミキサーが設置されていることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
Means for solving the above problems are the inventions described in the following (1) to (7).
(1) An apparatus for recovering sugar carbide by carbonizing a sugar component dissolved in an acid sugar solution from an acid sugar solution obtained by hydrolyzing a cellulose component contained in a woody material with an acid. Storing means for storing the acid sugar liquid, heating means for heating the acid sugar liquid, pressure feeding means for pumping the acid sugar liquid from the storage means toward the heating means, and the heating means And a separation means for separating the sugar carbide produced in the acid sugar liquid heated by the method.
(2) The sugar carbide recovery apparatus according to (1), wherein a pipe connecting the heating unit and the separation unit is connected to an upper portion of the heating unit, and the inside of the heating unit An apparatus for recovering sugar carbide, comprising a feeding means for feeding the produced sugar carbide to the separation means.
(3) The sugar carbide recovery apparatus according to (1) or (2), wherein the pumping means is a diaphragm pump.
(4) The sugar carbide recovery device according to any one of (1) to (3), wherein the heating means is a tubular vertical heating furnace. apparatus.
(5) The sugar carbide recovery device according to any one of (1) to (4), wherein the heating means includes a ceramic tube and a heater disposed around the ceramic tube. An apparatus for recovering sugar carbide is characterized by the above.
(6) The sugar carbide recovery device according to any one of (1) to (5), wherein a pipe for feeding the cleaning liquid is connected to a pipe connecting the heating means and the separation means. An apparatus for recovering sugar carbide, characterized in that
(7) The sugar carbide recovery apparatus according to (6), wherein an in-line mixer is installed in a pipe connecting the heating unit and the separation unit. Recovery equipment.

本発明によれば、モーノポンプなどの特殊なポンプを使用することなく、酸糖液から糖炭化物を回収する装置を構築することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to construct an apparatus for recovering sugar carbide from acid sugar liquid without using a special pump such as a Mono pump.

本発明は、木質系材料に含まれているセルロース成分を酸により加水分解して得られる酸糖液から、その酸糖液に溶解している糖成分を炭化して糖炭化物を回収する装置に関するものである。より具体的には、例えば、木質系材料に含まれているセルロース成分を硫酸により加水分解して得られる硫酸糖液から、その硫酸糖液に溶解している糖成分を炭化して糖炭化物を回収する装置に関するものである。加水分解に用いる酸は、硫酸、リン酸、硝酸など、どのような酸を用いても良いが、この中では硫酸が好ましい。これらのうち2種以上の酸を混合して用いることも可能である。例えば、リン酸と硫酸を混合して用いることが可能である。セルロース成分を酸により加水分解して得られた糖液を、酸糖液と呼ぶ。セルロース成分を硫酸により加水分解して得られた糖液を、硫酸糖液と呼ぶ。酸糖液あるいは硫酸糖液には、酸や糖成分以外のその他の成分が含まれていても良い。   The present invention relates to an apparatus for recovering sugar carbide by carbonizing a sugar component dissolved in an acid sugar liquid from an acid sugar liquid obtained by hydrolyzing a cellulose component contained in a woody material with an acid. Is. More specifically, for example, from the sulfated sugar solution obtained by hydrolyzing the cellulose component contained in the wood-based material with sulfuric acid, the sugar component dissolved in the sulfated sugar solution is carbonized to produce sugar carbide. It is related with the apparatus to collect | recover. The acid used for the hydrolysis may be any acid such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, etc. Among them, sulfuric acid is preferable. Among these, it is also possible to use a mixture of two or more acids. For example, phosphoric acid and sulfuric acid can be mixed and used. A sugar solution obtained by hydrolyzing the cellulose component with an acid is called an acid sugar solution. A sugar solution obtained by hydrolyzing the cellulose component with sulfuric acid is called a sulfated sugar solution. The acid sugar solution or sulfate sugar solution may contain other components other than the acid and sugar components.

