Установка для осуществления способа получения целлюлозы для производства бумаги, лигнинов и сахаров и способ получения, в котором используется такая установка

012118 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к установке или системе для реализации способа получения целлюлозы для производства бумаги, лигнинов и сахаров. Предшествующий уровень техники Изобретение относится, в частности, к установке для реализации способа, описанного в европейском патенте ЕР-В 1-1.180.171. Суть изобретения Целью настоящего изобретения является, в частности, предложить установку, позволяющую оптимальную и экономичную реализацию этого способа, обеспечивающую селективную экстракцию продуктов, в частности таких, как лигнины и сахара. Для этого предлагается установка для реализации способа получения целлюлозы, лигнинов и сахаров, в которой однолетние или многолетние растения, использующиеся целиком или частично, которые образуют исходное лигноцеллюлозное сырье (МР), комбинируют со смесью органических кислот на стадии пропитки; на стадии фракционирования твердую фракцию, составляющую целлюлозу, отделяют затем от органической фазы, содержащей, в частности, первоначальные органические кислоты в растворе, солюбилизованные мономерные и полимерные сахара и лигнины, полученные из исходного растительного сырья; пропитка и фракционирование проводятся при атмосферном давлении; отличающаяся тем, что она включает устройства для переноса сырья, от начала к концу технологической схемы, последовательно на первую секцию обработки и по меньшей мере на одну вторую секцию обработки сырья, которые расположены последовательно по технологической схеме и образуют первую пару последовательных секций обработки, причем каждая из них включает устройство, называемое пропитывающим устройством, для временного объединения, на первой секции: сырья с некоторым количеством первой смеси органических кислот, называемой пропиточной смесью, и на второй секции: для временного объединения сырья с некоторым количеством второй пропиточной смеси органических кислот; и после пропитки: устройство по меньшей мере для частичного извлечения указанного количества второй смеси после пропитки и для возвращения по меньшей мере части второй извлеченной смеси для образования, по меньшей мере частично, указанной первой пропиточной смеси, использующейся на первой секции. Согласно следующим отличительным признакам изобретения каждая секция содержит средство для удаления после пропитки части указанного количества второй смеси, чтобы экстрагировать из нее, в частности, солюбилизованные мономерные и полимерные сахара и лигнины, образованные из исходного растительного сырья; пропитывающее устройство для временного объединения сырья с некоторым количеством смеси органических кислот содержит устройство для орошения сырья, чтобы пропиточная смесь проходила через сырье; устройство для продвижения сырья от начала к концу технологической схемы содержит транспортер, в частности, ленточного типа, на который помещают сырье выше первой секции и непрерывно перемещают; после прохождения через сырье пропиточная смесь стекает с транспортера самотеком; каждая секция обработки содержит средство под транспортером, которое собирает смесь органических кислот после того, как она прошла через сырье; сборное устройство включает по меньшей мере один желоб, принимающий двигающуюся под действием силы тяжести смесь органических кислот после ее прохождения через сырье; каждая секция обработки содержит по меньшей мере один насос, входной или приемный канал которого соединен со сборным устройством секции, а выходной или сливной канал которого может быть по выбору соединен с контуром рециркуляции и/или контуром экстракции; на каждой секции установка содержит устройства нагрева и регулирования температуры указанного количества пропиточной смеси; установка содержит устройство для непрерывного снабжения указанной первой секции сырьем; установка содержит устройство для предпропитки, или для предварительной пропитки, сырья смесью органических кислот до введения сырья на первую секцию; установка содержит средство снабжения по меньшей мере одной находящейся ниже секции смесью органических кислот для пропитки; установка содержит средство снабжения самой нижней по технологической схеме секции смесью органических кислот для пропитки; установка содержит устройства для нагрева и регулирования температуры указанной смеси; установка содержит камеру, в которой установлено атмосферное давление, в