PL31392B1

PL31392B1 -

Info

Publication number: PL31392B1
Application number: PL31392A
Authority: PL
Filing date: 1939-03-08
Publication date: 1943-02-27

Description

Wiadomo, ze dzieki hydrolizie celulozy oraz wszelkich substancji drewniastych otrzymac mozna roztwory cukru, stosowane do róznego rodzaju fermentacji.Sposoby, które dotychczas proponowano i stosowano podzielic mozna na dwie róz¬ niace sie grupy, z tych w jednej stosuje sie rozcienczone roztwory kwasów mineral¬ nych, najczesciej kwasu siarkowego, siar¬ kawego, solnego, przy wspóldzialaniu wy¬ sokich cisnien i temperatur, w drugiej zas grupie stosuje sie kwas solny silnie stezo¬ ny lub stezony kwas siarkowy.Obydwa sposoby stosowano w róznych warunkach w róznych postepowaniach, jednakze nie byly one pozbawione trud¬ nosci i niedogodnosci wynikajacych z ma¬ lej wydajnosci oraz wysokich kosztów pro¬ dukcji.Latwo jest oczywiscie wyliczyc z naste¬ pujacego wzoru: n CetfioOs + (n — l) H2O = CeffisOe, ze z 100 czesci wagowych wolnej celulozy lub celulozy zawartej w odpowiednim ma¬ teriale direwniastym, otrzymac mozna 111 czesci waigowych cukrów nadajacych sie do fermentacji. Wiadomo równiez, ze wydaj¬ nosc przy róznych sposobach w obydwóch grupach w laboratorium, a szczególnie w urzadzeniach przemyslowych rózni sie znacznie od wymienionych wyników, a to nie biorac pod uwage dodatkowych ilosci,zdatnych do fermentacji, cukrów z pento- zanów.W sposobach stosujacych rozcienczone kwasy oraz wysokie cisnienia i temperatu¬ ry, pokazna ilosc-wytworzonego przez scu- krzenie cukru ulega zniszczeniu z powodu wysokiej temperatury lub w niektórych przypadkach staje sie nieuzyteczna z po¬ wodu jednoczesnego tworzenia sie fenoli, furluroli itd., które sa trujace dla enzymów.Ulepszeniem w stosowaniu tego sposobu, poslugujacego sie rozcienczonymi kwasami, byl sposób Scholler-Thornesch'a, wedlug którego material celulozowy umieszcza sie w odpowiednim, autoklawie, przez który przeplywa roztwór kwasu w temperaturze Okolo 180° C.Koirzysci tego sposobu, który pozwalal na stale usuwanie produktów scukrzania z pod dzialania wysokiej temperatury, byly znaczne. Sposobem Schellera zwiekszono normalnie wydajnosc z 20 na 24 litry alko¬ holu (gdy roztwór, który otrzymano, pod¬ daje sie fermentacji alkoholowej)' na kazde 100 kg suchego materialu-drzewnego.Taka wydajnosc jest jednakze znacznie nizsza od wydajnosci teoretycznej, która przecietnie wynosi ponad 35 litrów alko¬ holu; poza tym wymieniony sposób nie jest pozbawiony trudnosci z powodu potrzeb¬ nych urzadzen, wytrzymalych na cisnienie i temperatury. Poza tym otrzymuje sie w tym przypadku roztwory za bardzo rozcien¬ czone, które wymagaja wielkich ilosci pali¬ wa celem oddestylowania z nich alkoholu oraz urzadzen o znacznych rozmiarach ce¬ lem przeprowadzenia fermentacji.Sposób oparty na stosowaniu kwasów stezonych, pomimo ze daje wieksze wydaj¬ nosci nie zostal szerzej zastosowany z po¬ wodu drogich kwasoodpornych metali spe¬ cjalnych, potrzebnych do wykonania urza¬ dzenia, jak równiez z powodu trudnosci ekonomicznych i technicznych.Stosujac stezony kwas solny, stwierdzo¬ no, ze najmniejsze stezenie potrzebne, do osiagniecia wysokiego stopnia scukrzenia odpowiada 40 — 42%-owemu kwasu solne¬ mu, gdyz kwas solny o normalnym stezeniu wykazal mala aktywnosc, wzglednie w ogóle jej nie wykazal. To postepowanie zostalo przeprowadzone przez Bergius'a w urza¬ dzeniu obecnie stosowanym, w którym wy¬ dajnosc na kazde 100 kg suchego materialu drzewnego wynosi 60 kg cukru, przy czym z tej ilosci tylko dwie trzecie zamienic moz^ na na alkohol.Wykonywanie sposobu Bergius'a jest jednakze kosztowne, wymaga obszernych urzadzen oraz nastrecza trudnosci (np, wskutek potrzeby stosowania kwasu solne¬ go o odpowiednim stezeniu przy uzyciu zamknietych naczyn dzialajacych pod wy¬ sokim cisnieniem). Poza tym samo odzyski¬ wanie kwasu nastrecza trudnosci i koszta.Sposoby, wedlug których stosuje sie kwas siarikowy stezony do mniej wiecej 72%, sa nieekonomiczne, gdyz doswiadczenia wykazaly ze kwas o wiekszym stezeniu niszczy celuloze, zweglajac ja, podczas gdy stezenia mniejsze od 72°/o daja mniejsze wydajnosci.Wedlug wynalazku niniejszego stosuje sie kwas siankowy, lecz dazy do ustalenia najkorzystniejszych warunków potrzebnych do zmniejszenia do minimum zapotrzebo¬ wania tego kwasu.Wedlug wynalazku postepowanie roz- dzTelonona dwa okresy. Przede wszystkim rozbija sie polisacharydy przez oddzielenie od materialu drewniastego cukrów, hemi- celulozy oraz zwykle wszystkich skladni¬ ków (wraz z tymi, które sa szkodliwe), któ¬ re mozna predko i latwo uwodnic i oddzie¬ lic pirzez dzialania ciepla pod umiarkowa¬ nym cisnieniem i w umiarkowanej tempera¬ turze.Pozostalosc otrzymana w dzialaniu po¬ przednim miesza sie nastepnie z kwasem siarkowym o stezeniu wiekszym anizeli 72°/o w odpowiednich warunkach, zabezpie¬ czajacych celuloze przed zniszczeniem. — 2 —Przyklad. I. 100 kg suchego pylu drzew¬ nego, wiórów drzewnych lub slomy itd. poddiaje sie pierwszemu scukrzaniu w auto¬ klawie z roztworem rozcienczonego kwasu siarkowego (0,5 — 5 % H2SO4) w tempe¬ raturze od 135 — 150° C w ciagu pól godzi¬ ny. Uzyskany roztwór po usunieciu z niego substancji trujacych jak furfurolu, fenolów oraz innych olejów eterycznych usuwanych od czasu do czasu z autoklawu przez desty- lacje z para wodna przesacza sie i odpro¬ wadza celem fermentacji. Stala pozostalosc miesza sie za pomoca odpowiednich mie¬ szadel mechanicznych z 60 100 kg stezo¬ nego kwaisu siarkowegoi 72<)/o-go, zabezpie¬ czajac utworzona papke przed rozgrzaniem sie przez przebiegajaca reakcje albo dzia¬ lajac wolno kwasem wzglednie odpowiednio chlodizac, a nastepnie rozciencza sie woda, dizieki czemu z calkowitej ilosci celulozy zawartej w materiale wyjsciowym uzyskuje sie znaczna wydajnosc cukru nadajacego sie do fermentacji.W okresie wstepnego cieplnego trakto¬ wania wraz z rozcienczonym kwasem sto¬ sowac mozna kwasne roztwory sluzace do plólkania ligniny, oczywiscie o ile lignina zostala odpowiednio plókana.Postepowanie wyzej wymienione jest korzystniejsze gdy jest latwo odzyskac na koncu czesc uzytego kwasu.Takie odzyskanie kwasu jest mozliwe dzieki temu, ze kwas siarkowy w pozosta¬ losci po scukrzeniu znajduje sie w postaci gipsu zmieszanego z lignina, a mieszanina ta, gdy sie ja poddaje kalcynowaniu w wy¬ sokich temperaturach, rozklada sie wytwa¬ rzajac bezwodnik siarkawy, który moze byc uzywany do odtworzenia kwasu siarkowego i wapna, przy czym obydwie te substancje sa uzywane w dalszych okresach postepo¬ wania, podczas gdy sama lignina tworzy paliwo potrzebne do przeprowadzania dzia¬ lan, do których mozna ewentualnie dodac inne drobne ilosci odpadków palnych Wzglednie wegla.O ile jest to pozadane do masy zawiera¬ jacej lignine i gips mozna dodac drobnych ilosci glinki celem obnizenia temperatury reakcji i zastapienia wapna cementem klin¬ kierowym.Przyklad II. Jezeli scukrzenie zostalo ukonczone dodaje sie wapna w postaci mle¬ ka wapiennego o stezeniu 20°/o i calosc poddaje sie hydrolizie ogrzewajac ja do 100° C. Gdy zajdzie zupelna hydroliza ma¬ se zobojetnia sie i (iltruje. Pozostalosc skladajaca sie z gipsu i ligniny, do której dodaje sie 3°/o glinki, ogrzewa sie w piecu do 1 300° C celem odzyskania bezwodnika siarkowego i wapna, które powracaja po¬ nownie do obiegu.Postepowanie mozna przeprowadzic w poziomym piecu dzwonowym, wzglednie w piecu obrotowym. PL