本発明における「木質系材料」とは、リグニンとヘミセルロースとセルロースとを含有するリグノセルロース系材料のことである。「木質」という単語をその名称に付しているが、木材に限らず、草本類からも採取することが可能である。このような木質系材料は、例えば、スギ、ヒノキ、ブナなどの各種の樹木から採取することが可能である。また、ケナフの茎、トウモロコシ、サトウキビ、麻、イグサ、イネなどの草本類から採取することが可能である。あるいは、家屋解体物、家具解体物、木屑、間伐材、籾殻、木粉、古紙、剪定枝、刈り草、落ち葉、サトウキビの圧搾滓(バガス)などの産業廃棄物から採取することも可能である。   The “woody material” in the present invention is a lignocellulosic material containing lignin, hemicellulose, and cellulose. The word “wood” is attached to the name, but it is not limited to wood and can be collected from herbs. Such wood-based materials can be collected from various trees such as cedar, cypress and beech. It can also be collected from herbs such as kenaf stalk, corn, sugarcane, hemp, rush and rice. Alternatively, it can be collected from industrial waste such as house demolition, furniture demolition, wood chips, thinned wood, rice husk, wood flour, waste paper, pruned branches, cut grass, fallen leaves, and sugarcane pressed bagasse. .

木質系材料に対してフェノール誘導体及び酸を添加し混合することによって、その木質系材料に含まれるリグノセルロース系物質をリグニン成分及びセルロース成分(セルロース、ヘミセルロース)に分離することができる。前記フェノール誘導体としては、例えばクレゾールを使用することができる。前記酸としては、例えば硫酸を使用することができる。
木質系材料に対して酸を添加すると、その木質系材料に含まれるセルロース成分は膨潤し、さらに部分的な加水分解及び溶解が生じ、結果として細胞壁構造が破壊される。セルロース成分と酸との反応がさらに進行すると、セルロース成分はグルコースなどの糖類(炭水化物)に分解されて酸の中に溶解する。セルロース成分の加水分解により得られる糖類が溶解した酸は、「酸糖液」と呼ばれる。本発明に係る酸糖液の回収装置10は、この酸糖液に溶解している糖類を炭化して糖炭化物を回収する装置である。
By adding and mixing a phenol derivative and an acid with respect to a wooden material, the lignocellulosic substance contained in the wooden material can be isolate | separated into a lignin component and a cellulose component (cellulose, hemicellulose). As the phenol derivative, for example, cresol can be used. As the acid, for example, sulfuric acid can be used.
When an acid is added to a woody material, the cellulose component contained in the woody material swells and further undergoes partial hydrolysis and dissolution, with the result that the cell wall structure is destroyed. When the reaction between the cellulose component and the acid further proceeds, the cellulose component is decomposed into saccharides (carbohydrates) such as glucose and dissolved in the acid. An acid in which a saccharide obtained by hydrolysis of a cellulose component is dissolved is called an “acid sugar solution”. The acid sugar liquid recovery apparatus 10 according to the present invention is an apparatus for recovering sugar carbide by carbonizing a saccharide dissolved in the acid sugar liquid.

図1は、本発明に係る糖炭化物の回収装置10の構成を示している。
図1に示すように、糖炭化物の回収装置10は、酸糖液を貯留するための貯留タンク12と、酸糖液を加熱するための加熱装置14と、酸糖液から糖炭化物を分離するための固液分離装置16と、を備えている。貯留タンク12は配管30を介して加熱装置14に連結されている。配管30の途中には、貯留タンク12に貯留されている酸糖液を加熱装置14に圧送する圧送ポンプ18が設置されている。この圧送ポンプ18の下流側には、圧送ポンプ18の作動に伴う移送物の脈動を吸収するためのエアチャンバー20が設置されている。
FIG. 1 shows the configuration of a sugar carbide recovery device 10 according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the sugar carbide recovery device 10 separates the sugar carbide from the acid sugar liquid, a storage tank 12 for storing the acid sugar liquid, a heating device 14 for heating the acid sugar liquid. And a solid-liquid separation device 16. The storage tank 12 is connected to the heating device 14 via a pipe 30. In the middle of the pipe 30, a pumping pump 18 that pumps the acid sugar liquid stored in the storage tank 12 to the heating device 14 is installed. An air chamber 20 is installed on the downstream side of the pressure pump 18 to absorb the pulsation of the transferred product accompanying the operation of the pressure pump 18.