которой расположено указанное устройство для последовательного продвижения сырья на каждую из последовательных сек-1 012118 ций обработки, и которая содержит вход для подачи сырья в камеру, чтобы снабжать указанную первую секцию, выход для выгрузки сырья после его перехода на последнюю секцию, внутри которой расположены, по меньшей мере частично, указанное пропитывающее устройство и указанное устройство извлечения; установка содержит, последовательно от начала до конца технологической схемы, n секций обработки, через которые последовательно перемещается сырье, и каждая пара последовательных секций сконструирована или выполнена так же, как указанная первая пара последовательных секций. Краткое описание чертежей Дальнейшие характеристики и преимущества изобретения станут очевидными из прочтения следующего подробного описания, для понимания которого ведется обращение к приложенным чертежам,на которых фиг. 1 представляет собой схематический вариант осуществления установки по изобретению, содержащей, например, но без ограничений, семь последовательных секций обработки для обработки сырья; фиг. 2 в увеличенном масштабе представляет собой упрощенную диаграмму циркуляции различных смесей органических кислот между тремя последовательными секциями обработки Ti-1, Ti и Ti+1; фиг. 3 является схематическим изображением части ленты ленточного транспортера и фиг. 4 является схематическим изображением, показывающим частную компоновку сборных желобов. Подробное описание фигур В следующем описании все одинаковые, сходные или аналогичные элементы и компоненты будут обозначаться одними и теми же позициями. Термин продольный, вертикальный и поперечный будет использоваться относительно трехгранникаL, V, Т, указанного на фигурах. Ориентация начало-конец также будет использоваться для продольной циркуляции сырья вдоль осиL справа налево, если смотреть на фиг. 1. Установка 10, показанная схематически на фиг. 1, содержит камеру обработки 12, которая выглядит, в целом, как прямоугольный параллелепипед, ориентированный вдоль и, по существу, горизонтально, например, с небольшим наклоном от конца к началу, как показано на фиг. 1. Камера обработки 12 является герметичной, чтобы избежать попадания паров кислоты в атмосферу,и в начале она содержит входное отверстие 14 для подачи сырья, а в конце - выходное отверстие 16 для выгрузки обработанного сырья. В камере обработки 12 установлено атмосферное давление. В камере 12 находится транспортер 18 со встроенным двигателем, лента 20 которого в верхней части движется от начала схемы к концу (справа налево) и принимает вблизи ее переднего края сырье МР для обработки, входящее в камеру обработки 12 через входное отверстие 14. Таким образом, лента 20 транспортера 18 позволяет перемещать сырье в камере 12 от начала в конец с постоянной скоростью или со скоростью, регулируемой мотором, средствами управления и (не показано) устройством регулирования скорости транспортировки сырья МР. Как можно видеть из схемы на фиг. 3, лента 20 идет поперек на определенную ширину и образована, например, из гофрированного металлического листа, сделанного из материала, устойчивого к смесям кислот. Таким образом, сырье МР с помощью непоказанных средств распределяется максимально равномерно по всей ширине ленты 20 транспортера 18. Лента 20 расположена в камере обработки 12 так, что жидкости, которые достигли верхней поверхности верхней половины ленты 20, могут стекать наружу, в данном случае сбоку, по обеим сторонам продольных краев 22 ленты и/или, как не показанный вариант, через ленту 20", которую с этой целью перфорируют. Установка 10 содержит бункер 24 для снабжения камеры обработки 12 сырьем МР. Бункер 24 соединен с входным отверстием 14 шнеком 26 для продвижения сырья в трубе 28, соединенной с входом 14. Как показано на фиг. 1, бункер 24 может соединяться через канал 30 с емкостью 32, содержащей смесь органических кислот, чтобы провести начальную обработку сырья МР в бункере 24 предварительной пропиткой сырья. Скорость подачи смеси кислот в бункер 24 для предварительной пропитки может регулироваться электромагнитным клапаном 34. Когда сырье МР покидает верхнюю половину ленты 20 транспортера 18, оно падает под действием силы тяжести в выходное отверстие 16 и выгружается через выпускную трубу 36. Тип используемого сырья, такого, например, как солома, а также состав смесей органических кислот и их температуры зависят от способа получения целлюлозы, лигнинов и сахаров, осуществляемого