SU47956A1

SU47956A1 - The method of hydrolysis of wood and other cellulose-containing materials

Info

Publication number: SU47956A1
Application number: SU174713A
Authority: SU
Inventors: Л.М. Демидчук; Л.Н. Одинцов; научно-исследовательский лесохимический институт Центральный
Original assignee: Л.М. Демидчук; Л.Н. Одинцов; научно-исследовательский лесохимический институт Центральный
Priority date: 1935-08-13
Filing date: 1935-08-13
Publication date: 1936-07-31

Description

Преимущества гидролиза древесины концентрированными.минеральными кислотами в сравнении с гидролизом разбавленными кислотами состо т, главным образом, в том, что процесс ведетс на холоду, в результате чего получаетс , почти количественный выход Сахаров,: в то вре.м как при применении разбавленных кислот гидролиз производ т при высоких температурах и давлении, вследствие чего часть Сахаров разлагаетс и выход получаетс много меньше теоретического. Кроме того, при этом способе тр ебуётс более сложна аппаратура. .The advantages of wood hydrolysis with concentrated mineral acids compared to dilute acid hydrolysis consist mainly in the fact that the process is conducted in the cold, which results in an almost quantitative yield of sugars: while using dilute acids, hydrolysis produced at high temperatures and pressures, as a result of which part of the sugars decompose and the yield is much less than the theoretical. In addition, with this method, the equipment is more complicated. .

Недостатком гидролиза целлюлрзосодержащего материала вл етс также необходимость /применени больших количеств кислоты, а отсюда и димость ее регенерации.The disadvantage of hydrolysis of cellulosic material is also the need / use of large quantities of acid, and hence the regeneration of it.

Дальнейшим затруднением при ис-г пользовании древесньгх гидролизатов, особенно дл полученн laKok ценных продуктов, как гли церин, кормовой сахар , глюкоза, вл етс то что полученн ые гидролизаты загр знены разными посторонними , веществами, перешедшимн в раствор из древесины в процессе гидролиза, как-то: смолами, дубильными веществами и пр. Кроме-того, полученные в результате гидролиза сахара глю494 ) : : A further difficulty in using wood hydrolysates, especially for the obtained valuable products such as glycerin, feed sugar, glucose, is that the hydrolysates obtained are contaminated by various extraneous substances that are transferred into the solution from the wood during hydrolysis, as - by resins, tannins, etc. Also, obtained from the hydrolysis of sugar glu494)::

коза, манноза, ксилоза ит. п. неравноценны при их дальнейшей переработке. В, то врем , как, например, глюкоза и манноза легко сбраживаютс дрожжами на спирт и глицерин, ксилоза и другие пентозы не подвергаютс сбраживанию дрожжами и ЯВ.1ЯЮТСЯ в данном про- цессе до некоторой степени ба ластом .goat, mannose, xylose it. P. are unequal in their further processing. At the same time, as, for example, glucose and mannose are easily fermented by yeast for alcohol and glycerin, xylose and other pentoses are not subject to yeast fermentation and are JV1. In this process, to some extent, the base is blasted.

При регенерации концентрированной кислоты, примен емой дл гидролиза, ее необходимо регенерировать не толь-t ко из полученного сахарного раствора, на и из лигнина, в котором она задерживаетс в значительном количестве, причем необходимо получить кислоту, обратно не только при минимальной ее потере, но и максимальной концентрации.When regenerating the concentrated acid used for hydrolysis, it needs to be regenerated not only from the obtained sugar solution, to and from the lignin, in which it is retained in a significant amount, and it is necessary to get acid, back not only with its minimum loss, but and maximum concentration.

Известно, что в то врем , как целлюлоза требует дл гидролиза относительно жестких условий, основна часть гемицеллюлоз (маннан, ,ксилан) гидро лизуетс легче. На основании этого, имеетс возможность нодвергнзпгь древесину сначала предварительному гид ролизу при более м гких услови х, с целью отделени в основном гемицеллюлоз , а вместе с ними и других ве-: ществ, как-то: смоль, дубильных вехцеств , золы и нр., но возможности не затрагива целлюлозы. После нредварительногр гидролиза древесину подвергают О1 ончательному гидролизу с целью превращени целлюлозь в глюкозу. Таким образом, получаетс два раствора: гидро изат от (предварительного гидролиза , содержащий в основном продукты бЬахйривани гемицеллюлозы, и гйдролизат от конечного гидролиза, содержащий в основном в довольно чистом виде глюкозу. Первый гидролизат можно использовать дл получени ксилозы и маннозы, из второго гидролизата можно выделить глюкозу в кристаллическом виде, оставщийс же маточный раствор подвергнуть брожению на спирт или глицерин отдельно или вместе с гидролизатом от предварительного гидролиза . Гидролизат от конечного гидролиза можно также переработать на глюкозную патоку или на глицерин, спирт и тому (Подобные продукты.It is known that while cellulose requires relatively severe conditions for hydrolysis, most hemicelluloses (mannan, xylan) are hydrolyzed more easily. Based on this, it is possible to apply wood first to preliminary hydrolysis under milder conditions, with the aim of separating mainly hemicelluloses, and with them other substances, such as pitch, tannins, ash and nr. but the possibilities are not affecting the pulp. After pre-hydrolysis, the wood is subjected to O1 continuous hydrolysis in order to convert the cellulose into glucose. Thus, two solutions are obtained: hydroisat from (pre-hydrolysis, containing mainly hemicellulose erythrocytes, and hydrolyzate from the final hydrolysis, containing mainly pure glucose. You can use the first hydrolyzate to produce xylose and mannose; from the second hydrolyzate you can isolate glucose in crystalline form, the remaining mother liquor fermented to alcohol or glycerin separately or together with the hydrolyzate from preliminary hydrolysis. Hydrolyzate from of course on hydrolysis may also be processed on a glucose syrup or glycerine, alcohol, and the (Similar products.