貯留タンク12は、木質系材料に含まれるセルロース成分を酸により加水分解して得られる酸糖液を貯留しておくための槽である。この貯留タンク12が、本発明における「貯留手段」に対応している。この貯留タンク12の槽本体12aの材質としては、内部に貯留している酸糖液からの腐食を防ぐために、例えばステンレス鋼などの耐腐食性の金属材料や、FRPなどの樹脂材料が使用される。ただし、この貯留タンク12は、加熱されている酸糖液を貯留するわけではないので、例えば熱濃硫酸に耐えうるような特殊な金属材料(例えばハステロイなど)を使用する必要はない。また、この貯留タンク12では、酸糖液がまだ加熱されていない状態であり、酸糖液の中に糖炭化物が析出していないので、その糖炭化物を液中に拡散させるための攪拌機などを設置する必要がない。   The storage tank 12 is a tank for storing an acid sugar solution obtained by hydrolyzing a cellulose component contained in a wood-based material with an acid. The storage tank 12 corresponds to the “storage unit” in the present invention. As a material of the tank body 12a of the storage tank 12, in order to prevent corrosion from the acid sugar solution stored inside, a corrosion-resistant metal material such as stainless steel or a resin material such as FRP is used. The However, since the storage tank 12 does not store the heated acid sugar solution, it is not necessary to use a special metal material (for example, Hastelloy) that can withstand hot concentrated sulfuric acid, for example. Moreover, in this storage tank 12, since the acid sugar liquid has not yet been heated, and sugar carbide is not deposited in the acid sugar liquid, a stirrer for diffusing the sugar carbide in the liquid is provided. There is no need to install.

加熱装置14は、貯留タンク12から圧送ポンプ18によって圧送されてきた酸糖液を加熱するための装置である。この加熱装置14が、本発明における「加熱手段」に対応している。この加熱装置14は、管状の縦置き型の加熱炉として構成されている。すなわち、加熱装置14は、円管状のセラミック管14aと、そのセラミック管14aの周囲に配置されているヒータ14bによって構成されている。ヒータ14bによってセラミック管14aが加熱されることによって、そのセラミック管14aの内部を流れる酸糖液が加熱される。セラミック管14aの材料としては、耐熱性のセラミックス材料、例えば、アルミナやシリカなどが使用される。前記ヒータ14bとしては、例えば、ニクロム線により構成される電熱式のヒータなどが使用される。   The heating device 14 is a device for heating the acid sugar liquid that has been pumped from the storage tank 12 by the pumping pump 18. The heating device 14 corresponds to the “heating means” in the present invention. The heating device 14 is configured as a tubular vertical furnace. That is, the heating device 14 includes a circular ceramic tube 14a and a heater 14b disposed around the ceramic tube 14a. When the ceramic tube 14a is heated by the heater 14b, the acid sugar solution flowing inside the ceramic tube 14a is heated. As a material of the ceramic tube 14a, a heat-resistant ceramic material such as alumina or silica is used. As the heater 14b, for example, an electrothermal heater composed of nichrome wire is used.

図1に示すように、加熱装置14は、セラミック管14aが縦置きに設置されるとともに、そのセラミック管14aの下部に配管が30が接続される。そして、縦置きに設置されたセラミック管14aの内部を、圧送ポンプ18により送り込まれる酸糖液が下部から流入して上向きに流れるようになっている。加熱装置14による酸糖液の加熱温度は、セラミック管14aの出口部14cにおける酸糖液の温度が例えば60℃以上100℃以下(より好ましくは70℃以上90℃以下)となるように制御される。   As shown in FIG. 1, in the heating device 14, a ceramic tube 14a is installed vertically, and a pipe 30 is connected to the lower portion of the ceramic tube 14a. Then, the acid sugar solution fed by the pressure pump 18 flows in from the lower part and flows upward in the ceramic tube 14a installed vertically. The heating temperature of the acid sugar solution by the heating device 14 is controlled so that the temperature of the acid sugar solution at the outlet 14c of the ceramic tube 14a is, for example, 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower (more preferably 70 ° C. or higher and 90 ° C. or lower). The