Claims

Zastrzezenia patentów e. 1. Sposób scukrzania celulozy przez dzialanie na materialy zawierajace celuloze kwasem siarkowym o stezeniu przekracza¬ jacym 70%, znamienny tym, ze material drewniasty poddaje sie wstepnemu trak¬ towaniu rozcienczonym kwasem siarkowym o stezeniu 0,5 — 5% (135° — 150° C) w autoklawie, przy czym uzyskana mase na¬ stepnie przesacza sie i traktuje na zimno kwasem siarkowym o stezeniu 72°/o i po¬ wyzej.
2. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze podczas dzialania w podwyzszonej temperaturze stosuje sie roztwory kwasów pochodzace z postepowan w niskiej tempe¬ raturze.
3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2» zna¬ mienny tym, ze wszystkie substancje ujaw¬ niajace trujace dzialanie na enzymy usuwa sie z roztworu przez destylacje z para wodna wytworzona podczas przeprowadza¬ nia postepowania na goraco.
4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tym, ze gips i mieszanine ligniny, — 3 -otrzymana jako pozostalosc kalcynuje sie w wysokiej temperaturze, przy czym rege¬ neruje sie kwas i wapno.
5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze mieszanine ligniny kalcynuje sie z glinka dodana w takich ilosciach, iz wy¬ twarza sie cement klinkierowy.
6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tym, ze zawarta w mieszaninie li¬ gnine czesciowo lub calkowicie oddziela sie przed kalcynowaniem, przy czym zastepu¬ je sie ja innym materialem palnym. Mario Giordani Pietro Leone Zastepca: inz. F. Winnicki rzecznik patentowy Staatsdruckerei Warscliau — Nr. 11182-43. PL