Извес;|гно что целлюлоза подвергаетс гидролизу только под действием сол ной кислоты, но гемицеллюлозы древесины осахар ваютС на холоду и кислотой с меньшим содержанием хлороводо}Уода , зИачит, можно подобрать сол ную кислоту такой концентрации, котора не затрагивала бы целлюлозы или затрагивала бы ее только в незначительной Степени , зато гидролизовала бы полностью или почти полиостью гемицеллюлозы , при)ем обе стадии гидролиза проходили бы на холоду и при нормальном давлении. При дтом чем больше концентраци сол ной кислоты Дл предварительного гидролиза приближаетс к концентрации кислоты, необходимой дл окончательного гидролиза , тем лучще.The weight of cellulose is hydrolyzed only by hydrochloric acid, but wood hemicellulose is saccharified in the cold and acid with a lower content of chlorine water; it is possible to choose hydrochloric acid of a concentration that would not affect the cellulose or affect it only to an insignificant degree, but would it be hydrolyzed completely or almost by the fullness of hemicellulose, when both stages of hydrolysis would take place in the cold and under normal pressure. Moreover, the greater the concentration of hydrochloric acid. For pre-hydrolysis, the acid concentration required for the final hydrolysis is closer, the better.

Процесс гидролиза провод т следующим образом. Древесину или другой це люлозосодержащий материал дроб т в опилки, толщиной не более 3 мм, длиной не более 12 мм, затем подсушивают до влажности , что необходимо в цел х избежани разбавлеии кислоты и разо1ревани массы во врем процесса гидролиза..The hydrolysis process is carried out as follows. Wood or other celosa-containing material is crushed into sawdust, no more than 3 mm thick, no more than 12 mm long, then dried to moisture, which is necessary in order to avoid dilution of the acid and heat loss during the hydrolysis process.

На подсушенные опилки или щепу действуют вначале сол ной кислотой, содержащей хлороводорода, в течение определенного времени, причем гидролизуютс почти полностью гемицеллюлозы .Dried sawdust or wood chips are initially affected by hydrochloric acid containing hydrogen chloride for a certain time, and hemicellulose is almost completely hydrolyzed.

Полученным гидролизатом, содержащим главным образом ксилозу и маннозу , действуют несколько раз на свежие опилки дл увеличени концентрации Сахаров в растворе и дл использовани гидролизующей способности кислоты дл разложени гемилцеллюлоз в свежих опилках, пока концентраци Сахаров в гидролизате не повыситс на 25/о или больше, после чего гидролизат подвергают дальнейшей обработке.The resulting hydrolyzate, containing mainly xylose and mannose, acts several times on fresh sawdust to increase the concentration of sugars in the solution and to use the hydrolyzing acid capacity to decompose hemil cellulose in fresh sawdust until the concentration of sugars in the hydrolyzate is increased by 25 / o or more, after what the hydrolyzate is subjected to further processing.

Древесину после предварительного гидролиза подвергают окончательному гидролизу с помощью концентрированной сол ной кислоты, дл чего после выпуска гидролизата предварительного гидролиза на те же опилки действуют сол ной кислотой такой концентрации, чтобы получилась концентраци хлороводорода в 40 - 410/0. Продолжительность действи кислоты на опилки. 4-6 часов. При этом гидролизуетс , главным образом, целлюлоза, переход в глюкозу. ,After preliminary hydrolysis, the wood is subjected to final hydrolysis with the help of concentrated hydrochloric acid, for which, after the release of the hydrolyzate of preliminary hydrolysis, the same sawdust is treated with hydrochloric acid of such a concentration to produce a hydrogen chloride concentration of 40 - 410/0. Duration of acid on sawdust. 4-6 hours. This mainly hydrolyzes cellulose, converting to glucose. ,

Вместо сол ной кислоты с содержанием 41% хлороводорода, дл окончательного гидролиза примен ют сол ную кислоту с меньшей концентрацией хлороводорода , но с прибавлением в качестве катализатора незначительного количества хлористого кальци или смеси хлористого кальци с хлористым цинком.Instead of hydrochloric acid with a content of 41% hydrogen chloride, for the final hydrolysis, hydrochloric acid with a lower concentration of hydrogen chloride is used, but with the addition of a small amount of calcium chloride or a mixture of calcium chloride with zinc chloride as a catalyst.

