Спирт з тирси в домашніх умовах. Виробництво етилового спирту з деревини

Тирса – цінна сировина для виробництва різних спиртів, які можна використовувати як паливо.

На такому біопаливі можуть працювати:

  • автомобільні та мотоциклетні бензинові двигуни;
  • електрогенератори;
  • господарська бензинова техніка

Основна проблема, яку доводиться долати при виготовленні біопалива з тирси – це гідроліз, тобто перетворення целюлози на глюкозу.

Основа у целюлози та глюкози одна – вуглеводні. Але для перетворення однієї речовини на іншу необхідні різні фізичні та хімічні процеси.

Основні технології для перетворення тирси в глюкозу можна поділити на два типи:

  • промислові, що вимагають складного обладнання та дорогих інгредієнтів;
  • домашні, які вимагають якогось складного устаткування.

Незалежно від способу гідролізу, тирсу необхідно максимально подрібнити. Для цього застосовують різні дробарки.

Чим менший розміртирси, тим більш ефективнимбуде розкладання деревини на цукор та інші компоненти.

Знайти докладнішу інформацію про обладнання для подрібнення тирси ви зможете тут: . Жодної іншої підготовки тирса не вимагають.

Промисловий спосіб

Тирса засипають у вертикальний бункер, потім заливають розчином сірчаної кислоти(40 %) у співвідношенні 1:1 за масою і, закривши герметично, нагрівають до температури 200-250 градусів.

У такому стані тирсу тримають 60-80 хвилин, постійно перемішуючи.

За цей час проходить процес гідролізу та целюлозу, вбираючи воду, розпадається на глюкозу та інші складові.

Отримана в результаті цієї операції речовина проціджують, отримуючи суміш розчину глюкози із сірчаною кислотою.

Очищену рідину зливають в окрему ємність і змішують з крейдою, який нейтралізує кислоту.

Потім усі відфільтровують та отримують:

  • отруйні відходи;
  • розчин глюкози.

Нестачацього методу в:

  • високі вимоги до матеріалу, з якого виготовлено обладнання;
  • великі витрати на регенерацію кислоти,

тому широкого поширення не отримав.

Існує і менш затратний метод, В якому використовують розчин сірчаної кислоти міцністю 0,5-1%.

Однак для ефективного гідролізу необхідні:

  • високий тиск (10-15 атмосфер);
  • нагрівання до 160-190 градусів.

Час протікання процесу 70-90 хвилин.

Обладнання для такого процесу можна виготовити з менш дорогих матеріалів, адже настільки розбавлений розчин кислоти менш агресивний, ніж той, який застосовують у наведеному вище методі.

А тиск у 15 атмосфер не є небезпечнимнавіть для звичайного хімічного обладнання, адже багато процесів також відбуваються за високого тиску.

Для обох методів застосовують сталеві ємності, що герметично закриваються.об'ємом до 70 м³, викладені зсередини кислототривкою цеглою або плиткою.

Таке футерування захищає метал від контакту з кислотою.

Нагрівають вміст ємностей, подаючи в них розпечену пару.

Зверху встановлюють клапан спуску, який налаштовують на необхідний тиск. Тому надлишки пари виходять в атмосферу. Решта пар створює необхідний тиск.

В обох методах задіяно один і той же хімічний процес. Під впливом сірчаної кислоти целюлоза (C6H10O5)n вбирає воду H2O і перетворюється на глюкозу nC6H12O6, тобто суміш різних цукрів.

Після очищення цю глюкозу використовують не тільки для отримання біопалива, а й для виробництва:

  • питного та технічного спирту;
  • цукру;
  • метанолу.

Обидва методи дозволяють переробляти деревину будь-яких порід, тому є універсальними.

Як побічний продукт переробки тирси в спирт отримують лігнін - речовина, що склеює:

  • пелети;
  • брикети.

Тому лігнін можна продавати підприємствам та підприємцям, які займаються виробництвом пелет та брикетів з відходів деревини.

Ще один побічний продукт гідролізу – фурфурол.Це масляниста рідина, ефективний антисептик для обробки деревини.

Фурфурол також застосовують для:

  • очищення нафти;
  • очищення рослинної олії;
  • виробництва пластмас;
  • створення протигрибкових ліків

У процесі обробки тирси кислотою виділяються отруйні газитому:

  • все обладнання необхідно монтувати в цеху, що провітрюється;
  • працівники повинні одягати захисні окуляри та респіратори.

Вихід глюкози за масою становить 40–60 % від ваги тирси, але з урахуванням великої кількості води та домішок вага продукту в кілька разів більша за вихідну вагу сировини.

Зайву воду буде видалено в процесі перегонки.

Крім лігніну побічними продуктами обох процесів є:

  • алебастр;
  • скипидар,

які можна продати, отримавши якийсь прибуток.

Очищення розчину глюкози

Очищення проводять у кілька етапів:

  1. Механічна очищенняза допомогою сепаратора видаляє із розчину лігнін.
  2. Обробкакрейдовим молоком нейтралізує кислоту.
  3. Відстоюваннярозділяє продукт на рідкий розчин глюкози та карбонати, які потім використовують для одержання алебастру.

Ось описаний технологічний цикл переробки деревини на гідролізному заводі у місті Тавда (Свердловська Область).

Домашній спосіб

Цей спосіб простіше,Проте займає середньому 2 року. Тирса насипають великою купою і рясно поливають водою, після чого:

  • накривають чимось;
  • залишають пріти.

Температура всередині купи піднімається і починається процес гідролізу, внаслідок якого целюлоза перетворюється на глюкозуВи можете використовувати для бродіння.

Мінус цього методув тому, що при низькій температурі активність процесу гідролізу знижується, а при негативній повністю припиняється.

Тому такий метод ефективний лише у теплих регіонах.

Крім того, велика ймовірність переродження процесу гідролізу в гниття, через що вийде не глюкоза, а мул, а вся целюлоза перетвориться на:

  • вуглекислий газ;
  • невелика кількість метану.

Іноді в будинках будують установки, подібні до промислових. . Їх виготовляють із нержавіючої сталі, яка без наслідків витримує вплив слабкого розчину сірчаної кислоти.

Нагрівають вмісттаких апаратів за допомогою:

  • відкритого вогню (вогнище);
  • змійовика з нержавіючої сталі з розжареним повітрям або парою, що циркулює по ньому.

Закачуючи в ємність пар чи повітря та відстежуючи показання манометра, регулюють тиск у ємності. Процес гідролізу починається при тиску 5 атмосфер, але найефективніше протікає при тиску 7-10 атмосфер.

Потім так само, як і при промисловому виробництві:

  • очищають розчин від лігніну;
  • обробляють за допомогою крейди.

Після цього розчин глюкози відстоюють і зброджують із додаванням дріжджів.

Бродіння та перегонка

Для бродіння розчин глюкози додають звичайні дріжджі,які активізують процес бродіння.

Цю технологію використовують як на підприємствах, так і при отриманні спирту з тирси в домашніх умовах.

Час бродіння 5-15 днів, залежно від:

  • температури повітря;
  • породи деревини.

Процес бродіння контролюють за кількістю утворення бульбашок вуглекислого газу.

Під час бродіння відбувається такий хімічний процес – глюкоза nC6H12O6 розпадається на:

  • вуглекислий газ (2CO2);
  • спирт (2C2H5OH).

Після закінчення бродіння матеріал піддають перегонці- нагрівання до температури 70-80 градусів і охолодження пари, що відходить.

За такої температури з розчину випаровуються:

  • спирти;
  • ефіри,

а вода та водорозчинні домішки залишаються.

