Разработка энергосберегающей технологии деполимеризации полисахаридов древесины

• Автор: Русских, Александр Степанович
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Способы и современное состояние промышленной переработки растительного сырья

1.1. Анализ патентной ситуации и научнотехнической информации

1.2. Состояние промышленного производства в области комплексной переработки древесины в осахаренные
продукты

2. Объекты и методы исследования

2.1. Характеристика исходного сырья и реактивов

2.2. Разработка лабораторного стенда для гидролиза растительного сырья в процессе горячего размола

2.3. Определение механической прочности древесины н расход энерг ии на размол

2.4. Методика коррозионных испытаний

3. Особенности горячего размола древесного сырья в присутствии кисло ного катализатора
3.1. Влияние химикотермической обработки на механическую прочность древесины
3.2. Изменение расхода энергии на размол в зависимости от условий проведения процесса
3.3. Влияние химикотермической обработки на изменение степени полимеризации и кристаллической структуры
4. Кинетические закономерности гидролиза древесины при размоле в среде водяного пара
4.1. Влияние технологических факторов на качествен ну характеристику гидролизатмассы
4.2. Оптимизация процесса деполимеризации полисахаридов с получением продуктов с заданными свойствами 5. Практическое приложение результатов работы
5.1. Разработка рекомендаций по защите оборудования от коррозии и выбор материалов для изготовления промышленной установки
5.1.1. Коррозионная стойкость сталей и сплавов в технологических средах производства кормовой осахаренной древесноволокнистой массы КОДВМ
5.1.2. Снижение коррозионной активности гидролизных сред путем введения ингибиторов
5.2. Использование осахаренной массы для биохимической переработки
5.3. Онытнопромышлепные испытания технологии получения КОДВМ
Заключение
Литература


Несмотря на то, что в данном случае соблюдается основной принцип безотходности производства использование в качестве сырья вторичных материальных ресурсов биохимические предприятия сами являются источниками отходов и вредных выбросов, которые по объему во много раз превышают выход полезной продукции. Общее количесгво отходов в гидролизном производстве составляет по отношению к исходному сырью 8. Основными из них являются лигнин, шламы, образующиеся в результате нейтрализации гидролизата, шламы от приготовления растворов питательных солей, кубовый остаток от производства фурфурола, первичные осадки, избыточный активный ил, производственные сточные воды, отработанный теплоноситель после сушки дрожжей. Не останавливаясь подробно на каждом из перечисленных отходов, причинах их образования и способах утилизации, попытаемся дать общий анализ производства кормовых дрожжей с позиции современных требований промышленной экологии. В.В. Кафаров 4 и Г. Д.Харлампович , формулируя основные принципы создания безотходных химических производств, рекомендуют провести первоначальный анализ производства по следующей схеме определить виды и количества образующихся отходов, участки выделения, вскрыть причины образования, рассмотреть способы сокращения их количества и возможность использования в качестве вторичных ресурсов. На основе такого анализа предлагается сделать вывод о целесообразности совершенствования существующей схемы, производства или ее коренного изменения. К числу наиболее крупных отходов гидролизного производства относится технический лигнин, образующийся на стадии гидролиза и представляющий собой непрогидредизовавшуюся часть растительного сырья. Количество технического лигнина составляет от общей массы перерабатываемого сырья 8. Поскольку в составе растительного сырья всегда имеются непрогидролизовавшиеся компоненты, лигнин является неизбежным отходом существующей технологии гидролизного производства. Ликвидировать его как отход невозможно, можно лишь использовать его в качестве вторичного материального ресурса. Проблеме утилизации гидролизного лигнина посвящены многочисленные исследования, результаты которых обобщены в работе , однако, несмот ря на исследования, возникают трудности с его транспортированием и промышленной переработкой. В настоящее время рационально используется лишь лигнина, в основном в качестве топлива, остальная часть скапливаегся в отвалах, загрязняя окружающую среду. Многотоннажными отходами в гидролизной промышленности являются шламы, образующиеся на стадии нейтрализации гидролизата известковым молоком и выделяющиеся при горячем отстое аэрированного охлажденного сусла Общее количество шламов, выделяемых при переработке 1 тонны абсолютно сухого сырья, составляет 5 кг 8. С позиции безотходности необходимо изменить процесс получения гидролизата таким образом, чтобы исключить или уменьшить появление шламов. Это принципиально возможно осуществить двумя путями уменьшить количество вводимой на стадии гидролиза серной кислоты, заменить кислотный катализатор и нейтрализующий агент таким образом, чтобы избежать образования осадка на стадии нейтрализации. Реализация первого способа невыгодна, поскольку уменьшение количества вводимого катализатора ведет к значительному увеличению времени протекания процесса и уменьшению выхода сахаров. Второй способ можно реализовать, если в качестве катализатора вместо серной кислоты использовать, например, соляную, или вместо известкового молока в качестве нейтрализующего агента использовать аммиачную воду. Экспериментально показано, что гидролиз древесного сырья в присутствии соляной кислоты протекает более эффективно, чем в присутствии серной, однако в настоящее время отсутствуют конструкционные материалы, коррозионноустойчивые в данной среде. В настоящее время процесс нейтрализации гидролизата проводится в две стадии известковым молоком на первой и аммиачной водой на второй. Двухступенчатая нейтрализация позволяет уменьшить количество образующихся шламов. Однако применение для нейтрализации только аммиачной воды невозможно, так как в этом случае отмечается вредное влияние избытка растворимых солей аммония на процесс брожения И. Кроме того, образующиеся после такой нейтрализации органические шламы лигногуминовый комплекс трудно отделяются от раствора.