Способ ингибирования процесса карамелизации при гидролизе древесины

 

Использование: в области гидролизных производств, а именно в устранении процесса карамелизации при гидролизе древесины. Сущность изобретения заключается в добавлении к щепе перед гидролизом порошкообразного карбамида при расходе 0,5 - 2,0% от веса абс. сухой щепы. 1 табл.

Изобретение относится к области гидролизных производств, а именно к ингибированию процесса карамелизации при гидролизе древесины.

Известен способ очистки гидролизных аппаратов от карамели путем обработки 10%-ным раствором гидроксида натрия при повышенных температурах с последующим механическим удалением нерастворившегося остатка [1]. Недостатками известного способа являются снижение производительности гидролизных аппаратов, использование дорогостоящего реагента, осложнение экологической обстановки и использование ручного труда в агрессивных средах.

Известен способ устранения процесса карамелизации, заключающийся в том, что процесс гидролиза проводят с добавлением осветленного гидролизата активного ила [2] - прототип.

К основным недостаткам известного способа относятся введение дополнительных процессов гидролиза и осветления гидролизата активного ила. Активный ил биологической очистки сточных вод предприятий ЦБП содержит соли тяжелых металлов, которые переходят в гидролизат и могут накапливаться в продуктах дальнейшей биохимической переработки [3]. Кроме того, остаток после гидролиза активного ила требует утилизации, что осложняет экологическую обстановку.

Целью изобретения является упрощение процесса устранения карамелизации при гидролизе древесины.

В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.

К существенным признакам изобретения относится следующее: перед подачей на гидролиз кислоты к щепе, загруженной в гидролизатор, добавляют порошкообразный карбамид при расходе 0,5 -2,0% от веса щепы (абсолютно сухой). Далее процесс гидролиза ведут по установленному регламенту.

Возможность исключения карамелизации с использованием карбамида установлена как новый процесс взаимодействия продуктов деструкции углеводов в процессе гидролиза и образующегося фурфурола с карбамидом, ингибирующий их полимеризацию и осмоление. Продукты деструкции углеводов и фурфурол при повышенных температурах взаимодействуют с карбамидом, что предотвращает их дальнейшее окисление и полимеризацию. Поскольку карамель, как установлено, состоит из мелкодисперсного лигнина, связанного продуктами осмоления и полимеризации выше названных соединений, добавки карбамида предотвращают цементирование и осаждение на стенках гидролизных аппаратов, т.е. карамелизацию.

Способ осуществляется следующим образом.

К щепе, загруженной в гидролизатор, добавляют порошкообразный карбамид при расходе 0,5 - 2,0% от веса абс. сухой щепы, затем подают кислоту и процесс гидролиза ведут по существующему регламенту.

Лабораторные исследования проводили в гидролизных аппаратах емкостью 0,5 л. В качестве объекта исследований были использованы опилки размером 1 - 2 мм, загрузка составляла 0,2 кг на абс. сухое вещество. Концентрация серной кислоты 0,52%: , объем 0,2 л. Добавки карбамида производились в автоклав после загрузки опилок до подачи кислоты. Температура гидролиза 180^oC, время 3 ч. После окончания гидролиза и охлаждения аппарата содержимое переносили в стакан емкостью 1 л, добавляли 0,5 л дистиллированной воды. Суспензию тщательно размешивали механической мешалкой, отстаивали в течение 30 мин и сливали водный слой (0,4 л). Взвешенные частицы, представляющие карамель, центрифугировали и взвешивали. Результаты приведены в таблице.

Как видно из результатов лабораторных исследований, минимальной концентрацией добавляемого карбамида является 0,5%, максимальной - 2%. Снижение добавки карбамида ниже 0,5% не дает значительного эффекта. Добавки карбамида более 2% приводят к неоправданному его перерасходу. Промышленные испытания проведены при расходе карбамида около 1%.

Формула изобретения

Способ ингибирования процесса карамелизации при гидролизе древесины, включающий добавление ингибитора к древесной щепе, поступающей на гидролиз, отличающийся тем, что в качестве ингибитора используют порошкообразный карбамид при расходе 0,5 - 2,0% от массы абсолютно сухой щепы.

РИСУНКИ

Рисунок 1