  • охолодження пари;
  • конденсації спирту

використовують змійовик,занурений у холодну воду або холодним повітрям, що охолоджується.

Для збільшення фортеціготового продукту його переганяють ще 2-4 рази, поступово знижуючи температуру до 50-55 градусів.

Фортеця отриманого продукту визначають за допомогою спиртометра,який оцінює питому щільність речовини.

Як біопаливо можна використовувати продукт перегонки з міцністю не менше 80%. У менш міцному продукті дуже багато води, тому техніка працюватиме на ньому неефективно.

Хоча спирт, отриманий з тирси, дуже схожий на самогон, його не можна використовувати для питтячерез великий вміст метанолу, який є сильною отрутою. Крім того, велика кількість сивушних олій псує смак готового продукту.

Щоб очистити від метанолу, необхідно:

  • першу перегонку проводити за нормальної температури 60 градусів;
  • злити перші 10% отриманого продукту.

Після перегонки залишаються:

  • важкі фракції скипидару;
  • дріжджова маса, Яку можна використовувати як для зброджування наступної партії глюкози, так і для отримання кормових дріжджів.

Вони більш поживні та корисні, ніж зерно будь-яких злакових культур, тому їх охоче купують фермерські господарства, що розводять велику і дрібну худобу.

Застосування біопалива

Порівняно з бензином біопаливо (спирт, отриманий з перероблених відходів) має як переваги, так і недоліки.

Ось основні переваги:

  • високе (105-113) октанове число;
  • менша температура горіння;
  • відсутність сірки;
  • нижча ціна.

Завдяки високому октановому числу можна збільшити ступінь стиснення, підвищивши потужність та економічність мотора.

Найменша температура згоряння:

  • збільшує термін службиклапанів та поршнів;
  • знижує нагрівання двигунау режимі максимальної потужності.

Завдяки відсутності сірки, біопаливо не забруднює повітряі не скорочує термін служби моторної оліїадже оксид сірки окислює масло, погіршуючи його характеристики та знижуючи ресурс.

Завдяки значно менш високій ціні (якщо не брати до уваги акцизи), біопаливо серйозно економить сімейний бюджет.

Є у біопалива та недоліки:

  • агресивність по відношенню до гумових деталей;
  • низьке масове співвідношення паливо/повітря (1:9);
  • слабка випаровуваність.

Біопаливо ушкоджує гумові ущільнювачіТому під час переробки двигуна для роботи на спирту всі гумові ущільнювачі змінюють на поліуретанові деталі.

Через менше співвідношення паливо-повітря для нормальної роботи на біопаливі необхідна переналаштування паливної системи,тобто встановлення жиклерів більшого перерізу в карбюратор або перепрошивка інжекторного контролера.

Через слабку випаровуваність утруднений пуск холодного двигуназа температури нижче плюс 10 градусів.

Щоб вирішити цю проблему, біопаливо розбавляють бензином у співвідношенні 7:1 чи 8:1.

Для роботи на суміші бензину та біопалива у співвідношенні 1:1 жодної переробки двигуна не потрібно.

Якщо ж спирту буде більше, то бажано:

  • замінити усі гумові ущільнювачі на поліуретанові;
  • прошліфувати головку блоку циліндрів.

Шліфування необхідне для збільшення ступеня стиснення, що дозволить реалізувати більш високе октанове число. Без такої ситуації двигун буде втрачати в потужності при додаванні в бензин спирту.

Якщо біопаливо використовують для електрогенераторів або побутових бензинових приладів, то бажана заміна гумових деталей на поліуретанові.

У таких пристроях можна обійтися без шліфування головки, тому що невелика втрата потужності компенсується збільшенням подачі палива. Крім того, знадобиться переналаштування карбюратора або інжектора, це зможе зробити будь-який спеціаліст з паливних систем.

Докладніше про застосування біопалива та переробку двигунів для роботи на ньому читайте в цій статті (Застосування біопалива).

Відео на тему

Про те, як зробити спирт з тирси, ви можете побачити в цьому відео:

Висновки

Виробництво спирту з тирси – складний процесякий включає в себе масу операцій.

Якщо є дешева або безкоштовна тирса, то, заливаючи біопаливо в бак свого автомобіля, ви серйозно заощадите, адже його виробництво обходиться помітно дешевше за бензин.

Тепер ви знаєте, як отримати спирт з тирси, що використовується як біопаливо і як це можна зробити в домашніх умовах.

Крім того, ви дізналися про побічні продукти, які виникають у процесі переробки тирси в біопаливо Ці продукти також можна продати, отримавши нехай і невелику, але все ж таки вигоду.

Завдяки цьому бізнес з виробництва біопалива з тирси стає дуже вигіднимособливо якщо використовувати паливо для власного транспорту і не сплачувати акцизний збір на продаж спирту.

Вконтакте

Ви в лісі... Навколо тісняться товсті та тонкі стовбури дерев. Для хіміка всі вони складаються з того самого матеріалу - деревини, основною частиною якої є органічна речовина - клітковина (C 6 H 10 O 5) х. Клітковина утворює стінки клітин рослин, т. е. їх механічний скелет; досить чисту ми її маємо у волокнах бавовняного паперу та льону; у деревах вона зустрічається завжди разом з іншими речовинами, найчастіше з лігніном, майже такого ж хімічного складу, але має інші властивості. Елементарна формула клітковини C 6 H 10 O 5 збігається з формулою крохмалю, буряковий цукор має формулу C 12 H 2 2O 11 . Відношення числа атомів водню до атомів кисню в цих формулах таке ж, як і у воді: 2:1. Тому ці та їм подібні речовини в 1844 р. були названі «вуглеводами», тобто речовинами, що хіба що (але не насправді) складаються з вуглецю і води.

Вуглевод клітковина має велику молекулярну вагу. Молекули її представляють довгі ланцюги, складені з окремих ланок. На відміну від білих зерен крохмалю, клітковина представляє міцні нитки та волокна. Це різним, тепер точно встановленим, структурним будовою молекул крохмалю і клітковини. Чиста клітковина у техніці зветься целюлозою.

У 1811 р. академік Кірхгоф зробив важливе відкриття. Він узяв звичайний крохмаль, отриманий з картоплі, і подіяв на нього розбавленою сірчаною кислотою. Під дією H 2 SO 4 стався гідролізкрохмалю і він перетворився на цукор:

Ця реакція мала важливе практичного значення. На ній засновано крохмало-паточне виробництво.

Але ж клітковина має ту саму емпіричну формулу, що й крохмаль! Значить, із неї теж можна отримати цукор.

Справді, в 1819 р. було вперше здійснено і оцукрювання клітковини за допомогою розведеної сірчаної кислоти. Для цих цілей можна застосовувати концентровану кислоту; Російський хімік Фогель у 1822 р. отримав цукор зі звичайного паперу, діючи на нього 87-відсотковим розчином H 2 SO 4 .

Наприкінці ХІХ ст. отримання цукру та спирту з дерева почало цікавити вже й інженерів-практиків. Нині спирт із целюлози одержують у заводських масштабах. Спосіб, відкритий у пробірці вченого, стад здійснюватиметься у великих сталевих апаратах інженера.