酸糖液が加熱装置14によって加熱されると、その酸糖液中に溶解している糖成分(グルコースなどの単糖類)が炭化して糖炭化物が析出する。この糖炭化物は、酸糖液の加熱時に発生したガスを抱き込んでいるので、セラミック管14aの内部において上方に浮上する。また、木質系材料に加える酸として硫酸を用いた場合には、硫酸の比重が高いために、セラミック管14aの内部において糖炭化物が浮上する。本発明では、このように、糖炭化物をセラミック管14aの内部において積極的に浮上させている。したがって、酸糖液及び糖炭化物は、縦置きに設置されているセラミック管14aの内部を上方に向けて速やかに流れるようになっている。また、セラミック管14aは縦置きに設置されているために、管内を流れる酸糖液との接触効率が高く、酸糖液を効率的に加熱できるようになっている。   When the acid sugar liquid is heated by the heating device 14, a sugar component (monosaccharide such as glucose) dissolved in the acid sugar liquid is carbonized and a sugar carbide is precipitated. Since the sugar carbide encloses the gas generated when the acid sugar liquid is heated, it floats upward in the ceramic tube 14a. In addition, when sulfuric acid is used as the acid added to the wood-based material, because the specific gravity of sulfuric acid is high, sugar carbide floats inside the ceramic tube 14a. In the present invention, the sugar carbide is thus actively floated inside the ceramic tube 14a. Accordingly, the acid sugar liquid and sugar carbide are allowed to flow quickly upward in the ceramic tube 14a installed vertically. Further, since the ceramic tube 14a is installed vertically, the contact efficiency with the acid sugar solution flowing in the tube is high, and the acid sugar solution can be efficiently heated.

圧送ポンプ18は、貯留タンク12に貯留されている酸糖液を加熱装置14に圧送するためのポンプである。この圧送ポンプ18が、本発明における「圧送手段」に対応している。
この圧送ポンプ18は、加熱装置14に向けて酸糖液を圧送するためのポンプである。本実施例では、この圧送ポンプ18として、ダイヤフラム式のポンプを使用することが可能になっている。なぜならば、酸糖液が加熱装置14よって加熱されていない段階であり、酸糖液の中には糖炭化物が析出していないので、圧送ポンプ18として固液混合のスラリーを圧送するための特殊なポンプ(例えばモーノポンプ)を使用する必要がないからである。
The pressure pump 18 is a pump for pumping the acid sugar solution stored in the storage tank 12 to the heating device 14. This pressure feed pump 18 corresponds to the “pressure feed means” in the present invention.
The pump 18 is a pump for pumping the acid sugar solution toward the heating device 14. In the present embodiment, a diaphragm pump can be used as the pumping pump 18. This is because the acid sugar liquid is not heated by the heating device 14 and no sugar carbide is precipitated in the acid sugar liquid, so that a special pump for pumping the solid-liquid mixed slurry as the pressure pump 18 is used. This is because it is not necessary to use a simple pump (for example, a Mono pump).