с помощью установки 10. Для примера: чтобы понять эти физико-химические параметры, можно сослаться, в частности, на содержание европейского патента ЕР-В 1-1.180.171. Согласно идеям этого изобретения установка 10, помимо камеры обработки 12 и средств подачи-2 012118 сырья МР, содержит последовательно, с начала до конца по схеме, ряд из n секций обработки PTi с i от 1 до n. В примере, показанном на фиг. 1, число секций обработки равно 7. Так, первая, верхняя секция обработки является секций PT1, а последняя, нижняя секция является секцией РТ 7. Все компоненты секции PTi будут обозначаться позициями с одним и тем же индексом "i". Каждая секция обработки PTi является "автономной" секцией и служит для обеспечения объединения или короткого контакта сырья МР со смесью органических кислот в жидкой форме, чтобы обеспечить "пропитку" сырья МР на каждой секции обработки PTi. На фигурах разные последовательные секции обработки ограничены вертикальными пунктирными линиями. Каждая секция обработки PTi, расположенная вертикально над верхней лентой 20, транспортирующей сырье МР, содержит устройство для орошения сырья смесью органических кислот под действием силы тяжести. Для примера, но без ограничений, в этом случае устройства орошения сырья МР образованы на каждой секции ковшом Gi, который показан на фигурах в положении покоя и наполненным и который способен поворачиваться вокруг своей нижней горизонтальной оси Xi для выпуска содержимого вертикально и, по существу, по всей ширине ленты 20, на сырье МР, находящееся на верхней ленте 20, в основном,направо от ковша Gi. Как вариант (не показано), устройства орошения сырья в каждой секции могут быть образованы одной или более стрелами для орошения или орошения сырья под действием силы тяжести, чтобы обеспечить как можно более равномерное распределение смеси органических кислот. Каждая секция РТi содержит также устройство извлечения смеси органических кислот, использующихся для пропитки сырья МР, после того, как эта смесь прошла через сырье МР и затем сливается сбоку по обеим сторонам ленточного транспортера 18, и/или прошла сквозь ленту, если указанная лента с этой целью перфорирована или имеет отверстия достаточно малого размера, чтобы обеспечить проход только извлекаемой жидкости. Эти средства сбора смеси органических кислот после прохождения через сырье МР в данном случае образованы на каждой секции сборным желобом Аi, который простирается поперек на всю ширину камеры обработки 12 и, по существу, вдоль всей длины секции обработки РТi. В контексте изобретения смесь органических кислот, которая наполняет ковш Gi на каждой секции,называется "свежей" смесью органических кислот, которая на соответствующей секции приводится временно в контакт с сырьем МР, чтобы, проходя через него, пропитать его. Таким образом, временное "погружение" сырья МР проводится на секции РТi прохождением свежей смеси органических кислот через сырье МР под действием силы тяжести. Следует также отметить, что согласно принципам изобретения сырье никогда не вводят в ванну смеси органических кислот, но указанная смесь органических кислот просто проникает в сырье и быстро проходит через него. Каждый ковш Gi снабжается свежей смесью через подводящую трубу CFi, в которую вставлен электромагнитный клапан для регулирования расхода свежей смеси EVFi. Теплообменник Ei или любое другое эквивалентное нагревающее устройство, снабженное устройством терморегулирования Ti, позволяет точно определить температуру свежей смеси, подаваемой на ковш Gi. После извлечения в сборный желоб Аi смесь органических кислот отсасывается, в данном случае насосом Pi, приемный вход которого соединен с желобом Аi через трубу CRi извлечения с электромагнитным клапаном EVRi, вставленным для регулирования скорости потока в трубе CRi. Как схематически показано на фигурах, расходное отверстие насоса Pi сначала соединено с трубойCEi экстракции, в которую встроен электромагнитный клапан EVEi для регулирования скорости подачи потока на экстракцию. Расходное отверстие насоса Pi также соединено с трубой CRUi для возврата по меньшей мере части извлеченной смеси органических кислот через электромагнитный клапан EVRUi, встроенный в трубуCRUi регулирования расхода. Все электромагнитные клапаны установки соединены с центральным блоком управления (не показан), как и устройства нагрева Ei и терморегулирования Ti. Циркуляционная труба CRUi секции обработки PTi соединяется, в данном случае через теплообменник Ei-1, с трубой CFi-1, которая снабжает ковш Gi-1 секции обработки PTi-1, находящейся в данном случае непосредственно перед секцией PTi. Таким образом, согласно идеям изобретения на "второй" секции обработки Pi сырье МР пропитывается "второй" свежей смесью органических кислот, затем часть второй смеси извлекается после пропитки материала МР, так что указанная вторая смесь возвращается, чтобы образовать по меньшей мере часть"первой" свежей смеси кислот, предназначенной для пропитки сырья МР, находящегося непосредственно перед секцией PTi, на "первой" секции обработки PTi-1.