Відвідаємо гідролізний завод... У величезні варильні котли (перколятори) завантажують тирсу, стружки або тріску. Це - відходи лісопильних чи деревообробних підприємств. Раніше ці цінні відходи спалювалися або просто викидалися на звалище. Через перколятори безперервним струмом проходить слабкий (0,2-0,6%) розчин мінеральної кислоти (найчастіше сірчаної). Довго тримати одну й ту саму кислоту в апараті не можна: цукор, що міститься в ній, отриманий з деревини, легко руйнується. У перколяторах тиск 8-10 ат, а температура 170-185 °. За цих умов гідроліз целюлози йде значно краще, ніж за звичайних умов, коли процес дуже скрутний. З перколяторів одержують розчин, що містить близько 4% цукру. Вихід цукристих речовин при гідролізі досягає 85% теоретично можливого (за рівнянням реакції).

Рис. 8. Наочна схема отримання гідролізного спирту із деревини.

Для Радянського Союзу, що має неозорі лісові масиви і синтетичного каучуку, що неухильно розвиває промисловість, отримання спирту з деревини становить особливий інтерес. Ще 1934 р. XVII з'їзд ВКП(б) ухвалив всіляко розвивати виробництво спирту з тирси та відходів паперової промисловості. Перші радянські гідролізно-спиртові заводи почали регулярно працювати з 1938 р. За роки другої та третьої п'ятирічок у нас були побудовані та пущені заводи з вироблення гідролізного спирту – спирту з деревини. Цей спирт нині все у великих кількостях переробляється на синтетичний каучук. Це - спирт із нехарчової сировини. Кожен мільйон літрів гідролізного етилового спирту звільняє для харчування близько 3 тис. тонн хліба або 10 тис. тонн картоплі та, отже, близько 600 га посівної площі. Для отримання цієї кількості гідролізного спирту потрібно 10 тис. тонн тирси з 45-відсотковою вологістю, що може дати протягом року роботи один лісопильний завод середньої продуктивності.

Як з тирси отримувати спирт чи інше рідке паливо?

  1. у Німеччині наприкінці 2світ. війни всі танки їздили на синтетич. паливі з тирси. а на спирті машини в Бразилії дуже їздять, 20% машин там на спирту. так що і справді, можна скористатися бродінням, перегнати і отримати спирт і буде вам авто
    може бути, можна і метан за допомогою бактерій отримати? тоді ще краще
  2. Поділюсь досвідом, так і бути! Втім, береш 1КГ. тирси деревної або ін. дуже ретельно сушиш, потім додаєш в колбу або ще щось через холодильник (там буде сублімація) електроліт (сірчану кислоту) 1/3 об'єму.. Раджу, в Лабтеху купити холодильник 450 і не паритися. нагріваєш, дотемператури 150 градусів, і отримуєш Метиловий Спирт, і там же його ефіри та ін. ГАРЮЧІ продукти реакції. рідина може бути різних кольорів. але зазвичай блакитнувата, легколетюча. Так, готуватимеш не забудь додати шматочки Корунду (оксид алюмінію), - це каталізатор. як тільки, рідина в посудині або колбі почорніє, до впізнання, змінюй і заливай наступну порцію. з 1 кг отримаєш десь 470мл. спирту, а всього 700 із чимось. Роби це у відкритій місцевості, що добре провітрюється і вдалині від їжі. Так, маску і респіратор не забудь. Чорну (відпрацьовану) рідину проціди, і верхній шар після просушування дуже добре горить. це теж додай у паливо.
  3. З хвойних порід – погано. Зазвичай гідролізний спирт одержують із листяних. Тут, власне, два варіанти та обидва практично не реалізовані в домашніх умовах. А горілка-табуретування за великим рахунком — жарт, тому що виробництво неефективне і вживання кінцевого продукту може бути небезпечним для здоров'я. Перший варіант. Потрібно скласти тирсу в досить велику купу на вулиці, намочити водою і залишити на пару років (саме два роки або більше). У центрі купи поселяться анаеробні мікроорганізми, які поступово здійснюватимуть розпад целюлози до мономерів (цукорів), які можна збродити. Далі - як звичайний самогон. Або другий варіант, який реалізується у промисловості. Тирса варять зі слабким розчином сірчаної кислоти при підвищеному тиску. В цьому випадку гідроліз целюлози здійснюється за кілька годин. Далі – перегонка як завжди.
    Якщо розглядати не тільки етиловий спирт, то можна піти іншим путмом, але він, знову ж таки, практично не реалізуємо в домашніх умовах. Це - суха перегонка тирси. Сир необхідно нагріти в герметичній ємності до 800-900 град. і збирати гази, що виходять. При охолодженні цих газів конденсується креозот (основний продукт), метанол та оцтова кислота. Гази - суміш різноманітних вуглеводнів. Залишок - деревне вугілля. Саме таке вугілля у промисловості називають деревним, а не з багаття. Він раніше застосовувався у металургії замість коксу. Після додаткової обробки отримують активоване вугілля. Креозот — смола, якою смолить шпали та телеграфні стовпи. Газ можна використати як звичайний природний. Тепер рідини. Метиловий, або деревний спирт, відганяють з рідини при температурі до 75 град. Може зійти за паливо, але вихід малий і він дуже отруйний. Далі оцтова кислота. При нейтралізації вапном виходить ацетат кальцію, або, як раніше його називали, сірий деревооцтовий порошок. За його прожарювання виходить ацетон — чим паливо? Щоправда, зараз ацетон одержують повністю синтетичним путмом.
    Ніби нічого не забув. Ну що, коли відкриваємо креозотову лавку?
  4. "А якби горілку гнати не з тирси, то че б нам було, з п'яти пляшок?" (В.С. Висоцький)
  5. зброджування цукристих речовин. наприклад, целюлоза. Тільки прискорення потрібен фермент-дріжджі. а з приводу метилового спирту .... ну взагалі при малих дозах, він смертельно небезпечний.
  6. сублімацією.
  7. Треба целюлозу перебродити, потім перегнати

Гідроліз полісахаридів рослинної тканини у холодній воді практично не спостерігається. У разі підвищення температури води вище 100° гідроліз полісахаридів протікає, але настільки повільно, що практичного значення такий процес не має. Задовільні результати виходять лише при застосуванні каталізаторів, з яких виробниче значення мають лише сильні мінеральні кислоти: сірчана та рідше соляна. Чим вище концентрація сильної кислоти в розчині та температура реакції, тим швидше протікає гідроліз полісахаридів до моносахаридів. Однак присутність таких каталізаторів має і негативну сторону, оскільки вони одночасно з реакцією гідролізу полісахаридів прискорюють реакції розпаду моносахаридів, відповідно знижуючи цим їх вихід.

При розпаді гексоз у цих умовах спочатку утворюється окси - метилфурфурол, який швидко розкладається далі з утворенням кінцевих продуктів: левулінової та мурашиної кислот. Пентози у умовах перетворюються на фурфурол.

У зв'язку з цим, щоб отримати з полісахаридів рослинної тканини моносахариди, необхідно забезпечити найбільш сприятливі умови для реакції гідролізу і максимально скоротити можливості подальшого розпаду моносахаридів, що утворюються.

У цьому полягає завдання, яке вирішують дослідники та виробничники при виборі оптимальних режимів гідролізу.

З великої кількості можливих варіантів концентрації кислоти та температури реакції в даний час практично застосовуються тільки два: гідроліз розбавленими кислотами та гідроліз концентрованими кислотами. При гідролізі розведеними кислотами температура реакції зазвичай становить 160-190° і концентрація каталізатора у водному розчині коливається від 03 до 07% (H2S04, НС1).

Реакцію проводять у автоклавах під тиском 10-15 атм.При гідроліз концентрованими кислотами концентрація сірчаної кислоти зазвичай становить 70-80%, а соляної 37-42%. Температура реакції у умовах 15-40°.