酸糖液を圧送するための圧送ポンプ18としては、ダイヤフラムポンプを使用することができる。なぜならば、酸糖液は糖炭化物などの固体を含んでいないので、ダイヤフラムポンプを使用した場合であっても、ポンプ内の吸込弁18aや吐出弁18bに固体が挟まることがないからである。
圧送ポンプ18としてダイヤフラムポンプを使用した場合には、例えばモーノポンプを使用した場合よりも、製作コストが極めて安価になる。また、ダイヤフラムポンプは、モーノポンプよりも汎用的であるので、消耗品などの部品の調達が容易であり、メンテナンスコストも少なくて済む。ダイヤフラムポンプを使用する場合、ダイヤフラム(隔膜)の材質としては、ゴムやPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などを採用することができる。
また、圧送ポンプ18としてダイヤフラムポンプを使用した場合には、ダイヤフラム(隔膜)の往復に伴って移送物に脈動が生じるのが通常であるが、本実施例では、配管30の途中にエアチャンバー20が設置されているので、このような移送物の脈動が吸収されるようになっている。
As the pumping pump 18 for pumping the acid sugar solution, a diaphragm pump can be used. This is because the acid sugar liquid does not contain solids such as sugar carbides, so that even when a diaphragm pump is used, no solid is caught between the suction valve 18a and the discharge valve 18b in the pump.
When a diaphragm pump is used as the pumping pump 18, the manufacturing cost is extremely low compared with, for example, a case where a mono pump is used. In addition, since the diaphragm pump is more versatile than the Mono pump, it is easy to procure parts such as consumables, and the maintenance cost can be reduced. When a diaphragm pump is used, rubber, PTFE (polytetrafluoroethylene), or the like can be used as the material of the diaphragm (diaphragm).
Further, when a diaphragm pump is used as the pressure pump 18, it is normal that pulsation is generated in the transferred material as the diaphragm (diaphragm) reciprocates. In this embodiment, the air chamber 20 is provided in the middle of the pipe 30. Is installed, so that the pulsation of such a transported material is absorbed.

加熱装置14と固液分離装置16とは、配管32によって連結されている。この配管32は、加熱装置14の上部に接続されている。加熱装置14によって酸糖液が加熱されると、加熱装置14を構成するセラミック管14aの内部では、糖炭化物が生成する。生成した糖炭化物は、配管32を通って、固液分離装置16に送り込まれる。本発明において、糖炭化物を固液分離装置16に送り込むための送り込み手段としては、圧送ポンプ18を利用することができる。すなわち、圧送ポンプ18の作動によって生じる圧力によって、加熱装置14の内部で生成した糖炭化物を固液分離装置16に送り込むことができる。糖炭化物を送り込むための送り込み手段としては、その他にも、例えば、貯水タンク24に貯留されている水が配管32の内部を流れるときの負圧を利用したり、あるいは、固液分離装置16に吸引装置を設けるなどの方法をとることもできる。   The heating device 14 and the solid-liquid separation device 16 are connected by a pipe 32. The pipe 32 is connected to the upper part of the heating device 14. When the acid sugar solution is heated by the heating device 14, sugar carbide is generated inside the ceramic tube 14 a constituting the heating device 14. The produced sugar carbide is sent to the solid-liquid separator 16 through the pipe 32. In the present invention, the pressure pump 18 can be used as a feeding means for feeding the sugar carbide into the solid-liquid separator 16. That is, the sugar carbide generated inside the heating device 14 can be fed into the solid-liquid separation device 16 by the pressure generated by the operation of the pressure pump 18. In addition, as the feeding means for feeding the sugar carbide, for example, the negative pressure when the water stored in the water storage tank 24 flows inside the pipe 32 is used, or the solid-liquid separation device 16 is used. For example, a suction device may be provided.

また、加熱装置14と固液分離装置16とを連結する配管32の途中には、貯水タンク24に貯留されている洗浄液としての水を送り込むための配管34が接続されている。また、加熱装置14と固液分離装置16とを連結する配管32の中には、配管32内を流れる水、糖炭化物、及び酸糖液を撹拌するためのインラインミキサー22が設けられている。このインラインミキサー22は、配管32の内部に設置される静止型の混合器であって、スタティックミキサーとも呼ばれるものである。このインラインミキサー22は、ポリプロピレンなどの樹脂、あるいは、ステンレスなどの金属により形成される。インラインミキサー22の形状は、特に制限するものではないが、例えばスパイラル型の羽根形状を採用することができる。   Further, a pipe 34 for feeding water as a cleaning liquid stored in the water storage tank 24 is connected in the middle of the pipe 32 connecting the heating device 14 and the solid-liquid separation device 16. An in-line mixer 22 for stirring water, sugar carbide, and acid sugar liquid flowing in the pipe 32 is provided in the pipe 32 that connects the heating device 14 and the solid-liquid separator 16. The in-line mixer 22 is a static mixer installed inside the pipe 32 and is also called a static mixer. The in-line mixer 22 is formed of a resin such as polypropylene or a metal such as stainless steel. The shape of the in-line mixer 22 is not particularly limited, but for example, a spiral blade shape can be adopted.

