Kémiai katalógus Hidrolízis termelés
HIDROLIZÁLT GYÁRTÁS
HIDROLIZÁLT GYÁRTÁS. élelmiszerek, takarmányok és technikai termékek előállítása nem élelmiszer jellegű növényekből. nyersanyag-hulladék-fakitermelés, fűrészáru és fafeldolgozás (fűrészpor, kisforgács, forgács), mezőgazdasági termékek feldolgozása. kultúrák (szalma, maghéjak stb.). A hidrolízis alapja a nyersanyagok hidrolízise, melynek termékeit további kémiai és biokémiai feldolgozásnak vetik alá.
A növényi anyagok hidrolízise. A hidrolízis általában híg vagy conc. Jelenlétében fordul elő. ásványi és szerves savak, ritkábban - olyan sók, amelyek savas reakciót eredményeznek vizes oldatokban. Hidrolízise a (átalakított nyers poliszacharidok monoszacharidokká) kapott hidrolizátumok (vizes oldatokat a szerves anyagok, főleg pentózok és hexózok) és a lignin (hozam kb. 30% ITT és több per 1 tonna csontszáraz nyersanyag). Mivel a sebessége és a hidrolízis foka poliszacharidok befolyásolja a részecskeméret a nyersanyagok, azt előzetesen őrölt.
A hígított savakkal végzett hidrolízis (fő 0,4-0,7% H2S04) 120-190 ° C-on és 0,6-1,5 MPa-on végezzük. A módszer előnyei: nedves alapanyagokat lehet használni, és a reakciót a kis áramlási sebesség miatt regenerálhatjuk. Hátrányok: a hidrolízis magas hőköltsége, a monoszacharidok jelentős csökkenése a reakciózónában való bomlása miatt, a hidrolizátum melléktermékeinek szennyezése, ami minőségüket csökkenti. Mindazonáltal a folyamat egyszerűsége meghatározta ennek a módszernek az intenzív fejlődését, amely a legfontosabb a Szovjetunió hidrolízis iparában.
A koncentrált savakkal (főleg 30-41% HCI és 70-80% H2S04) végzett hidrolízis a 60 ° C és az atm. nagy mennyiségű monoszacharidot és néhány szennyeződést tartalmazó hidrolizátum előállítására. Ebben a folyamatban azonban meg kell szárítani a növényt. nyersanyagokat, regenerálja a savakat és szűk anyagokat használ a berendezés korrózióvédelme érdekében.
A hidrolízis körülményeit és az ebben az esetben kialakult termékek összetételét nagymértékben meghatározza a növény jelenléte. Két poliszacharid frakció anyaga - könnyen hidrolizálható (hemicellulóz) és alig hidrolizálható (cellulóz és hemicellulózok kis része); A hidrolízis sebessége több százszor kisebb. A növekvő hőmérséklet és a savkoncentráció növekedésével nő a poliszacharidok hidrolízisének sebessége.
Hidrolízist termesztenek. nyersanyagot elkerülhetetlenül bomlása kíséri monoszacharidok, amelyek akkor képződnek, amikor a nem kívánt melléktermékek - furfurol és hidroxi-metil-, viszont pusztuló képződése levulinsav és a hangyasav. A mono-szacharidok bomlási sebessége növekvő hőmérséklet mellett növekszik. Azonban, a függőség az állandók nyers hidrolízis sebessége (kg), és bomlás a monoszacharidok (kp) eltér a hőmérséklet: minél magasabb a hőmérséklet, annál több a hidrolízis bomlás előleget. A szilárd maradékot hidrolízis után (lignin) tartalmaz továbbá lignin, reagálatlan poliszacharidok.
A folyamat módja (hőmérséklet, koncentráció, időtartam) úgy van megválasztva. hogy a poliszacharidok hidrolízisének mértéke kb. 90%. Ha optimális. a monoszacharidok hozama 46-50%.
A könnyen hidrolizálható poliszacharidok hidrolizálását rendszeresen egy lépésben végezzük. Az alapanyag hidrolízisének és a monoszacharidok bomlásának magas aránya miatt termésük közel áll a mennyiségihez. A kevéssé hidrolizálható poliszacharidok hidrolízisében (az említett állandók közel állnak egymáshoz) a monoszacharidok bomlási foka jelentősen megnő. Ezért a max. Az egylépéses eljárásban kapott hozam nem haladja meg a poliszacharidok kezdeti tartalmának 50% -át. A monoszacharidok hozamának növekedését az 1926-28-ban javasolt ún. Perkolációs hidrolízis alkalmazásával érhetjük el, és az ipari termelésben a Szovjetunióban végezzük. (1935). A módszer lényege a savas oldat folyamatos szűrése a növényen keresztül. anyag egyszeri. a hidrolizátum kiválasztása. Ebben az esetben ez az oldat nem csak katalizátorként szolgál, hanem egy monoszacharid kivonószerre is, amelyet folyamatosan kivonunk a reakciógömbből. A szilárd fázist rendszeresen feltöltik a gépbe.