Зменшити втрати моносахаридів легше при гідроліз концентрованими кислотами, внаслідок чого вихід цукру при цьому методі може досягати майже теоретично можливого, т. е. 650-750 кгз 1 табсолютно сухої рослинної сировини.

При гідролізі розведеними кислотами знизити втрати моносахаридів внаслідок їхнього розкладання значно важче і тому практично вихід моносахаридів у цьому випадку зазвичай не перевищує 450-500 кг з 1 г сухої сировини.

Зважаючи на малі втрати цукру при гідролізі концентрованими кислотами одержувані водні розчини моносахаридів - гідролізати відрізняються підвищеною чистотою, що має велике значення при їх подальшій переробці.

Серйозним недоліком методів гідролізу концентрованими кислотами до останнього часу була велика витрата мінеральної кислоти на тонну одержуваного цукру, що призводило до необхідності регенерації частини кислоти або використання її в інших виробництвах; це ускладнювало та подорожчало будівництво та експлуатацію таких заводів.

Великі проблеми виникали також під час добору для апаратури матеріалів, стійких у агресивних середовищах. З цієї причини основна маса гідролізних заводів, що діють в даний час, була побудована за методом гідролізу розведеною сірчаною кислотою.

Перший досвідчений гідролізно-спиртовий завод у СРСР був пущений у січні 1934 р. в м. Череповці. Вихідні показники та технічний проект цього заводу були розроблені кафедрою гідролізних виробництв Ленінградської лісотехнічної академії у 1931 –1933 роках. На основі даних експлуатації дослідного заводу було розпочато будівництво в СРСР промислових гід - роликово-спиртових заводів. Перший промисловий гідролізно - спиртовий завод був пущений в Ленінграді в грудні 1935 р. Після цього заводом у період 1936-1938 рр. . увійшли в дію Бобруйский, Хорський та Архангельський гідролізно-спиртові заводи. Під час Другої світової війни і після неї було збудовано багато великих заводів у Сибіру та на Уралі. Наразі проектна потужність цих заводів у результаті вдосконалення технології перекрита у 1,5-2 рази.

Основною сировиною для цих заводів є хвойна деревина у вигляді тирси та тріски, що надходить із сусідніх лісопильних заводів, де її одержують шляхом подрібнення в рубальних машинах відходів лісопиляння - горбиля та рейки. В окремих випадках подрібнюють хвойні дрова.

Схема отримання моносахаридів таких заводах представлена ​​на рис. 76.

Подрібнена хвойна деревина зі складу сировини транспортером 1 надходить у напрямну воронку 2 і далі в горло-

Провину гідролізапарата 3. Це вертикальний сталевий циліндр із верхнім та нижнім конусами та горловинами. Внутрішню поверхню такого гідролізапаратупокривають кислототривкими керамічними або графітовими плитками або цеглою, укріпленим на шарі бетону товщиною 80-100 мм.Шви між плитками заповнюються кислототривкою замазкою. Верхня та нижня горловини гідролізапарату з внутрішньої сторони захищені від дії гарячої розведеної сірчаної кислоти шаром кислототривкої бронзи. Корисний об'єм таких гідролізаппа - ратов зазвичай становить 30-37 At3, але іноді застосовуються також гідролізапарати об'ємом 18, 50 і 70 м3.Внутрішній діаметр таких гідролізапаратів становить близько 1,5, а висота 7-13 м. У верхній конус гідролізапарату під час гідролізу по трубі 5 подається нагріта до 160-200° розведена сірчана кислота.

У нижньому конусі встановлено фільтр 4 для відбору одержаного гідролізату. Гідроліз у таких апаратах проводиться періодично.

Як зазначалося вище, гідролізапарат завантажують подрібненою сировиною через напрямну воронку. При завантаженні сировини через трубу 5 надходить нагріта до 70-90° розведена сірчана кислота, яка змочує сировину, сприяючи її ущільненню. При такому методі завантаження в 1 м3гідролізапарату міститься близько 135 кгтирси або 145-155 кгТріски, у перерахунку на абсолютно суху деревину. Після закінчення завантаження вміст гідролізапарата підігрівається гострим паром, що надходить у нижній конус його. Як тільки буде досягнута температура 150-170°, гідролізапарат по трубі 5 починає надходити 0,5-0,7'%-пая сірчана кислота, нагріта до 170-200°. гідролізат, Що Одночасно утворюється, через фільтр 4 починає виводитися у випарник б. Реакція гідролізу в гідролізапараті продовжується від 1 до 3 годин. Чим коротший час гідролізу, тим вище температура та тиск у гідролізапараті.

У процесі гідролізу полісахариди деревини переходять у відповідні моносахариди, що розчиняються у гарячій розведеній кислоті. Для запобігання цих моносахаридів від розкладання при високій температурі гідролізат, що їх містить, безперервно протягом усього варіння виводять через фільтр 4 І швидко охолоджують у випарнику 6. Так як за умовами процесу гідролізується рослинна сировина. в гідролізапарат" весь час має бути залито рідиною, заданий рівень е підтримується гарячою кислотою, що надходить по трубі 5,

Такий метод роботи зветься перколяція. Чим швидше йде перколяція, тобто чим швидше через гідролізапарат протікає гаряча кислота, тим швидше утворюється цукор виводиться з реакційного простору і тим менше він розкладається. З іншого боку, чим швидше йде перколяція, тим більше витрачається на варіння гарячої кислоти і тим менше виходить концентрація цукру в гідролізаті і більше витрата пари і кислоти на варіння.

Практично для отримання досить високих виходів цукру (при економічно прийнятній концентрації його в гідролізаті) доводиться вибирати деякі середні умови пер-коляції. Зазвичай зупиняються на виході цукру в 45-50% від ваги абсолютно сухої деревини при концентрації цукру в гідролізаті 3,5-3,7%. м3гідролізату на 1 табсолютно сухої деревини, завантаженої в гідролізапарат. Кількість гідролізату, що відбирається за варіння на кожну тонну сировини, що гідролізується, називають гідромодулем витікання, і він є одним з основних показників застосованого на заводі режиму гідролізу.

У процесі перколяції між верхньою і нижньою горловинами гідролізапарата виникає деяка різниця тисків, що сприяє стиску сировини в міру розчинення полісахаридів, що містяться в ньому.

Стиснення сировини призводить до того, що в кінці варіння лігнін, що залишається нерозчиненим, займає обсяг близько 25% початкового обсягу сировини. Оскільки за умов реакції рідина повинна покривати сировину, рівень її в процесі варіння відповідно знижується. Контроль за рівнем рідини в процесі варіння здійснюється за допомогою вагоміру 30, показує зміна сумарної ваги сировини та рідини в гідроліз - апараті.

Після закінчення варіння в апараті залишається лігнін, що містить 1 кгсухої речовини 3 кгрозведеної сірчаної кислоти, на-^ грітий до 180-190°.

З гідролізапарату лігнін вивантажують у циклон 22 по тру^ бе 21. Для цієї мети швидко відкривають клапан 20, що з'єднує внутрішній простір гідролізапарату з циклоном 22. Завдяки швидкому зниженню тиску між шматочками лігніну перегріта вода, що міститься в ньому, миттєво закипає, утворюючи великі об'єми пари. Останній рве лігнін і захоплює його у вигляді суспензії по трубі 21 у циклон 22. Труба 21 підходить до циклону по дотичній, завдяки чому струмінь пари з лігніном, вриваючись у циклон, рухається вздовж стінок, здійснюючи обертальний рух. Лігнін відцентрової силою відкидається до бокових стінок і, втрачаючи швидкість, падає на дно циклону. Звільнена від лігніну пара через центральну трубу 23 викидається у повітря.

