Способ получения растворов моносахаридов Советский патент 1978 года по МПК C13K1/02 

1

Изобретение относится к гидролизной промышленности, а именно к способу получения растворов моносахаридов путем гидролиза растительного сырья минеральными кислотами.

Известен способ получения растворов моносахаридов путем гидролиза растительного сырья 2-9%-ной минеральной кислотой при 100-120°С в противотоке с последуюпдей ОТМЫВКОЙ полученного пеллолигнина и его гидролизом в непрерывном прямотоке: 1.

Недостатком известного способа является необходимость достаточно тонкого измельчения целлолигнина, что приводит к дополнительпым энергозатратам, возникающие затруднения по перекачке целлолигниповой пульпы в части подбора перекачивающих средств (насосов), работающих с больщим напором, певозможность сокращения жидКОСТНОГО модуля из-за резкого измельчения реологических свойств пульпы, приводящих к невозмо кпости ее перекачивания, больщая степень разрушения образовавшихся Сахаров в связи с большой концентрацией катализатора (кислоты) в реакционной массе.

Целью изобретения является упрощение процесса получения растворов моносахаридов из растительного сырья и повышение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что отмывку целлолигнина ведут минеральной КИСЛОТОЙ с концентрацией 0,5-2% в противотоке для полного извлечения Сахаров, а гидролиз целлолнгнина осуществляют водой с температурой 200-290С при давлении 16-80 атм.

При переводе целлолигнина, полученного при гидролизе растительного сырья минеральной КИСЛОТОЙ, на стадию отмывки избыток КИСЛОТЫ стекает с частичек целлолигннна н возвращается на стадию гидролиза растительного сырья, а влажный целлолигнин загружают в реактор, в который одновременно подают перегретую воду до температуры, несколько превышающей температуру реакции, с целью подогрева влажного целлолигпииа. Прн подогреве пропитанного КИСЛОТОЙ целлолигннна с помощью перегретой воды пронсходпт гидролиз целлюлозы целлолигннна и диффузия кислоты и сахара из внутренних пор частичек целлолигнина в наружную воду с понижением концентрацни кислоты к концу реакционного времени. Снижение концентрации кислоты в среде, в которую диффундирует растворенный сахар, значительно сокращаt - / 6 . f - , ет его разложение и способствуе ловы ению выхода и дoбpoкaчecтвeн ш|gfи .гиАролизатов. Пример. Гидролиз щепы березовой древесины проводят в гидролизаппарате в противотоке твердой и жидкой фаз с верхней подачей сырья. Соотношение твердой и жидкой фаз 1 : 5, т. е. на 1 т абсолютно сухой щепы задают 5 т разбавленной серной кислоты с концентрацией 1,5%. Процесс ведут при температуре 120°С, которую достигают подачей острого пара в реакционное пространство. Время гидролиза составляет 120 мин. Предгидролизат отбирают в верхней части аппарата в количестве 2,5 модулей, т. е. на 1 т перерабатываемого сырья отбирают 2,5 т предгидролизата. При этом получают концентрацию сахара в предгидролнзате, равную 10% при количественном растворении легкогидролизуемых полисахаридов. Полученный остаток древесины- целлолигнин отмывают 0,5%-ной серной кислотой с температурой 70-80°С от сахара и избытков кислоты в нижней части гидролизаппарата, так же в противотоке фаз, и перегружают его в реактор для последующего гидролиза. При этой перегрззке избыток промывной кислоты стекает с частичек целлолигнина и, возвращаясь, используется для гидролиза щепы, а целлолигнин с влажностью 65-73%, без доиолнительного измельчения, загрул ают в реактор для проведения процесса гидролиза, в который одновременно подают перегретую до 280-290°С воду. При этом влажный целлолигнин быстро нагревается до необходимой тсдмпературы реакции 228- 230°С. При указанной температуре реакции целлолигнин в прямотоке твердой и жидкой фаз, при общем гидромодуле, равном 10, выдерживаетя 200-300 с и через систему испарителей, в которых происходит ступенчатое снижение давления до атмосферного t 2 и температуры до 100°С, поступает в нейтрализатор. В нейтрализаторе пульпу обрабатывают известковым молоком до рН 4- 5 и подвергают разделению на винтовой отжимной мащине, нри этом разделении производят полную отмывку сахара от лигнина и обезвоживание лигнина до остаточной влажности 40-45%, что дает возможность сжигать его в котле-утилизаторе. Общий выход Сахаров составляет 63-65%. Предлагаемый способ дает возмол ;ность в широком диапазоне изменять жидкостной модуль для нахождения оптимальной его величины, улучшает условия проведения процесса гидролиза целлюлозы на второй стадии, когда продукты гидролиза из внутренних пор целлолигнина начинают диффундировать в окружающую воду со снижением концентрации катализатора - кислоты, упрощает подачу компонентов в зону реакции и исключает применение насосов высокого давления для перекачки пульпы. Формула изобретения Способ получения растворов моносахаридов путем гидролиза растительного сырья 2-9%-ной минеральной кислотой при 100-120°С в противотоке с последующей отмывкой полученного целлолигнина и его гидролизом в непрерывном прямотоке, отличающийся тед, что, с целью упрощения процесса и повышения вь1хода целевого продукта, отмывку целлолигпина ведут минеральной кислотой с концентрацией 0,5- 2% в противотоке для полного извлечения Сахаров, а гидролиз целлолигнина осуществляют водой с температурой 200-290°С при давлении 16-80 атм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 407873, кл. С 13К 1/02, 1971.