糖炭化物の回収装置10は、水を貯留するための貯水タンク24を備えている。この貯水タンク24は、配管34を介して、加熱装置14と固液分離装置16とを連結する配管32に接続されている。配管34は貯水タンク24の下部に接続されており、この配管34の途中には、貯水タンク24に貯留されている水を圧送するための圧送ポンプ26と、圧送ポンプ26の作動に伴う移送物の脈動を吸収するためのエアチャンバー28が設置されている。本実施例において、圧送ポンプ26には、ダイヤフラムポンプが使用されている。   The sugar carbide recovery device 10 includes a water storage tank 24 for storing water. The water storage tank 24 is connected to a pipe 32 that connects the heating device 14 and the solid-liquid separator 16 via a pipe 34. The pipe 34 is connected to the lower part of the water storage tank 24, and in the middle of the pipe 34, a pumping pump 26 for pumping the water stored in the water storage tank 24, and a transferred product accompanying the operation of the pumping pump 26. An air chamber 28 is installed to absorb the pulsation. In this embodiment, a diaphragm pump is used as the pressure pump 26.

貯水タンク24に貯留されている水は、圧送ポンプ26によって圧送されて、インラインミキサー22の入口部に送り込まれる。このインラインミキサー22の入口部では、加熱装置14からの配管32と、貯水タンク24からの配管34が合流している。加熱装置14によって加熱された酸糖液は、貯水タンク24から送り込まれる水と合流して、インラインミキサー22によって混合・撹拌される。また、加熱装置14の内部で生成した糖炭化物は、配管32に送り込まれる水とともに、固液分離装置16に送り込まれる。   The water stored in the water storage tank 24 is pumped by the pumping pump 26 and fed into the inlet portion of the in-line mixer 22. At the inlet of the in-line mixer 22, the pipe 32 from the heating device 14 and the pipe 34 from the water storage tank 24 merge. The acid sugar liquid heated by the heating device 14 joins with water fed from the water storage tank 24 and is mixed and stirred by the in-line mixer 22. Moreover, the sugar carbide produced | generated inside the heating apparatus 14 is sent into the solid-liquid separator 16 with the water sent into the piping 32. FIG.

酸糖液と水とがインラインミキサー22によって混合・撹拌されることによって、酸糖液の温度が下がるとともに、酸糖液の濃度が低下する。これにより、配管32の材質として、熱濃酸に耐えうるような特殊な材質(例えばハステロイなど)を使用する必要がなくなる。例えば、配管32の材質としては、SUS304やSUS316Lなどの通常のステンレス鋼を使用することが可能になる。   When the acid sugar solution and water are mixed and stirred by the in-line mixer 22, the temperature of the acid sugar solution is lowered and the concentration of the acid sugar solution is lowered. This eliminates the need to use a special material (such as Hastelloy) that can withstand the hot concentrated acid as the material of the pipe 32. For example, as the material of the pipe 32, normal stainless steel such as SUS304 or SUS316L can be used.