-3 012118 Естественно, последняя по схеме секция PTn, т.е. в данном случае секция РТ 7, снабжена устройствами Е 7, Т 7 и EVF7 для подачи в ковш G7 свежей смеси кислот. Для этого сам теплообменник Е 7 также соединен, например, с емкостью 32 смеси органических кислот через трубу 36 с электромагнитным клапаном 38, регулирующим расход. Таким образом, исходная смесь органических кислот, содержащаяся в емкости 32, которая снабжает последнюю по схеме секцию PTn, по меньшей мере, частично возвращается от секции к секции,вплоть до первой секции РТ 1. В этом случае в первой по схеме секции PT1 труба CRU1 является выпускной трубой для невозвращаемой смеси органических кислот, откачанной насосом P1. Не выходя за рамки изобретения, потенциально возможно, чтобы каждая секция PTi, т.е. каждый ковш Gi, помимо смеси органических кислот, извлеченных на секции, идущей по схеме непосредственно ниже, также частично снабжался смесью органических кислот, поступающих из другого источника, например из емкости 32 с исходной смесью органических кислот. Труба CE1 экстракции на каждой секции обработки PTi позволяет отводить часть смеси органических кислот, прошедшей через сырье МР на этой секции, на экстракцию, в частности солюбилизованных мономерных и полимерных сахаров и лигнинов, образованных из исходного растительного материала МР. Возможность отведения смеси на каждой секции обработки PTi в целях экстракции дает много преимуществ. Это позволяет, в частности, экстрагировать лигнины определенных и известных молекулярных весов, причем характеристики этих лигнинов можно определить известным образом, в частности массспектроскопией. Это же справедливо для сахаров, и в частности гидролизованной гемицеллюлозы. Следует отметить, что извлечение и рецикл смеси органических кислот от секции к секции постепенно превращает указанную смесь в лигнины и сахара, одновременно наблюдается изменение в ней концентрации органических кислот. Возможность проведения экстракции на каждой секции, в частности на первой секции PTi, позволяет также скорректировать содержание воды, в частности установить содержание влаги или воды в сырье МР, которое зависит от типа конкретного сырья и также, например, от условий его хранения до обработки в установке. Изобретение не ограничено описанным выше вариантом осуществления. Ленточный транспортер может быть заменен на любое подобное устройство, такое как, например,шнековый транспортер. Все секции обработки могут быть разделены на последовательные группы в отдельных камерах с перемещением сырья и смесей кислот от одной камеры в следующую. Сборные желоба были показаны на фигурах в форме отдельных компонентов, т.е. каждая секцияPTi содержит свой желоб Ai. Как было схематически показано на фиг. 4, желоба Ai могут входить в блок, позволяющий всем смесям, которые прошли через сырье МР и выгрузились с ленточного транспортера 18, собираться в сборных желобах, по существу, справа от каждой секции обработки PTi. Размеры каждого сборного желоба Ai в продольном направлении L и между последовательными зонами позволяют, в частности, контролировать молекулярный вес или группы молекулярных весов лигнинов, экстрагируемых на каждой секции. Изобретение относится также к способу получения целлюлозы с помощью установки по изобретению, который отличается тем, что часть указанного количества второй смеси удаляется для экстракции из нее мономерных и полимерных сахаров определенного молекулярного веса. Изобретение относится также к мономерным и полимерным сахарам определенного молекулярного веса, получаемым этим способом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка (10) для реализации способа получения целлюлозы для производства бумаги, лигнинов и сахаров, содержащая устройства (18, 20) для переноса сырья (МР), от начала к концу по технологической схеме, последовательно на первую секцию обработки (PTi-1) и по меньшей мере на одну вторую секцию обработки сырья (PTi), которые расположены последовательно по технологической схеме и образуют первую пару последовательных секций обработки, причем каждая пара включает устройство (Gi), называемое пропитывающим устройством, для временного объединения, на первой секции (PTi-1): лигноцеллюлозного сырья (МР) с некоторым количеством пропиточной смеси, причем пропиточная смесь представляет собой смесь органических кислот, и на второй секции (PTi): сырья (МР) с некоторым количеством второй пропиточной смеси органических кислот; и устройство, по меньшей мере, для частичного извлечения части второй смеси после пропитки и для возвращения по меньшей мере части второй извлеченной смеси для образования, по меньшей мере час-4 012118 тично, указанной первой пропиточной смеси, использующейся на первой секции (PTi-1), и в котором каждая секция (PTi) содержит средство (Pi) для удаления после пропитки части указанного количества второй смеси, чтобы экстрагировать из нее, в частности, солюбилизированные мономерные и полимерные сахара и лигнины, образованные из исходного растительного сырья. 2. Установка по п.1, в которой указанное пропитывающее устройство (Gi) для временного объединения сырья (МР) с некоторым количеством смеси органических кислот содержит устройство орошения сырья (МР), так чтобы пропиточная смесь проходила через сырье. 3. Установка по любому из предыдущих пунктов, в которой указанное устройство перемещения сырья от начала в конец схемы включает транспортер (18), в частности, ленточного типа (20), на который сырье (МР) укладывают выше (14) первой секции (РТ 1) и непрерывно продвигают. 4. Установка по п.3, в которой после прохождения через сырье (МР) указанная пропиточная смесь удаляется с транспортера (18) под действием силы тяжести. 5. Установка по любому из пп.3 или 4, отличающаяся тем, что каждая секция (PTi) содержит средство (Ai) под транспортером (18), в котором собирается смесь органических кислот после ее прохождения через сырье (МР). 6. Установка по предыдущему пункту, в которой сборное устройство содержит по меньшей мере один желоб (Ai), который принимает поступающую под действием силы тяжести смесь органических кислот после ее прохождения через сырье (МР). 7. Установка по п.5 или 6, в которой каждая секция (PTi) содержит по меньшей мере один насос (Pi),вход или всасывающий прием которого соединен со сборным устройством (Ai) секции (РTi), а выход или слив насоса могут быть по выбору соединены со схемой рециркуляции (CRUi) и/или схемой экстракции (CEi). 8. Установка по любому из предыдущих пунктов, в которой на каждой секции (РТi) она содержит устройства нагрева (Еi) и регулирования (Тi) температуры указанного количества пропиточной смеси. 9. Установка по любому из предыдущих пунктов, в которой она содержит средства (24, 26) непрерывной подачи сырья (МР) в указанную вторую секцию (РТi). 10. Установка по любому из предыдущих пунктов, в которой имеются устройства (30, 32, 34) для предпропитки, или предварительной пропитки, сырья (МР) смесью органических кислот до введения сырья (МР) в первую секцию (PT1). 11. Установка по любому из предыдущих пунктов, в которой имеются устройства (32, Е 7) снабжения по меньшей мере одной нижней секции (РТ 7) смесью органических кислот для пропитки. 12. Установка по п.11, в которой имеются устройства (32, Е 7) для снабжения секции (РТ 7), находящейся дальше всего по схеме, смесью органических кислот для пропитки. 13. Установка по п.11 или 12, в которой имеется средство (Е 7) нагрева и регулирования (Т 7) температуры указанной смеси. 14. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит камеру(12), в которой установлено атмосферное давление, в которой расположены указанные устройства (18,20) для перемещения сырья (МР) последовательно на каждую из последовательных секций обработки(РТi), и которая включает входное отверстие (14) для введения сырья (МР) в камеру (12), чтобы снабжать указанную первую секцию (PT1), и выходное отверстие (16) для выгрузки сырья после его перемещения на последнюю секцию (РТ 7), и в которой расположены, по меньшей мере частично, указанное пропитывающее устройство (Gi) и указанное устройство извлечения (Аi). 15. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит, последовательно от начала к концу схемы, n секций обработки (РТ 1-РТn), на которые последовательно продвигается сырье (МР), при этом каждая пара последовательных секций (PTi-1, РТi) выполнена так же, как указанная первая пара последовательных секций (РТi-1, РТi).