Hidrolízise hemicellulózok (hidrolízise pentóz) és perkolációs hidrolízis trudnogidrolizuemyh poliszacharidok (hexóz hidrolízis) hajtjuk végre gidrolizapparatah - függőleges hengeres. gömb alakú acéltartályok. felső (nyersanyagok betöltése) és kúp alakú. alacsonyabb (a hidrolitikus lignin kibocsátására) a nyakon. A reaktor belsejéből saválló nem fémes béléssel van ellátva. anyagok, és azon kívül szigetelt. A készülék fel van szerelve öntöző- és szűrőberendezésekkel, amelyek lehetővé teszik max. a savszűrés sebességét és növeli termelékenységét.
A hidrolízis során a poliszacharidok átjutnak az oldatba, ami a reakció végéig átlagosan 70% -kal és egyidejűleg csökkenti a nyersanyag tömegét. a szilárd fázis összenyomódása. Ez megnehezíti a perkolációs hidrolízist, mivel a hidraulikus nyomás növekedéséhez vezet. az anyagréteg ellenállását és a savszűrési sebesség megfelelő csökkenését. A készülék kapacitásának teljesebb kihasználása, valamint termelékenységének növelése a nyersanyagok folyamatos betöltésével, a főzési sav adagolásával, a hidrolizálás kiválasztásával és a lignin kirakodásával érhető el.
Hidrolízis termékek feldolgozása. Elõnyösen a hidrolizátumokból nyerhetõk: a monoszacharidok - az élelmiszer glükóz és a technika - kristályosodása. xilóz, hidrogénezése monoszacharidok, többértékű alkoholok (xilitol pentózok, szorbit és mannit - hexózok), hidrogenolízissel spirtovglitserin ezeket, etilén-glikol, propilén-glikol; pentóz és hexóz dehidratálása - a furfurol és levulinsav; oxidáció - szerves sav (glükonsav, trihidroxi-glutaróz stb.); mikrobiológiai kezelést (fermentáció, aerob tenyésztés) -etil és butil-alkoholok, takarmány élesztő, és az antibiotikumok.
A hidrolitikus ligninből nyerhető: pirolízis - aktív szén, fa gyanta; kémiai feldolgozás - aktivált lignin, oxálsav stb .; vízkezelés - töltőanyagok polimer anyagokhoz; hőkezelés-száraz lignin, amelyet üzemanyagként használnak (lásd még a lignint).
A Szovjetunióban és néhány más. Országok (Magyarország, Bulgária, Lengyelország, Csehszlovákia, Kína, Egyesült Államok, Franciaország, Olaszország, Japán, Finnország) a fő funkciója a hidrolitikus PROIZVODSTVAp. a következő profilok: élesztő, alkohol-élesztő, furfurol-élesztő, xilóz-élesztő.
Élesztő és alkohol-élesztőgyártás. Az alapanyag az élesztő termelési keményfa (gazdag pentozánokat) és tűlevelű, hogy egy alkohol-ecetes - puhafa, amely uralja geksozany. A monoszacharidok biokémiai feldolgozásának céltermékei - etilalkohol és takarmányélesztő; ahol az összes termelés az élesztő A hidrolízis során a monoszacharidok (hexózok és pentózok) feldolgozott élesztőben, mint az alkohol-termelő élesztők nyert hexóz alkohol, és a maradék monoszacharidok (pentózok a fő) használjuk az élesztő növekedését.
A hidrolizátum előállítására szolgáló technológia a következő műveletekből áll: a H2S04 nyersanyagok impregnálása. a fűtési gőzt a pentóz hidrolízis, eltávolítását a reaktor levegő és illékony (az úgynevezett öblítés), perkolációs, a vizes mosás, összenyomás és kisütés hidrolitikus lignin. Ha a tisztításhoz a szűrési maradékot a folyékony fázis révén hidroiizáiható anyagot folytatódik, hanem arra szolgál, savas vízzel, amely kivonatok található a pórusok kapillárisok a nyers lignin, sav és monoszacharidok. A pentóz-hidrolizátumot két vagy három lépésben lehűtik egymás után csatlakoztatott elpárologtatókban. A nyomás ezeken belül egyik fázisról a másikra csökken; az utolsó berendezésből a hidrolizátum az atmoszférában hagyja. nyomás kb. 100 ° C Párok hidrolizátum táplálják a hőcserélők kondenzációs és fűtés a víz fog hidrolízis. A törést a kondenzátumból desztillációval eltávolítjuk (lásd alább).
Az eljárás paraméterei: hőmérséklet 120-150 ° C (hidrolízise pentóz), és 150-190 ° C (hexóz hidrolízis) reakcióidő - több órán át (attól függően, hogy térfogata gidrolizapparata-oldatot és a szűrési ráta keresztül a nyers anyag). Max összegyűjtött folyadék a perkolációs hidrolízis, úgynevezett expressz hidraulikai kibocsátó hidrolizátum - térfogatának tömege arányát betöltjük a reaktorba a csontszáraz nyersanyag. Optim. A hidrolízis üzemmódokat 12-16 m 3 / t hidraulikus modul jellemzi.