Циклон 22 зазвичай являє собою вертикальний сталевий циліндр об'ємом близько 100 м3,з боковими дверцятами 31 і мішалкою, що обертається 25, яка допомагає при вивантаженні лігніну з дна циклону на стрічковий або скребковий транспортер 24.

Для запобігання корозії внутрішня поверхня циклонів іноді захищається шаром кислототривкого бетону Як уже вказувалося вище, в процесі перколяції у верхній конус гідролізапарату подається нагріта розведена сірчана кислота. Її готують шляхом змішування в кислототривкому змішувачі. 17 перегрітої води, що подається по трубі 28, з холодною концентрованою сірчаною кислотою, що надходить із мірного бачка 19 через поршневий кислотний насос 18.

Оскільки холодна концентрована сірчана кислота слабо корродує залізо та чавун, ці метали широко використовують для виготовлення баків, насосів та трубопроводів, призначених для її зберігання та транспортування до змішувача. Аналогічні матеріали застосовують і для підведення перегрітої йоди до змішувача. Для захисту стінок змішувача від корозії Застосовують фосфористу бронзу, графіт або пластичну масу - фторопласт 4. Останні два використовуються для внутрішнього футерування змішувачів і дають найкращі результати.

Готовий гндролізат з гідролізапарату надходить у випарник 6 високого тиску. Це - сталева посудина, що працює під тиском і футерована всередині керамічними плитками, як і гідролізапарат. У верхній частині випарника ємністю 6-8 ж3 є кришка. У випарнику підтримується тиск на 4-5 атмнижче, ніж у гідролізапараті. Завдяки цьому гідролізат, що потрапляє в нього, миттєво закипає, частково випаровуючись, і охолоджується до 130-140°. Пар, що утворюється, відокремлюється від крапель гідролізату і по трубі. 10 надходить у решефер (теплообмінник) 11, де конденсується. Частково охолоджений гідролізат із випарника 6 по трубі 7 надходить у випарник 8 низького тиску, де охолоджується до 105-110° в результаті закипання при нижчому тиску, зазвичай не перевищує однієї атмосфери. Пар по трубі, що утворюється в цьому випарнику 14 подається до другого решефера 13, де також конденсується. Конденсати з решеферів 11 та 13містять 0,2-0,3% фурфуролу та використовуються для його виділення на спеціальних установках, які будуть розглянуті нижче.

Тепло, що міститься в парі, що виходить із випарників 6 і 8, використовується для нагрівання води, що надходить у змішувач 17. Для цього з бака 16 оборотної води насосом 1ЬТеплу воду, отриману з відділення ректифікації гідролізного заводу, подають у решефер низького тиску 13, де вона нагрівається з 60-80 ° до 100-110 °. Потім по трубі 12 підігріта вода проходить решефер високого тиску 11, де пором при температурі 130-140 ° підігрівається до 120-130 °. Далі температуру води підвищують до 180-200 ° у водогрійній колоні 27. Остання є вертикальним сталевим циліндром з дном і верхньою кришкою, розрахованими на робочий тиск 13-15 атм.

Пар у водогрійну колонку подають вертикальною трубою 26, на кінці якої укріплено 30 горизонтальних дисків 2Ь.Пар із труби 26 проходить через щілини між окремими дисками колону, заповнену водою. Остання безперервно подається в колону через нижній штуцер, змішується з парою, нагрівається до заданої температури та по трубі 28 надходить у змішувач 17.

Гідролізапарати встановлюють на спеціальному фундаменті до ряду по 5-8 шт. На великих заводах число їх подвоюють і встановлюють в два ряди. Трубопроводи для гідролізату виготовляють із червоної міді або латуні. Арматура, що складається з вентилів та клапанів, виготовляється з фосфористої чи паспортної бронзи.

Описаний вище спосіб гідролізу є періодичним. В даний час випробовуються нові конструкції гідролпз - апаратів безперервної дії, в які за допомогою спеціальних живильників безперервно подається подрібнена деревина, безперервно видаляється лігнін і гідролізат.

Ведуться також роботи з автоматизації гідролізапаратів періодичної дії. Цей захід дозволяє більш точно дотримуватись заданого режиму варіння і одночасно полегшує працю варників.

Кислий гідролізат з випарника низького тиску 8 (Мал. 76) по трубі 9 подають в апаратуру щодо його подальшої переробки. Температура такого гідролізату 95-98 °. У ньому міститься (у %):

Сірчаної кислоти. . . ……………………………………………………………………………………………….. 0,5 -0,7:

Гексоз (глюкоза, манноза, галактоза)………………………………………………………….. 2,5 -2,8;

Пентоз (ксилоза, арабіноза)…………………………………………………………………………. 0,8 -1,0;

Летучих органічних кислот (мурашина, оцтова) …………………………….. 0,24-0,30;

Нелетких органічних кислот (левулінова). . 0,2 -0,3;

Фурфурола………………………………………………………………………………………………………. 0,03-0,05;

Оксиметилфурфурола……………………………………………………………………………………. 0,13-0,16;

Метанолу. ……………………………………………………………………………………………………….. 0,02-0,03

У гідролізатах присутні також колоїдні речовини (лігнін, декстрини), зольні речовини, терпени, смоли і т. д. Вміст моносахаридів у рослинних гідролізатах при точних хімічних дослідженнях встановлюють шляхом кількісної паперової хроматографії.

У заводських лабораторіях при масових експресних визначеннях Сахаров використовується здатність їх у лужному середовищі відновлювати комплексні сполуки окису міді з утворенням закису міді:

2 Сі (ОН)2 Сі5 Про + 2 Н2 Про + 02.

За кількістю утворюється закису міді обчислюється з - i-фжаніе моносахаридів в розчині.

Такий метод визначення є умовним, такЯк одночасно з моносахаридами окис міді відновлюють у закис також фурфурол, оксиметилфурфурол, декстрини, колоїдний лігнін. Ці домішки заважають визначенню справжнього вмісту цукру на гідролізатах. Загальна помилка тут сягає 5-8%. Оскільки поправка на ці домішки потребує великої витрати праці, її зазвичай не роблять, а отримані цукру на відміну від моносахаридів називають редукуючими речовинами або скорочено РВ. У заводських умовах облік кількості цукру, що виробляється в гідролізаті, враховують в тоннах РВ.

Для отримання етилового спирту гексози (глюкоза, манноза і галактоза) зброджують спиртоутворюючими дріжджами - сахароміцетом або шизосахароміцетом.

Сумарне рівняння спиртового бродіння гексоз

C(i Hf, 06 - 2 С2 НГ) ВІН + 2 С02 Гексозаетиловий спирт

Показує, що при цьому процесі теоретично на кожні 100 кгцукру має виходити 51,14 кг,або близько 64 л 100%-ного етилового спирту і близько 49 кгвуглекислоти.

Таким чином, при спиртовому бродінні гексоз виходить майже в рівних кількостях два основні продукти: етанол та вуглекислота. Для здійснення цього процесу гарячий кислий гідролізат повинен бути підданий наступній обробці.

1) нейтралізації; 2) звільнення від зважених твердих частинок; 3) охолодження до 30 °; 4) збагачення гідролізату необхідними для життєдіяльності дріжджів поживними речовинами.

