ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осахаривание древесины из "Основы технологии органических веществ" Осахаривание древесины в большом масштабе экономически целесообразно лишь в том случае, если в качестве исходного сырья используются древесные отходы. Отходы лесопильных заводов и столярного производства (опилки, стружка, кусковые отходы) составляют не менее 25% обрабатываемой древесины. Фактически отходов, вероятно, еще больше. Сбор и транспортирование древесных отходов, занимающих много места, несомненно, связаны со значительными трудностями, тем более, что крупные лесопильные заводы расположены в районах с мало развитой промышленностью. Из многочисленных мастерских и предприятий с небольшим количеством отходов их, пожалуй, не стоит собирать. Однако имеются области, в которых можно организовать сбор древесных отходов и транспортировать их на заводы, где производится осахаривание древесины. К сожалению, это до сих пор осуществляется в очень ограниченном масштабе, тогда как, по имеющимся данным, получаемые продукты осахаривания являются самым дешевым сырьем (кроме мелассы и сульфитных щелоков) для дальнейшей переработки на продукты брожения. [c.316] Таким образом, выявилась возможность экономично регенерировать соляную кислоту выпариванием в вакууме. На опытной установке был проведен также гидролиз древесины плавиковой кислотой. Этот метод, разработанный Фреденхагеном и Хельферихом, был проверен в Оппау. Однако оказалось, что в крупных агрегатах не удается отвести тепло, выделяющееся из древесной массы. Шлубах и Дарбовен пытались обойти это затруднение, применяя индифферентные органические растворители, которые должны были играть роль теплоносителей, отводящих тепло реакции. Однако в промышленном масштабе этот процесс также не удалось осуществить. [c.317] До настоящего времени в промышленности осуществлены три метода метод, применявшийся во время первой мировой войны, метод Бергиуса—Рейнау и метод Шоллера в различных вариантах. Так называемый военный метод, по которому процесс ведут в автоклаве с разбавленной соляной кислотой, оказался совершенно неэкономичным, и завод, работавший по этому методу, был закрыт в 1919 г. Поэтому сложилось мнение, что осахаривание древесины разбавленными кислотами неэкономично. Следует учитывать, что при осахаривании древесины, наряду с гидролизом, происходит образование сахаридов (реверсия). [c.317] Как и при действии плавиковой кислоты, в процессе гидролиза древесины сверхконцентрированной соляной кислотой (40%-ной) выделяется большое количество тепла (около 36 кал на 1 г древесины) дополнительное количество тепла выделяется также и вследствие разбавления соляной кислоты водой, содержащейся в древесине. В лабораторных условиях отвод этого тепла путем теплообмена с окружающей средой не представляет трудностей. Но при работе на крупных установках температура сухой целлюлозы, являющейся плохим проводником тепла, значительно возрастает. Такое повышение температуры, приводящее к потерям сахара, может быть предотвращено только применением сравнительно больших количеств жидкости, служащей термическим буфером . Это связано, однако, с необходимостью циркуляции сравнительно больших количеств концентрированной соляной кислоты, которую приходится регенерировать вакуум-перегонкой. Преимуществом этого метода является возможность вести процесс при атмосферном давлении и комнатной температуре. [c.317] На рис. 86 приведена упрощенная схема осахаривания по методу Бергиуса—Рейнау, на которой показаны все основные элементы процесса, в связи с чем мы не будем их подробно описывать. [c.318] Из испарителя выходят пары 50%-ной соляной кислоты. Охлаждая пары, из них осаждают 30%-ную водную кислоту, которая снова поступает в первый испаритель. Выходящий из холодильника хлористый водород поглощается (при охлаждении рассолом) водой, взятой в таком количестве, чтобы образовался 41%-ный (рабочий) раствор кислоты. Раствор СаО.