Спосіб і пристрій для безперервної переробки відновлюваної сировини

1. Спосіб комплексної переробки лігноцелюлозних і крохмальних матеріалів, за яким шляхом подрібнення, змочування, безперервного гідролізу при підвищеній температурі під тиском, подальшого двостадійного розширення, розділення гідролізату на газоподібну фазу й розчин цукрів, одержують фур фурол, оцтову кислоту і лігнін, який відрізняється тим, що подрібнений лігноцелюлозний матеріал безперервно гідролізують, гідролізований матеріал розширюють у дві стадії, при цьому одержують парову фазу й розчин гідролізату, парова фаза містить фурфурол, метанол і оцтову кислоту, а розчин гідролізату містить цукри, лігнін із залишковою целюлозою і воду; далі розчин гідролізату пресуванням розділяють на розчин цукру і тверду фазу, що не прореагувала; потім тверду фазу піддають дії целюлозних ферментів, у процесі якої одержують розчинну целюлозу і нерозчинний лігнін; лігнін відділяють, а целюлозу піддають гідролізу з одержанням розчину глюкози, який додають до розчину цукрів; до розчину цукрів також безперервно додають крохмальний матеріал й усе піддають амілолітичному гідролізу, після якого тверді частинки відділяють і повертають на стадію безперервного гідролізу, розчин глюкози перекачують на зброджування, при якому глюкозу зброджують в етанол, дріжджові клітини відділя2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здріють, і відганяють етанол. бнений лігноцелюлозний матеріал змочують у співвідношенні 0,1-0,3 мас. %, під час транспортування цей матеріал безперервно механічно нагрі 2 (19) 1 3 83951 4 центрування кубового залишку використовують для попереднього нагрівання крохмального матеріалу. 9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що теплову енергію відпрацьованої води використовують шляхом змішування відпрацьованої води з технологічною водою. 10. Пристрій для здійснення способу за будь-яким з пп. 1-9, який складається з дробарки, завантажувального пристрою і кількох гідролізерів, останній з яких підключений через розширювач середнього тиску і розширювач низького тиску до бака продукту гідролізу з мішалкою, і верхні частини розширювачів середнього тиску та низького тиску підключені до верхньої частини ректифікаційної колони фурфуролу і до бака для фур фуролу, який відрізняється тим, що завантажувальним пристроєм є черв'ячний напірний завантажувальний пристрій безперервної дії 13, що складається із сегментів, утворених корпусом 94 з однозахідним черв'яком 86 конвеєра, встановленим на валу 85, ці кілька сегментів закінчуються головкою 98, внутрішня геометрична форма якої адаптована до положення оправки 91, вкрученої в кінець вала 85, між витками черв'яка розміщене принаймні одне парове кільце 88 і фіксатор 89, на боці входу матеріалу парове кільце 88 конічно розширюється; у місці розміщення парового кільця 88 внутрішня частина корпусу 94 має вкладиш, за формою виконаний як тонке кругле кільце шириною 3-6 мм, до головки 98 прикріплений вихідний фланець 92, який має вихідний вкладиш 93 із перехідником, що веде до першого гідролізера 22, корпус 94 в одному із сегментів має боковий перший отвір 87, призначений для подачі подрібненого матеріалу, і другий отвір 97, призначений для подачі технологічної води; крім того, перед першим витком черв'яка на валу прикріплена з'єднувальна пластина 96 і знаходяться підшипники 95; вал 85 з'єднаний з приводним агрегатом; перший гідролізер 22 має також джерело подачі пари з кислотою низької концентрації; перший гідролізер 22 підключений принаймні до одного іншого гідролізера; останній гідролізер 24 підключений через золотниковий клапан високого тиску 26 до розширювача середнього тиску 27, нижня частина якого підключена через золотниковий клапан середнього тиску 28 до верхньої частини розширювача низького тиску 29; нижня частина розширювача низького тиску 29 підключена через ротаційний живильник 30 до бака 53 про дукту гідролізу з мішалкою, який підключений через роздільний пристрій 54 до першого бака 61 для розчину цукрового гідролізату та до другого бака 55 для твердих залишків лігноцелюлози, що не прореагувала; верхня частина розширювача середнього тиску 27 і розширювача низького тиску 29 підключена до перших теплообмінників 31 та 32, други х теплообмінників 34 та 35 і через третій бак 42 до верхньої частини першої ректифікаційної колони 43; верхня частина першої ректифікаційної колони 43 підключена через треті теплообмінники 44 та 45 і нижню частину апарата 46 для декантації до четвертого бака 49 для фурфуролу; верхня частина апарата 46 для декантації підключена через п'ятий бак 47 для суміші фур фуролу низької концентрації назад до третього бака 42; другий бак 55 для твердих залишків лігноцелюлози, що не прореагувала, підключений до ферментативного гідролізера 57, який підключений до пристрою 56 для приготування