Полученным гидролизатом, содержащим , главным образом, глюкозу, действуют поворотно на опилки, прощедшие уже предварительную стадию гйд ролиза, с целью увеличени концентрации Сахаров в растворе, а также дл использовани гидролизующей способности кислоты, пока концентраци сахара в гидролизате не повыситс до 30°/о или больше.The resulting hydrolyzate, containing mainly glucose, is pivoted on sawdust, which has already passed the preliminary stage of its rolling, in order to increase the concentration of sugars in the solution, as well as to use the acid's hydrolyzing capacity, until the sugar concentration in the hydrolyzate rises to 30 ° / o. or more.

Процесс гидролиза (предварительного и конечного) можно проводить в батарее гидролизеров, смонтированной работающей по способу батареи сахарных заводов с применением лринципа противотока или же в одном гидролизере «епрерывного действи The process of hydrolysis (preliminary and final) can be carried out in a battery of hydrolyzers mounted using the method of a battery of sugar factories using the countercurrent principle or in a single “continuous action” hydrolyzer

Дл регенерации сол ной кислоты из лигнина поступают следующим образом . После спуска гидролизата в гидролизер , в котором закончилс процесс конечного осахаривани , сверху вдувают в лигнин воздух в определенномTo regenerate hydrochloric acid from lignin, proceed as follows. After the hydrolyzate is lowered into the hydrolyzer, in which the final saccharification process is completed, air is blown into the lignin from above into a certain

количестве, в зависимости от размеров гйдррл изера и количества лигнина в нем. Поступающий в гидролизер воздух увлекает значительную часть кислоты, количество котйрои зависит от количества воздуха его температуры,- Увлекаема кислота и пары хлороводорода поступают вместе с воздухом в серию закрытых сборников, соединенных между собой соответствующей коммуникацией таким образом, чтобы воздух мог проходить из одного сборника в другой . Первый из сборников пустой, два следующие содержат кислоту разных концентраций {например, концентраци кислоты в первом сборнике около 23/о, во втором-около КУ/о), в последнем сборнике находитс подкисленна вода. При прохождении через батарею сборУников из воздуха выдел етс в первом сборнике (пустом) кислота с содержанием хлороводорода до 38%, в дальнейших же сборниках задерживаетс уносимый воздухом хлороводород, увеличива концентрацию кислот в наход щихс в них кислых растворах.quantity, depending on the size of the hydrrl isera and the amount of lignin in it. The air entering the hydrolyzer draws a significant part of the acid, the amount of kotyroi depends on the amount of air, its temperature, - The entrained acid and hydrogen chloride vapors come with the air into a series of closed collections connected together by appropriate communication so that air can pass from one collection to another . The first of the collections is empty, the next two contain acid of different concentrations {for example, the concentration of acid in the first collection is about 23 / o, in the second - about KU / o), in the last collection there is acidified water. When passing through the battery, collectors are extracted from the air in the first collector (empty) acid with a hydrogen chloride content of up to 38%, while in further collections, the hydrogen chloride carried away by the air is retained, increasing the concentration of acids in the acid solutions in them.

После продувки воздухом дл окончательного устранени кислоты из лигнина производ т . фракционированное выщелачивание лцгнинарастворами сол ной кислоты разных концентраций, например, в начале рдствором, содержащим 23% хлороводорода, потом раствором, содержащим хлорово дорода. Количество отдельных растворов и скорость их пропускани при вымывании регулируют таким образом.After purging with air, the acid is finally removed from the lignin. fractionated leaching with hydrochloric acid solutions of different concentrations, for example, at the beginning of the solution containing 23% hydrogen chloride, then with a solution containing chlorine salt. The number of individual solutions and the speed of their passage through leaching are regulated in this way.

чтобы после прохождени через лигнин получить растворы с максимальной концентрацией хлороводорода при минимальном применении воды дл промывани . after passing through the lignin, to obtain solutions with a maximum concentration of hydrogen chloride with minimal use of water for washing.

После кислотной промывки лигнин выгружаетс из гидролизера и поступает на центрофугу, где добавочно отдел етс кислота и происходит окончательное промывание лигнина сначала кислотной, потом чистой водой.After acid washing, the lignin is discharged from the hydrolyzer and enters the centrifuge, where the acid is additionally separated and the final washing of the lignin occurs first with acidic, then with clean water.

Окончательна потер хлороводорода в лигнине составл ет в пересчете на сухое вещество.The final loss of hydrogen chloride in the lignin is in terms of dry matter.

Предмет изобретени .The subject matter of the invention.

Claims

1. The method of hydrolysis of wood and other cellulose-containing materials by the action of concentrated hydrochloric acid, carried out in two stages, characterized in that in the second stage the hydrolysis is carried out in the presence of (catalysts, namely calcium chloride, a mixture of calcium chloride and zinc chloride or the like salts using acid lower concentrations.

2. Acceptance of the method according to claim 1, characterized in that the regeneration of hydrochloric acid from lignin is carried out by the method of fractionated separation by leaching with acids with different content of hydrogen chloride and water with or without pre-blowing air.