RU96115272A

RU96115272A - Способ производства этанола из городских твердых отходов (варианты), способ производства этанола и способ удаления тяжелых металлов и получения глюкозы из целлюлозного компонента отходов

Info

Publication number: RU96115272A
Application number: RU96115272/13A
Authority: RU
Inventors: Роджер Чиффэло; Джордж Р. Лайтсей
Original assignee: Кэнтроулд Инвайерэнментл Систэмс Копэрейшн
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1999-01-10

Claims

1. Способ производства этанола из городских твердых отходов, отличающийся тем, что содержит следующие стадии: (а) получение городских твердых отходов: (b) удаление из отходов покрышек, крупных предметов из черных и цветных металлов, пластмассы, стекла и резины с получением целлюлозного компонента; (c) измельчение целлюлозного компонента, полученного на стадии (b); (d) обработку измельченного целлюлозного компонента, полученного на стадии (с), концентрированной серной кислотой в соотношении 1:1 по весу к твердому компоненту с получением частично гидролизованной смеси; (е) разбавление частично гидролизованной смеси, полученной на стадии (d), водой при 80-100^oС; (f) перемешивание разбавленной смеси, полученной на стадии (е), при температуре 100^oС с получением проваренного материала: . (g) удаление твердой фазы и тяжелых металлов из проваренной смеси, полученной на стадии (f), с получением фильтрата; (h) разделение фильтрата на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар; (i) концентрирование сахара в растворе до концентрации 12-14%; (j) коррекцию раствора сахара, полученного на стадии (i), до рH 6; (k) ферментирование с использованием дрожжей раствора, полученного на стадии (i), с получением бражки: и (о) выделение этанола из бражки, полученной на стадии (k).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (е) частично гидролизованную смесь, полученную на стадии (d), разбавляют водой при 80 - 100°С и получают раствор, содержащий от 4 до 6 частей воды по весу на 1 часть частично гидролизованного материала.

3. Способ производства этанола из целлюлозного компонента городских твердых отходов, отличающийся тем, что включает следующие этапы: (а) измельчение целлюлозного компонента городских твердых отходов: (b) кислотный гидролиз целлюлозного компонента стадии (а) для получения растворимого и нерастворимого компонентов: (с) разделение растворимого и нерастворимого компонентов, полученных на стадии (b); (d) разделение растворимого компонента, полученного на стадии (с), на раствор кислоты и раствор сахара с помощью непрерывной ионно-эксклюзионной хроматографии; (е) концентрирование сахара в растворе до концентрации 12-14% с помощью фильтра обратного осмоса; (f) коррекцию раствора сахара, полученного на стадии (е), аммиаком до рН 6; (g) ферментирование с помощью дрожжей раствора, полученного на стадии (f), при температуре от 25 до 36°С с получением бражки; (h) выделение дрожжей из бражки, полученной на стадии (g); (i) дистилляцию этанола из бражки, полученной на стадии (h); (j) сушку нерастворимого компонента, полученного на стадии (с); и (k) сжигание сухого нерастворимого компонента, полученного на стадии (1) в качестве топлива, дающего тепло для дистилляции этанола на стадии (i) из отфильтрованной бражки, полученной на стадии (h).

4. Способ производства этанола из городских твердых отходов, включающий следующие стадии: (а) получение городских твердых отходов: (b) удаление из отходов покрышек, крупных предметов из черных и цветных металлов, пластмассы, стекла и резины с получением целлюлозного компонента; (с) измельчение целлюлозного компонента, полученного на стадии (b); (d) обработку измельченного целлюлозного компонента разбавленной серной кислотой при температуре от 40 до 100^oС для полного растворения оставшихся тяжелых металлов и разделения на растворимый и нерастворимый компонент; (е) отделение растворимого компонента, полученного на стадии (d), от нерастворимого компонента: (f) сушку нерастворимого компонента, полученного на стадии (е); (g) обработку сухого нерастворимого компонента, полученного на стадии (f), в соотношении, примерно, 1:1 по весу с концентрированной серной кислотой для получения частично гидролизованной смеси; (h) разбавление частично гидролизованной смеси, полученной на стадии (g), водой при температуре 80-100°С; (i) перемешивание разбавленной смеси, полученной на стадии (h), при температуре 100°С с получением проваренного материала; (j) отделение твердой фазы от проваренной смеси, полученной на стадии (i), с получением фильтрата; (k) разделение фильтрата на раствор, содержащий кислоту, и раствор, содержащий сахар; (I) концентрирование сахара в растворе до концентрации 12-14%; (m) коррекцию раствора сахара со на стадии (I), до рН 6: (n) ферментирование с использованием дрожжей раствора, полученного на стадии (m), с получением бражки; и (о) выделение этанола из бражки.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что на стадии (е) растворимый компонент отделяют от нерастворимого компонента на винтовом прессе;
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что вода на стадии (h) представляет собой сточную воду или нечистоты, содержащие органический азот.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что проваренную смесь на стадии (j) фильтруют на фильтр-прессе.

8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что фильтрат на стадии (k) разделяют на раствор, содержащий сахар, и раствор, содержащий кислоту, путем непрерывной противоточной ионно-эксклюзионной хроматографии.

9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что раствор, содержащий сахар, на стадии (I) концентрируют до 12-14% с помощью фильтра обратного осмоса.

10. Способ по п. 4, отличающийся тем, что на стадии (m) раствор сахара, полученный на стадии (I), корректируют до рН 6 добавлением аммиака.

11. Способ по п. 4, отличающийся тем, что на стадии (о) дрожжи удаляют из бражки путем фильтрации до выделения спирта.

12. Способ по п. 4, отличающийся тем, что на стадии (о) этанол выделяют из бражки путем перегонки.

13. Способ по п. 4, отличающийся тем, что на стадии (h) частично гидролизованный материал, полученный на стадии (g), разбавляют водой при 80-100°С с получением раствора, содержащего от 4 до 6 частей воды на 1 часть по весу частично гидролизованного материала.

14. Способ удаления тяжелых металлов и получения глюкозы из целлюлозного компонента городских твердых отходов, отличающийся тем, что включает следующие этапы: (а) получение городских твердых отходов; (b) удаление покрышек, крупных предметов из черных и цветных металлов, пластмассы, стекла и резины из отходов с получением целлюлозного компонента; (с) измельчение целлюлозного компонента, полученного на стадии (b); (d) обработку измельченного целлюлозного компонента, полученного на стадии (с), концентрированной серной кислотой соотношении 1:1 по весу к твердому компоненту при температуре от 30 до 80°С с получением частично гидролизованной смеси; (е) разбавление частично гидролизованной смеси, полученной на стадии (d), водой при 80-100°С; (f) перемешивание разбавленной смеси, полученной на стадии (е), при 100°С с получением проваренного материала; и (g) отделение нерастворимого компонента, содержащего тяжелые металлы, от растворимого компонента, полученного на стадии (f), с получением подкисленного раствора глюкозы.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что нерастворимый компонент, полученный на стадии (g), подвергают дальнейшей обработке, включающей следующие этапы: (а) обработку нерастворимого компонента 1 до 10% раствором соли для растворения связанных тяжелых металлов; (b) отделение солевого раствора от нерастворимого компонента; и (с) обработку солевого раствора, полученного на стадии (b), известью для осаждения тяжелых металлов.

16. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что нерастворимый компонент, полученный после кислотного гидролиза, высушивают и сжигают в качестве топлива для бойлера.