Кислий гідролізат має рН=1 -1,2. Середовище, придатне для бродіння, повинне мати рН = 4,6-5,2. Щоб надати гідролізату необхідну кислотність, що містяться в ньому вільну сірчану і значну частину органічних кислот необхідно нейтралізувати. Якщо всі кислоти, що містяться в гідролізаті, умовно виразити у сірчаній кислоті, то її концентрація становитиме близько 1%. Залишкова кислотність гідролізату при рН = 4,6-5,2 становить близько 0,15%.

Тому для отримання гідролізату необхідної концентрації іонів водню, в ньому повинно бути нейтралізовано 0,85% кислот. При цьому повністю нейтралізується вільна сірчана, мурашина та частина оцтової. Залишаються вільними левулінова кислота та невелика частина оцтової.

Нейтралізують гідролізат вапняним молоком, тобто суспензією гідрату окису кальцію у воді з концентрацією 150-200 г СаО в літрі.

Схема приготування вапняного молока представлена ​​нм рис. 77.

Негашене вапно СаО безперервно подають у завантажувальну воронку вапняного барабана, що обертається. 34. Одночасно барабан подають необхідну кількість води. При обертанні барабана негашене вапно, зв'язуючи воду, перетворюється на гідрат окису кальцію. Останній диспергується у воді, утворюючи суспензію. Шматки вапна, що не прореагували, відокремлюються в кінці барабана від вапняного молока і скидаються у вагонетку. Вапняне молоко разом із піском протікає по трубі у відділник піску 35. Останній є горизонтально розташоване залізне корито з поперечними перегородками і поздовжнім валом з лопатями.

Вапняне молоко в цьому апараті повільно тече праворуч наліво і далі трубою 36 зливається до збірки 2.

Пісок повільно осідає між перегородками відділника піску і за допомогою лопаток, що повільно обертаються, видаляється з апарату. Перед надходженням вапняного молока в нейтралізатор його змішують із заданою кількістю сірчанокислого амонію, розчин якого надходить з бачка 37. При змішуванні вапняного молока із сірчанокислим амонієм протікає реакція

Са (ОН)3 + (NH4)2 S04-> CaS04 + 2 NH, ВІН, в результаті якої частина вапна зв'язується сірчаною кислотою сірчанокислого амонію і утворюються кристали погано розчинного двоводного сірчанокислого кальцію CaS04-2H20. Одночасно утворюється аміак, що залишається у вапняному молоці в розчиненому стані.

Присутні у вапняному молоці дрібні кристали гіпсу при подальшій нейтралізації є центрами кристалізації гіпсу, що утворюється, і оберігають від утворення пересичених розчинів його в нейтралізованому гідролізаті. Цей захід має важливе значення при подальшому відгоні спирту з бражки, так як пересичені розчини гіпсу в бражці викликають гіпсацію бражних колон і швидко виводять їх з ладу. Такий метод роботи отримав назву нейтралізації із спрямованою кристалізацією гіпсу.

Одночасно з вапняним молоком у нейтралізатор 5 Подаються слабокислий водний екстракт суперфосфату з мірника-бачка 38.

Солі даються в нейтралізатор із розрахунку 0,3 кгсірчанокислого амонію та 0,3 кгсуперфосфату на 1 м3гідролізату.

Нейтралізатор 5 (ємністю 35-40 м 3) являє собою сталевий бак, футерований кислототривкими керамічними плитками і з вертикальними мішалками і гальмівними лопатками, укріпленими нерухомо на стінках бака. Нейтралізація на гідролізних заводах раніше проводилася періодично. Нині вона витісняється досконалішою безперервною нейтралізацією. На рис. 77 наведено останню схему. Процес здійснюється у двох послідовно з'єднаних нейтралізаторах 5 та 6, що мають однаковий пристрій. Кислий гідролізат по трубі 1 безперервно подається в перший нейтралізатор, куди одночасно надходять вапняне молоко та поживні солі. Контроль за повнотою нейтралізації здійснюють шляхом вимірювання концентрації іонів водню за допомогою потенціометра 3 з сурм'яним або скляним електродом 4. Потенціометр безперервно записує рН гідролізату і автоматично регулює його в заданих межах, посилаючи електричні імпульси реверсивному мотору, з'єднаному із запірною арматурою на трубі, що подає вапняне молоко перший нейтралізатор. У нейтралізації порівняно швидко протікає реакція нейтралізації і відносно повільно - процес кристалізації гіпсу з пересиченого розчину.

Тому швидкість протікання рідини через нейтралізаційну установку обумовлена ​​другим процесом, що вимагає для свого закінчення 30-40 хв.

Після цього часу нейтралізований гідролізат, званий «нейтралізатом», надходить у відстійник 7 напівбезперервної або безперервної дії.

Напівбезперервний процес полягає в тому, що нейтралізат протікає через відстійник безперервно, а гіпс, що осідає на дно, його видаляється періодично, у міру накопичення.

При безперервній роботі відстійника всі операції виконуються безперервно. Перед спуском у каналізацію шлам 8 у приймачі додатково промивається водою. Останній спосіб через деякі виробничі труднощі ще не набув широкого поширення.

Гіпсовий шлам із відстійника зазвичай складається наполовину з двоводного сірчанокислого кальцію та наполовину з лігніну та гумінових речовин, що осіли з гідролізату. На деяких гідролізних заводах гіпсовий шлам зневоднюють, висушують і обпалюють, перетворюючи на будівельний алебастр. Зневоднюють на барабанних вакуум-фільтрах, а висушують і обпалюють у барабанних печах, що обертаються, обігріваються топковими газами.

Нейтралізат, звільнений від завислих частинок, перед бродінням охолоджується в холодильнику 10 (Мал. 77) з 85 до 30 °. Для цієї мети зазвичай застосовуються спіральні або пластинчасті теплообмінники, що відрізняються високим коефіцієнтом теплопередачі та невеликими габаритами. При охолодженні з нейтралізату виділяються смолоподібні речовини, які осідають на стінках теплообмінників та поступово забруднюють їх. Для чищення теплообмінники періодично відключають і промивають 2-4% гарячим водним розчином їдкого натру, який розчиняє смолоподібні і гумінові речовини.

Нейтралізований, очищений та охолоджений гідролізат.

Зброджують деревне сусло спеціальними акліматизованими в цьому середовищі спнртоутворюючими дріжджами. Бродіння йде за безперервним методом в батареї послідовно з'єднаних бродильних чанів 11 і 12.

Дріжджова суспензія, що містить близько 80-100 г пресованих дріжджів у літрі, подається безперервним потоком по трубі 15 у дріжжанку 44 і потім у верхню частину першого, або головного, бродильного чану 11. У дріжжанку одночасно з дріжджовою суспензією подається охолоджене деревне сусло. На кожен кубометр дріжджової суспензії в бродильний чан надходить 8-10 м3 сусла.

Дрожжинки, що містяться в середовищі гексозних Сахаров,за допомогою системи ферментів розщеплюють цукру, утворюючи етиловий спирт та вуглекислоту. Етиловий спирт переходить в навколишню рідину, а вуглекислий газ виділяється на поверхні дріждинок у вигляді маленьких бульбашок, які поступово збільшуються в об'ємі, потім поступово спливають на поверхню чана, захоплюючи дріжджинки, що пристали до них.

При зіткненні з поверхнею бульбашки вуглекислоти лопаються, а дріжджинки, що мають питому вагу 1,1, тобто більший, ніж у сусла (1,025), опускаються вниз, доки знову не будуть підняті вуглекислотою на поверхню. Безперервне рух дріждинок вгору і вниз сприяє переміщенню потоків рідини в бродильному чані, створюючи перемішування або бродіння рідини. Вуглекислота, що виділяється на поверхні рідини, з бродильних чанів по трубі. 13 надходить на установку для отримання рідкої або твердої вуглекислоти, використовується для отримання хімічних продуктів (наприклад, сечовини) або випускається в атмосферу.