Hexóz hidrolizátum, mielőtt felvisszük egy biokémiai feldolgozása először elkészíti a szennyeződések eltávolítására bennük. Legutóbbi vagy nem használt mikroorganizmusok által - gyártók etanol és takarmány élesztő, vagy gátolják azok képesek élni (dextrinek - termékek A poliszacharidok parciális hidrolízisére, szuszpendált szilárd anyagok - szemcsés lignin és gyantás termékek aldegidyfurfurol, hidroxi-metil-, formaldehid, vegyületet lignohumic komplex kolloid anyagok, bizonyos szerves savak ). Előállítás hidrolizátum többlépcsős: inverzió (hidrolízis) a dextrinek monoszacharidok (áztatás ATM nyomáson és 100 ° C-on és nyomás alatt, hogy 0,1 MPa magasabb hőmérsékleten.) A spec. berendezés semlegesítés Ca-hidroxid és ammónia víz pH 4,0-5,6, tisztítása szuszpendált részecskék az ülepítő tankok és tőlük káros szennyezéseket koagulációs való lehűtés után 33-37 ° C-on, aktív szén adszorpciós és levegős tisztítását.
Az alkohol-élesztő-termelésben a feldolgozásba belépő hidrolizátumot sertésnek nevezik. A készítményben lévő monoszacharidokat (hexózokat) különböző élesztő fajok fermentálják. Az 1-2% etil-alkoholt tartalmazó termék (sör) helyreigazítással koncentrálódik. A 94-96% -os alkoholtartalom 150-180 liter (lásd még: etil-alkohol).
A hidrolizátum, amely magában foglalja a pentóz és a szerves sav alkoholos fermentációját (az ún. Bard) nem emészthető, a takarmányélesztőre irányul. Tiszta élesztőtermelés esetén az összes kapott hidrolizátumot élesztő művelésére használják, amelynek hozama 220 kg-ig terjed (lásd még Élesztő takarmányt is).
Furfural-élesztő termelés. A furfurol előállítására két módszert alkalmaznak: közvetlenül és a hidrolizátumok önpárologtató frakciójának gőzéből. Az első módszer abban áll, impregnálás és az öntözés pentozánok alapanyagokból sav (kukoricacső, zab, gyapot és rizs csuhé, napraforgó maghéj, lombos) a melegítéssel 160-170 ° C, és az azt követő gőz megtisztítja azokat 2-3 órán át. ilyen körülmények között, tartalmazza a nyers anyagot hidrolizálja hemicellulóz pentóz, amely azután dehidratálással a katalizátorok jelenlétében (savak) alakítjuk furfurol. Ez utóbbit vízgőzzel keverjük össze a kondenzációs rendszerbe. A furfural folyamatos kiválasztása a reakciózónában csökkenti a bomlás mértékét. A kondenzátum 3-4% furfurolt és 1-2% szerves savakat tartalmaz. A maradékot desztilláció után a furfurol (tsellolignin) vetjük alá, perkolációs képződése hexóz-hidrolizátum, ahonnan takarmánytermesztési élesztő.
A második módszer, hogy készítsen furfurol-alkohol-élesztő gyárak, kitermelése ez desztillációval (mennyiségben 0,2-0,4%) a kondenzátum-frakciót samoispareniya pentóz hidrolizátum. Az árucikk-furfurolt mindkét módszerrel helyesbítéssel állítják elő. A furfurol kimenete az első módszerrel 60-100 kg, a második 5-6 kg.
Xilóz és élesztőgyártás. A xilóz előállításához nyersanyagként patkányokat használnak. hulladék (zabpehely és vattahéj, kukoricacsíra), amelyben a pentozánok (xilán) túlsúlyban vannak, és min. az ásványi és szerves szennyeződések mennyisége. Ezek eltávolítása érdekében a nyersanyagot, amelyet előzőleg savval impregnáltak, forró vízzel kezelnek. A folyamatot két lépésben végezzük. Az első perkolációnál a pentóz hidrolízisét 140 ° C-on hajtjuk végre, amely kizárja a cellulóz hidrolízisét. Újrahasznosítás magában foglalja a világitó hidrolizátuma aktívszénnel, szuszpendált szilárd anyagok leválasztása, amelyet ülepítéssel és szűréssel, és az inverzió az ioncserélő tisztítási ásványi és szerves szennyeződéseket, az oldat bepárlása és izoláljuk xilóz kristályosítással (300 kg). majd a xilóz hidrogénezésével kristályos anyagot kapunk. xilitol (legfeljebb 125 kg). A második lépésben a hidrolízis után keletkező maradékot - a cellolignint ugyanúgy dolgozzák fel, mint a furfurol előállítását. Lásd még: Dendrokémia.
Kémiai enciklopédia. 1. kötet >> A cikkek listájához