インラインミキサー22によって水と混合・撹拌された酸糖液は、固液分離装置16に送り込まれる。この固液分離装置16は、固体と液体を分離するための装置であり、例えばフィルタープレスなどの圧搾方式の固液分離装置を採用することができる。この固液分離装置16が、本発明における「分離手段」に対応している。
酸糖液に含まれる糖炭化物は、固液分離装置16によって酸糖液から分離・回収される。この回収された糖炭化物は、さまざまな用途に利用することが可能である。例えば、酸糖液から回収された糖炭化物は、活性炭の材料や、肥料の原料などに使用することが可能である。
他方で、糖炭化物が分離・回収された後の酸糖液は、回収タンク17に回収される。木質系材料に添加する酸として硫酸を用いた場合には、回収タンク17に回収される酸糖液は、糖成分が糖炭化物として分離されているので、ほとんどが希硫酸である。この回収タンク17に回収された希硫酸は、濾過・濃縮などの必要な精製工程を経た後に、木質系材料に添加して酸糖液を得るための硫酸として再利用することが可能である。
The acid sugar liquid mixed and stirred with water by the in-line mixer 22 is sent to the solid-liquid separator 16. The solid-liquid separation device 16 is a device for separating a solid and a liquid, and for example, a squeeze type solid-liquid separation device such as a filter press can be employed. This solid-liquid separation device 16 corresponds to the “separation means” in the present invention.
The sugar carbide contained in the acid sugar liquid is separated and collected from the acid sugar liquid by the solid-liquid separator 16. This recovered sugar carbide can be used for various purposes. For example, sugar carbide recovered from an acid sugar solution can be used as a material for activated carbon, a raw material for fertilizer, and the like.
On the other hand, the acid sugar solution after the sugar carbide is separated and recovered is recovered in the recovery tank 17. When sulfuric acid is used as the acid added to the woody material, most of the acid sugar liquid recovered in the recovery tank 17 is dilute sulfuric acid because the sugar component is separated as sugar carbide. The dilute sulfuric acid recovered in the recovery tank 17 can be reused as sulfuric acid for obtaining an acid sugar solution by adding to the woody material after passing through necessary purification steps such as filtration and concentration.

以上説明したように、本発明に係る糖炭化物の回収装置10は、酸糖液を圧送するための圧送ポンプ18を加熱装置14よりも上流側に設置している。したがって、圧送ポンプ18としては、固液混合のスラリーを圧送するための特殊なポンプ(モーノポンプなど)を使用する必要がなく、ダイヤフラムポンプなどの汎用性のあるポンプを使用することができる。
また、加熱装置14は、セラミック管14a及びその周囲に配置されるヒータ14bによって構成されており、セラミック管14aは縦置きに設置されているので、従来のように加熱装置を回分式のタンクなどで構成するよりも、装置全体がコンパクトになるという利点がある。
また、加熱装置14は、セラミック管14a及びその周囲に配置されるヒータ14bによって構成されているので、酸糖液を加熱する際の加熱効率が高いという特徴がある。この場合、酸糖液を撹拌して加熱効率を高める必要性が小さいので、従来のように加熱装置に攪拌機などを設置する必要がないという利点がある。
As described above, in the sugar carbide recovery device 10 according to the present invention, the pumping pump 18 for pumping the acid sugar liquid is installed upstream of the heating device 14. Therefore, it is not necessary to use a special pump (such as a Mono pump) for pumping the solid-liquid mixed slurry as the pressure feeding pump 18, and a versatile pump such as a diaphragm pump can be used.
Further, the heating device 14 is composed of a ceramic tube 14a and a heater 14b disposed around the ceramic tube 14a. Since the ceramic tube 14a is installed vertically, the heating device is used as a batch tank or the like as in the prior art. There is an advantage that the whole apparatus becomes compact rather than comprising.
Moreover, since the heating apparatus 14 is comprised by the ceramic tube 14a and the heater 14b arrange | positioned around it, there exists the characteristic that the heating efficiency at the time of heating an acid sugar liquid is high. In this case, since there is little need to stir the acid sugar solution to increase the heating efficiency, there is an advantage that it is not necessary to install a stirrer or the like in the heating device as in the conventional case.

糖炭化物の回収装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the collection | recovery apparatus of sugar carbide. 従来の糖炭化物の回収装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the collection | recovery apparatus of the conventional sugar carbide.

