Способ удаления галогеноводородных кислот и воды из гидролизатов

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГАЛОГЕНОВОДОРОДНЫХ КИСЛОТ И ВОДЫ ИЗ ГИДРОЛИЗАТОВ Изобретение относится к способу удаления галогеноводородных кислот и воды из гидролизатов,полученных посредством гидролиза растительных биомасс галогеноводородными кислотами. Согласно способу в первый контейнер подают два потока веществ, причем первый поток веществ представляет собой гидролизаты, а второй поток веществ представляет собой нагретую теплопередающую среду, а также нагретое масло парафинового происхождения. При этом оба потока совместно распыляют в первом контейнере с образованием однородной смеси, которая находится в температурном диапазоне от 90 до 120 С, так что происходит одновременно полное испарение воды, содержащейся в гидролизате, и галогеноводорода, растворнного в гидролизатах. Далее образовавшуюся во время испарения смесь гранулированных тврдых веществ и капель теплопередающей среды вытягивают посредством создания градиента давления из первого контейнера во второй контейнер через соединительную трубу так, что жидкие капли теплопередающей среды и гранулированные тврдые вещества отделяются от потока газа с последующим отделением во втором контейнере, выполненном в виде циклона или центробежного сепаратора. Уровень техники Известно, что биомассы, в частности растительные биомассы, могут гидролизоваться путм обработки кислотами. Гидролиз представляет экономический интерес, поскольку посредством его воздействия полимерные углеводы, такие как, например, целлюлоза и гемицеллюлоза, а также все остальные полиуглеводы, могут расщепляться на их мономеры и, таким образом, становиться доступными для технического применения. В мономерном углеводе присутствует структурный блок, который доступен в качестве исходного пункта для множества цепочек преобразования вещества и, таким образом, родословных продуктов. Кроме того, гидролиз наблюдается в условиях высококонцентрированных галогеноводородных кислот. Это свойство дат возможность удалять их путм перегонки после завершения гидролиза. Его преимуществом является то, что они могут использоваться в замкнутом цикле или использоваться повторно. Ниже мы иллюстративно рассматриваем гидролиз посредством хлороводородной кислоты,поскольку с экономической точки зрения он находит самое широкое применение. Способ действия изобретения таким образом не затрагивается. Гидролиз посредством хлороводородной кислоты всегда происходит в водной среде (растворнный в воде хлороводород также называется хлороводородной кислотой) в реакторах, предназначенных для этой цели в соответствии с принципами экстракции (см. например, DE 927139/ЕР 1878480 А 1). В результате этой стадии образуются различные порции гидролизатов, каждая из которых содержит в соответствии со способом действия реакторов различные количества хлороводородной кислоты (газообразного хлороводорода, растворнного в воде) и углеводов, растворнных в биомассе. Чаще всего, однако, существует основной состав, состоящий из хлороводородной кислоты, углеводов, а также растворнных в биомассе сопутствующих веществ, таких как аминокислоты, минеральные кислоты и другие метаболические интермедиаты. Для дальнейшей обработки неизбежно следует удалить хлороводородную кислоту из смеси, поскольку, во-первых, хлороводородная кислота должна подаваться для повторного использования и, во-вторых, хлороводородная кислота вызывает затруднения при дальнейшем использовании ценных веществ, полученных из растения. Эффективность и конструкция устройства для реализации данной стадии всегда являлась средоточием интенсивных конструкторских разработок, поскольку удаление хлороводородной кислоты предъявляет значительные требования к используемым материалам, а также требует значительных энергозатрат. Поэтому данная промежуточная стадия является, в значительной степени, совместно определяющей экономику всего процесса с точки зрения себестоимости. Отделение хлороводородной кислоты проводится посредством перегонки. Для этого используется тот факт, что, как указывалось выше, хлороводородная кислота представляет собой растворнный в воде газообразный хлороводород, который можно