Частково зброжене деревне сусло разом із дріжджами передається з головного бродильного чану в хвостовий чан. 12, Де бродіння та закінчується. Оскільки концентрація сахарз у хвостовому чані невелика, бродіння в ньому йде менш інтенсивно, і частина дріжджів, не встигаючи утворити бульбашки вуглекислоти, осідає на дно чану. Щоб не допустити цього, у хвостовому чані часто влаштовують примусове перемішування рідини мішалками або відцентровими насосами.

Бродить або зброджена рідина називається бражкою. Після закінчення бродіння бражка передається до сепаратора. 14, працюючий за принципом центрифуги. Бражка, що потрапляє в нього, разом зі зваженими в ній дріжджами починає обертатися зі швидкістю 4500-6000 оборотів в хвилину. Відцентрова сила внаслідок різниці питомої ваги бражки та дріжджів поділяє їх. Сепаратор ділить рідину на два потоки: більший, що не містить дріжджів, надходить у вирву 16 і менший, що містить дріжджі, надходить через вирву в трубу 15. Зазвичай перший потік у 8-10 разів більший, ніж другий. По трубі 15 дріжджова суспензія повертається в головний бродильний чан 11 Через дріжжанку 44. Скинуте та звільнене від дріжджів сусло збирається у проміжному збірнику бражки 17.

За допомогою сепараторів дріжджі постійно циркулюють у замкнутій системі бродильної установки. Продуктивність сепараторів 10- 35 м3/година.

Під час бродіння і особливо при сепарації частина гумінових колоїдів, що містяться в деревному суслі, коагулюється, утворюючи важкі пластівці, що повільно осідають на дно бродильних чанів. У днищах чанів влаштовані штуцери, якими осад періодично спускається в каналізацію.

Як уже зазначалося вище, теоретичний вихід спирту зі 100 кгзброджених гексоз становить 64 л.Проте практично внаслідок освіти за рахунок Сахаровпобічних продуктів (гліцерин, оцтовий альдегід, янтарна кислота тощо), а також через присутність у суслі шкідливих для дріжджів домішок вихід спирту становить 54-56 л.

Для отримання хороших виходів спирту необхідно постійно дріжджі підтримувати в активному стані. Для цього слід ретельно витримувати задану температуру бродіння, концентрацію водневих іонів, необхідну чистоту сусла і залишати в бражці перед надходженням її на сепаратор невелику кількість гексоз, так званий недобро (звичайно не більше 0,1% цукру в розчині). Завдяки наявності недоброда дріжджі постійно залишаються в активній формі.

Періодично гідролізний завод зупиняють на планово – запобіжний чи капітальний ремонт. У цей час дріжджі слід зберігати у живому вигляді. Для цього суспензію дріжджів за допомогою сепараторів згущують та заливають холодним деревним суслом. При низькій температурі бродіння різко сповільнюється і дріжджі споживають значно менше цукру.

Бродильні чани ємністю 100-200 м3 зазвичай виготовляються з листової сталі або, рідше, із залізобетону. Тривалість бродіння залежить від концентрації дріжджів та становить від 6 до 10 годин. Необхідно стежити за чистотою виробничої культури дріжджів та оберігати її від інфікування сторонніми шкідливими мікроорганізмами. Для цієї мети все обладнання необхідно утримувати в чистоті та періодично піддавати стерилізації. Найбільш простим способом стерилізації є пропарювання всього обладнання і особливо трубопроводів та насосів гострим паром.

Після закінчення бродіння та відділення дріжджів спиртова бражка містить від 1,2 до 1,6% етилового спирту та близько 1% пентозних Сахаров.

Виділяють спирт із бражки, очищають і зміцнюють його в триколонному брагоректифікаційному апараті, що складається з бражної 18, ректифікаційної 22 та метанольній 28 колон (рис.77).

Бражка зі збірки 17 насосом подається через теплообмінник 41 на живильну тарілку бражної колони 18. Стекаючи по тарілках вичерпної частини бражної колони вниз, бражка зустрічає на своєму шляху пар, що піднімається вгору. Останній, поступово збагачуючись спиртом, переходить у верхню, що зміцнює частину колони. Бражка, що стікає вниз, поступово звільняється від спирту, а потім з кубової царги колони 18 по трубі 21 переходить у теплообмінник 41, де нагріває вступну в колону бражку до 60-70е. Далі бражку нагрівають до 105° в колоні гострим паром, що надходить трубою 20. Звільнена від спирту компанія називається «бардою». По трубі 42 Барда виходить із бардяного теплообмінника 41 і направляється до дріжджового цеху для отримання з пентоз кормових дріжджів. Цей процес надалі буде детально розглянуто.

Бражна колона у верхній частині, що зміцнює, закінчується дефлегматором 19, в якому конденсуються пари йод - носпиртової суміші, що надходять з верхньої тарілки колони.

В 1 м3 бражки при температурі 30 ° розчиняється близько 1 м вуглекислого газу, що утворився при бродінні. При нагріванні бражки в теплообміннику 41 і гострою парою в нижній частині бражної колони розчинена вуглекислота виділяється і разом з парами спирту піднімається в зміцнюючу частину колони і далі в дефлегматор 19. Гази, що не конденсуються, відокремлюються через повітряники, встановлені на трубопроводах спиртового конденсату після холодильників. Низькокиплячі фракції, що складаються зі спирту, альдегідів та ефірів, проходять через дефлегматор. 19 і остаточно конденсуються у холодильнику 39уЗвідки у вигляді флегми стікають назад у колону через гідрозатвор 40. Неконденсовані гази, що складаються з вуглекислого газу, перед виходом із холодильника 39 проходять додатковий конденсатор або промиваються у скрубері водою для уловлювання останніх залишків спиртових пар.

На верхніх тарілках бражної колони у рідкій фазі міститься 20-40% спирту.

Конденсат по трубі 25 надходить на тарілку живлення ректифікаційної колони 22. Ця колона працює аналогічно бражній колоні, але більш високих концентраціях спирту. У нижню частину цієї колони по трубі 24 подається гостра пара, яка поступово виварює спирт із спиртового конденсату, що стікає вниз колони. Звільнена від спирту рідина, яка називається лютером, по трубі 23 йде у каналізацію. Вміст спирту в барді та лютері становить не більше 0,02%.

Над верхньою тарілкою колони ректифікації встановлюється дефлегматор 26. Пари, що не сконденсувалися в ньому, остаточно конденсуються в конденсаторі 26аі стікають у колону. Частина низькокиплячих фракцій відбирається трубою 43 у вигляді ефіроальдегідної фракції, яка повертається до бродильних чанів, якщо вона не має застосування.

Для звільнення етилового спирту від летких органічних кислот до колони подається з бака 45 10% розчин їдкого натру, який нейтралізує кислоти на середніх тарілках зміцнюючої частини колони. У середній частині колони ректифікації, де міцність спирту становить 45-50%, накопичуються сивушні масла, які відбираються по трубі. 46. Сивушні олії є сумішшю вищих спиртів (бутиловий, пропіловий, аміловий), що утворилися з амінокислот.

Етиловий спирт, звільнений від ефірів і альдегідів, а також сивушних масел, відбирається за допомогою гребінки з верхніх тарілок укріплюючої частини колони ректифікації і по трубі 27 надходить на тарілку метанольної колони. 28. Спирт-сирець, що надходить з колони ректифікації, містить близько 0,7% метилового спирту, який утворився при гідролізі рослинної сировини і разом з моносахаридами потрапив у деревне сусло.