符号の説明Explanation of symbols

10 糖炭化物の回収装置
12 貯留タンク
14 加熱装置
14a セラミック管
14b ヒータ
16 固液分離装置
17 回収タンク
18 圧送ポンプ
20 エアチャンバー
22 インラインミキサー
24 貯水タンク
30,32,34 配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sugar carbide collection | recovery apparatus 12 Storage tank 14 Heating apparatus 14a Ceramic pipe 14b Heater 16 Solid-liquid separation apparatus 17 Recovery tank 18 Pressure pump 20 Air chamber 22 Inline mixer 24 Water storage tank 30,32,34 Piping

Claims (7)

木質系材料に含まれているセルロース成分を酸により加水分解して得られる酸糖液から、その酸糖液に溶解している糖成分を炭化して糖炭化物を回収する装置であって、
前記酸糖液を貯留しておく貯留手段と、
前記酸糖液を加熱する加熱手段と、
前記貯留手段から前記加熱手段に向けて前記酸糖液を圧送する圧送手段と、
前記加熱手段により加熱された酸糖液中に生成する糖炭化物を分離する分離手段と、を備えることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
An apparatus for recovering sugar carbide by carbonizing a sugar component dissolved in the acid sugar liquid from an acid sugar liquid obtained by hydrolyzing the cellulose component contained in the woody material with an acid,
Storage means for storing the acid sugar solution;
Heating means for heating the acid sugar solution;
A pumping means for pumping the acid sugar solution from the storage means toward the heating means;
Separation means for separating sugar carbide produced in the acid sugar liquid heated by the heating means, and a sugar carbide recovery device.
請求項1に記載の糖炭化物の回収装置であって、
前記加熱手段と前記分離手段とを連結する配管が、前記加熱手段の上部に接続されており、
前記加熱手段の内部で生成した糖炭化物を前記分離手段へ送り込むための送込み手段を有することを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
The sugar carbide recovery device according to claim 1,
A pipe connecting the heating means and the separating means is connected to the upper part of the heating means,
An apparatus for recovering sugar carbide, comprising a feeding means for feeding sugar carbide generated inside the heating means to the separation means.
請求項1または請求項2に記載の糖炭化物の回収装置であって、
前記圧送手段は、ダイヤフラム式のポンプであることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
The sugar carbide recovery device according to claim 1 or 2, wherein
The sugar carbide recovery apparatus, wherein the pumping means is a diaphragm pump.
請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の糖炭化物の回収装置であって、
前記加熱手段は、管状の縦置き型加熱炉であることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
The sugar carbide recovery device according to any one of claims 1 to 3,
The sugar carbide recovery apparatus, wherein the heating means is a tubular vertical heating furnace.
請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の糖炭化物の回収装置であって、
前記加熱手段は、セラミック管及びそのセラミック管の周囲に配置されるヒータで構成されていることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
The sugar carbide recovery device according to any one of claims 1 to 4, wherein
The sugar carbide recovery apparatus, wherein the heating means includes a ceramic tube and a heater disposed around the ceramic tube.
請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載の糖炭化物の回収装置であって、
前記加熱手段と前記分離手段とを連結する配管に、洗浄液を送り込むための配管が接続されていることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
The sugar carbide recovery device according to any one of claims 1 to 5,
A sugar carbide recovery apparatus, wherein a pipe for feeding a cleaning liquid is connected to a pipe connecting the heating means and the separation means.
請求項6に記載の糖炭化物の回収装置であって、
前記加熱手段と前記分離手段とを連結する配管の中に、インラインミキサーが設置されていることを特徴とする、糖炭化物の回収装置。
The sugar carbide recovery device according to claim 6,
An apparatus for recovering sugar carbide, wherein an in-line mixer is installed in a pipe connecting the heating means and the separation means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6028186B1 (en) * 2015-10-23 2016-11-16 村上産業株式会社 Rush charcoal, rush charcoal
WO2019111770A1 (en) * 2017-12-04 2019-06-13 農業生産法人 結・ハートプラザ株式会社 Method for producing carbon microparticles

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