удалить путм нагревания. Кроме того, хлороводород и вода образуют азеотропную смесь. В зависимости от давления над жидкостью, поднимается определнная часть растворнного в воде газообразного хлороводорода. Если концентрация хлороводорода находится выше указанной точки, хлороводород переходит исключительно в газовую фазу. Даннаясмесь называется в настоящем описании гиперазеотропной смесью. Если концентрация хлороводорода находится ниже указанной точки, в газовую фазу переходит исключительно вода. На этой стадии мы говорим о гипоазеотропной смеси. Конструирование устройства для перегонки обычно осуществляется при помощи испарителей с внешним нагревом (ср., например, DBP 1059850). Значительные усилия прилагались для оптимизации параметров, таких как время пребывания гидролизата и эффективность разделения. Недостатком данной технологии является конструктивное ограничение теплового потока. Теплоперенос всегда происходит через разделяющую стенку. Это создат сопротивление тепловому потоку, поэтому в случае определнного температурного градиента осуществляется только перенос теплового потока, ограниченный этим сопротивлением. Кроме того, полный тепловой поток ограничивается поверхностью обмена, которую смачивают теплообменные среды. Известно техническое решение, в котором непосредственно с гидролизатом в качестве теплообменной среды смешивается жидкость, нерастворимая в воде (патент Германии 362230). К таким жидкостям относятся, например, сланцевые масла. В данном техническом решении теплопередающая среда удалялась из раствора сахаров путм выбора условий осаждения после полного удаления хлороводородной кислоты из гидролизата. Затем теплопередающая среда подвергалась обработке двумя различными способами, поскольку в ней растворены или ею поглощены небольшие избыточные порции хлороводородной кислоты. Вначале она высушивалась для удаления воды. Это происходило путм пропускания теплопередающей среды через хлорид кальция. Предпосылкой для этого является агрессивность водной хлороводородной кислоты по отношению к металлическим материалам. Остатки хлороводорода, остающиеся в теплопередающей среде, после дегидратации не являются агрессивными. Эти остатки удалялись на второй стадии путм термической продувки. Изобретение Целью настоящего изобретения является проведение обработки смеси теплопередающей среды и гидролизата так, чтобы удаление воды и хлороводорода происходило за одну стадию. Таким образом,удатся избежать последующей обработки теплопередающей среды и издержек, связанных с выходами устройства из строя, в результате снижения количества стадий процесса. Благодаря проведению, устрой-1 021648 ство в некоторых случаях может конструироваться из недорогих материалов. Описание изобретения Устройство подразделяется на два контейнера, которые соединены друг с другом трубным соединением. На вход первого контейнера вводятся два потока. Первый поток представляет собой гидролизаты, состоящие из углеводов, растительных составляющих и солей, выделившихся из биомассы под действием водных галогеноводородных кислот, а также сами растворнные галогеноводородные кислоты. Второй поток представляет собой нагретую теплопередающую среду, которая лишь в экономически оправданной степени растворима в гидролизатах и концентрирует компоненты гидролизата. "Экономически оправданной", поскольку теплопередающая среда здесь выполняет функции передающей среды для тепловой энергии, но не является поглотителем. Возможные примеси с поглощением веществ любого типа не нуждаются в дополнительных экономических расходах в форме дополнительных стадий процесса. Например, могут использоваться масла парафинового происхождения. Введение обоих потоков происходит путм их совместного распыления в первом контейнере. Неважно, происходит ли распыление посредством общей форсунки или отдельных форсунок. В смысле изобретения важно, чтобы путм образования капель обеих сред в общем пространстве происходило тщательное перемешивание и в то же время поверхность жидкости значительно увеличивалась. В результате происходит очень быстрый теплоперенос между гидролизатами и теплопередающей средой. Вследствие этого теплопереноса хлороводород и вода переходят в газовую фазу. Из