При бродінні гексоз метиловий спирт не утворюється. За технічними умовами на етиловий спирт, що виробляється гідролізними заводами, у ньому має бути не більше 0,1% метилового спирту. Дослідження показали, що найлегше метиловий спирт відокремлюється із спирту-сирцю при мінімальному вмісті у ньому води. З цієї причини метанольну колону подають спирт-сирець з максимальною міцністю (94-96% етанолу). Вище 96%' етиловий спирт отримати на звичайних колонах ректифікації не можна, так як цій концентрації відповідає склад нероздільнокиплячої водоспиртової суміші.

У метанольній колоні легкокиплячою фракцією є метанол, який піднімається у верхню частину колони, що зміцнюється в дефлегматоре 29 і по трубі 30 зливається у збірники метанольної фракції, що містить близько 80% метанолу. Для випуску товарного 100% метанолу встановлюється друга метанольна колона, не показана на рис. 77.

Етиловий спирт, стікаючи тарілками, опускається в нижню частину метанольної колони 28 і по трубі 33 зливається у приймачі готової продукції. Обігрівають метанольну колону глухою парою у виносному підігрівачі 31, який встановлено таким чином, що за принципом судин, що сполучаються, його міжтрубний простір залитий спиртом. Водяна пара, що надходить у підігрівач, нагріває спирт до кипіння і утворюються спиртові пари йдуть на обігрів колони. Пара, що надходить у підігрівач 31, конденсується в ньому і у вигляді конденсату подається до збірників чистої води або зливається в каналізацію.

Кількість та міцність отриманого етилового спирту вимірюють у спеціальній апаратурі (ліхтар, контрольний снаряд, мірник спирту). З мірника паровим насосом етиловий спирт подають межі головного корпусу - в стаціонарні цистерни, розташовані у складі спирту. З цих цистерн при необхідності товарний етиловий спирт переливають у залізничні цистерни, у яких відвозять його до місць споживання.

Описаний вище технологічний процес дає можливість отримувати з 1 табсолютно сухої хвойної деревини 150-180 л 100%-ного етилового спирту. При цьому на 1 дклспирту расхо

Абсолютно суха деревина в кг. . . . . 55-66;

TOC o "1-3" h z сірчаної кислоти - моаоїдрату в кг … . 4,5;

Вапна негашеного, 85%-ного в кг…………………………………………………. 4,3;

Пара технологічного 3- та 16-атмосферного

У мегакалоріях. ………………………………………………………………………….. 0,17-0,26;

Води в м3……………………………………………………………………………………………. 3,6;

Елекгрознер в квт-год.…………………………………………………………………….. 4,18

Річна продуктивність гідролізно-спиртового заводу середньої потужності спирту становить 1 -1,5 млн. дав.На цих заводах основним продуктом є спирт етиловий. Як зазначалося, одночасно з ним з відходів основного виробництва на гідролізно-спиртовому заводі виробляється тверда або рідка вуглекислота, фурфурол, кормові дріжджі, продукти переробки лігніну. Ці виробництва будуть розглянуті надалі.

На деяких гідролізних заводах, які отримують як основний продукт фурфурол або ксиліт, після гідролізу багатих на пентози геміцелюлоз залишається важкогідролізований залишок, що складається з целюлози і лігніну і називається целолігніном.

Целолігнін може бути гідролізований перколяційним методом, як описано вище, і отриманий гексозний гідролізат, що зазвичай містить 2-2,5% Сахаров, може бути перероблений за описаною вище методикою технічний етиловий спирт або кормові дріжджі. За цією схемою переробляється бавовняне лушпиння, кукурудзяна качан, дубова одубина, соняшникова лушпиння і т. д. Такий виробничий процес є економічно вигідним тільки при дешевій сировині та паливі.

На гідролізно-спиртових заводах зазвичай виходить технічний етиловий спирт, який використовується для подальшої хімічної переробки. Однак у разі потреби цей спирт
порівняно легко очищається шляхом додаткової ректифікації та окислення лужним розчином перманганату. Після такого очищення етиловий спирт цілком придатний для харчових цілей.

Загальна схема отримання етилового спирту з гідролізної чорної патоки така. Сировину в подрібненому вигляді завантажують у багатометрову сталеву гідролізну колону, зсередини фанеровану хімічно стійкою керамікою. Туди подають під тиском гарячий розчин соляної кислоти. В результаті хімічної реакції з целюлози виходить продукт, що містить цукор, так звана чорна патока. Цей продукт нейтралізують вапном і додають туди дріжджі — зброджують патоку. Після чого знову нагрівають, і пари, що виділяються, конденсуються у вигляді етилового спирту (називати його «винним», не хочеться).
Гідролізний спосіб - найекономніший спосіб виробництва етилового спирту. Якщо традиційним біохімічним способом зброджування з однієї тонни зерна можна отримати 50 літрів спирту, то з однієї тонни тирси, гідролізним способом перетворених в «чорну патоку», виганяється 200 літрів спирту. Як то кажуть: «Відчуйте зиск!» Все питання, чи можна «чорну патоку» як осахарену целюлозу називати «харчовим продуктом», нарівні із зерном, картоплею і буряком. Особи, зацікавлені у виробництві дешевого етилового спирту, вважають так: «А че, чому не можна? Адже барда, як залишок «чорної патоки», після її перегонки йде на корм худобі, отже, вона також харчовий продукт». Як тут не згадати слова Ф.М.Достоєвського: «Утворена людина, коли це їй потрібно, може словесно виправдати будь-яку гидоту».
У 30-х роках минулого століття в осетинському селищі Беслан було побудовано найбільший у Європі крохмало-точний комбінат, який відтоді випускає мільйони літрів етилового спирту. Потім потужні заводи з виробництва етилового спирту були збудовані по всій країні, у тому числі при Солікамському та Архангельському целюлозо-паперових комбінатах. І.В. Сталін, вітаючи будівельників гідролізних заводів, які під час війни, незважаючи на труднощі воєнного часу, достроково ввели їх в експлуатацію, зазначив, що це «дає змогу заощадити державі мільйони пудів хліба»(Газета "Правда" від 27 травня 1944 р.).
Етиловий спирт, отриманий з «чорної патоки», а, по суті, з деревини (целюлози), оцукровеної гідролізним способом, якщо, звичайно, добре очищений, не відрізнити від спирту, отриманого із зерна або картоплі. За чинними стандартами такий спирт буває «вищого очищення», «екстра» та «люкс», останній — найкращий, тобто має найвищий ступінь очищення. Горілкою, приготовленою на основі такого спирту, не отруїшся. На смак такий спирт нейтральний, тобто «ніякий» - несмачний, у ньому лише одні «градуси», він лише обпалює слизову оболонку рота. Зовні розпізнати горілку, зроблену на основі етилового спирту гідролізного походження, досить важко, а різні ароматизатори, що додаються до таких горілок, надають їм деяку відмінність один від одного.
Однак не все так добре, як здається на перший погляд. Генетики провели дослідження: одній партії піддослідних мишей до раціону додавали справжню (зернову) горілку, іншою — гідролізну, з деревини. Миші, які вживали «сучок», вмирали набагато швидше, а їх потомство вироджувалося. Але результати цих досліджень не зупинили випуск псевдоруських горілок. Це як у популярній пісні: «Адже якщо горілку гнати не з тирси, то щоб нам було з п'яти пляшок...»

Поділитися з друзями:
Подібні публікації