з ( —50 о-ный) концентрируется во второй камере испарителя до содержания 64% хлористого кальция. [c.319] Экстракцию твердых веществ растворителями проводят в экстракционной батарее по принципу противотока, периодически заполняя и разгружая каждый экстрактор. По методу Бергиуса—Рейнау гидролиз древесины концентрированной соляной кислотой проводится в диффузионной батарее. В таких диффузорах можно также экстрагировать свекловичную стружку горячей водой, масличные плоды—органическими растворителями, дубильное корье и измельченную дубильную древесину—водой, лекарственное сырье—спиртом и т. д. В этом случае последовательно включают большое число экстракторов, в которых на сетках или на фильтровальной ткани находится экстрагируемое измельченное вещество и через которые последовательно протекает растворитель. [c.319] В процессе переработки растворитель (если это не вода) следует регенерировать по возможности без потерь. Высокая концентрация раствора достигается при использовании принципа противотока. Для этого экстракторы включают таким образом, чтобы новая порция загружаемого вещества всегда вступала в соприкосновение с наиболее насыщенным экстрактом, а наиболее обработанное экстрагентом вещество—со свежим растворителем. Такой способ включения экстракционной батареи показан на рис. 87. Батарея состоит из четырех экстракторов. На практике батареи состоят из 6—8 и более последовательно включенных экстракторов. [c.319] Схема экстракционной (диффузионной) батареи (противоточная экстракция) для экстрагирования твердых веществ растворителями 7-/1 —экстракторы У—/2—краны /3—подогреватель. [c.320] Если вместо воды применяют другой растворитель, после завершения экстракции его отгоняют из экстракта, большей частью с паром. Для этого в экстракторах имеется паропровод и они могут быть соединены с холодильником, к которому при мыкает водоотделитель. Регенерированный растворитель соеди няется С выделенным из экстракта и снова направляется в батарею В качестве органических растворителей большей частью при меняют бензин, бензол (ядовит), эфир, этиловый спирт, ацетон трихлорэтилен, четыреххлористый углерод, хлористый метилен хлористый этилен. [c.320] Для обработки больших количеств вещества, например масличных семян, применяют также непрерывный процесс экстракции (см. главу XII, стр. 399). Экстрактор имеет форму сообщающихся трубок, экстрагируемая масса перемещается при помощи двух вертикальных шнеков. [c.320] Эти успехи были достигнуты р на основании следующих наблю-дений. При обычном нагревании древесины в автоклаве с разбавленной кислотой наряду сосаха-риванием происходит интенсивное разложение сахара, а также неполное извлечение лигнина. [c.321] Динамика процесса осахаривания в закрытом автоклаве показана на рис. 88 (кривай /). [c.321] Оказывается, что при 170° наивысшая концентрация сахара (около 33%) достигается приблизительно через час. Затем, в результате разложения сахара, его концентрация постепенно снижается, чем и объясняется низкий выход по старому военному способу. [c.321] Если же вести осахаривание перколяционным способом, т. е. пропускать кислоту через древесину под давлением и непрерывно удалять сахарный раствор, выход значительно увеличивается (кривая 2 процесса перколяционного осахаривания). Процесс завершается при 170° в течение 6 час. Выход сахара несколько превышает 80%. Кривая 3 отражает течение процесса идеального осахаривания со 100%-ньш выходом, который пока не достигнут, так как даже при перколяционном осахаривании неизбежно некоторое разложение сахара. [c.321] Константа разложения сахара т —7, КинД нтрация водородных юнов/1=0,102. [c.321] На рис. 89 показана схема установки для осахаривания древесины по методу Шоллера. [c.321] В результате осахаривания получается 3,5—4%-ный раствор сахара, который может быть непосредственно переработан на спирт или дрожжи из него можно получить также глюкозу в чистом виде. Выход сахара составляет 50—55% от сухого веса древесины. [c.322] Его можно выделить фракционной перегонкой из конденсата паров, образовавшихся при дросселировании. [c.322] Вернуться к основной статье