компонентов, растворнных в гидролизате, образуются гранулированные тврдые вещества, которые в некоторых случаях смачиваются теплопередающей средой. Эти тврдые вещества или капли теплопередающей среды вытягиваются из контейнера 1 посредством градиента давления. Это преимущественно происходит путм пониженного давления во втором контейнере. Путм указанного пониженного давления, тврдые вещества или капли масла втягиваются во второй контейнер через соединительную трубу. Второй контейнер имеет конструкцию циклона (центробежного сепаратора), поэтому в нм происходит полное отделение воды и хлороводорода, перешедших в газовую фазу, от жидких и тврдых составляющих потока. Обеспечивается соответствующее расположение соединительной трубы относительно контейнера 2. В свою очередь на выходе из второго контейнера получаются два потока. Один соответствует потоку газа описанного состава. Второй поток соответствует суспензии гранулированных тврдых веществ и теплопередающей среде. Первый контейнер может быть разделен на область впрыска и область испарения. Температуры в этих областях варьируются в пределах 90-120 С. Поэтому данный контейнер изготавливается из материалов, которые нечувствительны к действию галогеноводородных кислот в данном температурном интервале. По причине испарения, в области испарения происходит снижение температуры. Во втором контейнере в качестве внутренней обшивки могут использоваться кислотостойкие пластмассы, поскольку температура здесь находится в интервале ниже 70 С. В качестве таких кислотостойких материалов могут выступать: поливинлхлорид [ПВХ] (тврдый),ПВХ (дополнительно хлорированный),полиэтилен (ПЭ),полипропилен (ПП),полибутилен (ПБ),политетрафторэтилен (ПТФЭ),поливинилиденфторид (ПВДФ),поливинилфторид (ПВФ),этилен-пропилен-диеновый каучук (ЭПДК),сополимер этилена и пропилена,этилентетрафторэтилен (ЭТФЭ),перфторэтилен-пропиленовая пластмасса (ПФЭП),фторполимерные пластмассы (FPM и FKM = групповое описание) перфтортрифторэтилен (ПФТФЭ),перфторированный каучук (FFPM и FFKM),бутилкаучук (ИИК),изопреновый каучук (ИК) хлорированный полиэтилен (ПЭ-Х),резина (групповое название для каучуков, содержащих серу), а также сополимерами и смесями указанных полимеров. Это важно в смысле изобретения, поскольку данная возможность с очевидностью следует из предшествующего размещения теплопереноса (распыление и испарение, включая охлаждение), а также экономически значимо. Используя указанные недорогие пластмассы, инвестиционные расходы потенциально могут быть снижены, поскольку альтернативные материалы, например, в виде керамик, приводят к более высокой себестоимости. Подводя итог вышесказанному, представленное устройство, таким образом, обладает следующими преимуществами: Галогеноводород и вода полностью удаляются за одну стадию. Последующая обработка теплопередающей среды в форме дегидратации или удаления хлороводорода не является необходимой. При эффективном расположении теплопереноса устройство частично может конструироваться из недорогих материалов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ удаления галогеноводородных кислот и воды из гидролизатов, полученных посредством гидролиза растительных биомасс галогеноводородными кислотами, отличающийся тем, что: а) в первый контейнер подают два потока веществ, причем первый поток веществ представляет собой гидролизаты, а второй поток веществ представляет собой нагретую теплопередающую среду, нагретое масло парафинового происхождения; причем б) оба потока совместно распыляют в первом контейнере с образованием однородной смеси, которая находится в температурном диапазоне от 90 до 120 С, так что происходит одновременно полное испарение воды, содержащейся в гидролизате, и галогеноводорода, растворнного в гидролизатах; в) образовавшуюся во время испарения смесь гранулированных тврдых веществ и капель теплопередающей среды вытягивают посредством создания градиента давления из первого контейнера во второй контейнер через соединительную трубу, так что г) жидкие капли теплопередающей среды и гранулированные тврдые вещества отделяются от потока газа с последующим отделением во втором контейнере, выполненном в виде циклона или центробежного сепаратора.