ферментів і сепаратора 58, призначеного для відділення глюкози від лігніну; сепаратор 58 підключений до шостого бака 59 для лігніну й сьомого бака 60 для приготування ферментативного середовища; перший бак 61 для розчину цукрового гідролізату підключений трубопроводом до реакційних апаратів під тиском 78 та 79 для розрідження крохмалю, які оснащені системою подачі здрібненого крохмального матеріалу; реакційні апарати 78 та 79 підключені до ферментативних гідролізерів крохмалю 82 та 83, які далі підключені через четвертий теплообмінник 80 та п'ятий теплообмінник 62 до ферментерів 63 та 64; обидва ферментери підключені через сепаратор 66 дріжджових клітин до четвертого теплообмінника 80, який підключений до перегінного пристрою 69, підключеного до випарника 72 і другої ректифікаційної колони 70 етанолу; перегінний пристрій 69, випарник 72 і друга ректифікаційна колона 70 підключені до нагрівального пристрою; друга ректифікаційна колона 70 у зоні відпрацьованої води підключена до шостого бака 52 для накопичення води для нагрівання технологічної води у перших теплообмінниках 31 та 32 для котла 14 нагрівального пристрою. 11. Пристрій за п. 10, який відрізняється тим, що розширювачі 27 і 29 виконані у формі циклонних сепараторів, і розширювальний золотниковий клапан середнього тиску 28 входить до розширювача середнього тиску 27 по дотичній. Винахід відноситься до способу переробки лігноцелюлозних матеріалів із використанням безперервного гідролізу під тиском, у результаті якого одержують фур фурол і фурани, оцтову кислоту, лігнін, гідролітичні цукри -глюкозу. Спосіб включає також переробку залишків після гідролізу із використанням способів ферментативного гідролізу, гідролізу крохмалю з доданих до глюкози крохмальних матеріалів, особливо зерна зернових культур, зброджування, перегонку й ректифікацію в біоетанол, використання кубового залишку шляхом анаеробного зброджування в біогаз і накопи чення діоксиду вуглецю. Винахід відноситься також до комплексного пристрою для здійснення цього способу. Нехватка викопної сировини стає потенційною перепоною, що стримує соціально-економічний розвиток багатьох регіонів. Нинішні системи для виробництва органічних хімічних речовин ґрунтуються здебільшого на використанні викопної сировини. Родовища викопної сировини, особливо сирої нафти й природного газу, поступово вичерпуються. Чеська Республіки у значній мірі залежить від імпорту ви щезазначеної сировини, 5 83951 що є причиною значної пропорції дефіциту у торговому балансі. На додаток до викопних ресурсів на разі й у майбутньому є велика частина відновлюваного органічного матеріалу - біомаси. Біомаса (лігноцелюлозні матеріали) є на разі найширше використовуваним відновлюваним ресурсом і утворює суттєву частк у світового виробництва. В доступному для огляду майбутньому буде необхідним шукати й розроблювати дешевші й ефективніші способи перетворення у якісні газоподібні й особливо рідкі палива, які забезпечать ширше й ефективніше використання біомаси й відновлюваних ресурсів у цілому, що означає серед іншого роботу поблизу ресурсів сировини, а також більшу гнучкість у способах застосування і без сезонних коливань. Головними виробниками біомаси є джерела з основної сільськогосподарської індустрії (різні види соломи) й відходи переробки деревини й лісового господарства. Значну увагу приділяють способам, у яких використовують гідроліз. Однією з переваг цих способів є дуже низька вартість вихідної лігноцелюлозної сировини. Гідролітичні технології, що забезпечують розчин гідролітичних цукрів (целюлозних і напівцелюлозних) належної концентрації і переважно використовують безперервний спосіб, ще й досі повністю не освоєні. Усі ці факти згадуються у доповіді Філіпа У. Медсона (Philip W. Madson) „Досвід щодо біоетанолу у США" на Європейській конференції з біоетанолу (проведеної у м. Лісса, Нідерланди, у травні 1990 p.). Він дійшов висновку, що попри технічні досягнення виробництво біоетанолу перебуває у точці беззбитковості, якщо навіть не нижче - є неприбутковим. Технології, що на разі використовуються й розроблюються для виробництва етанолу як палива, здебільшого ґрунтуються на використанні крохмальних матеріалів, особливо кукурудзи й зернових. Другою стратегією, якої натепер активно дотримуються, є використання сировини нижчої вартості, наприклад, целюлози, щоб зменшити витрати на сировину. Відомий спосіб описано у патенті США №4564595, який відноситься до кислотного гідролізу попередньо делігніфікованої целюлози й подальшого зброджування отриманих елементарних цукрів (головним чином, глюкози). У патенті Японії № 59048090, озаглавленому „Приготування паливного спирту" здійснена спроба позбавитися високої енергоємності відомих способів. Його наріжне каміння ґрунтується на ідеї, що елементарні цукри при використанні зброджування одержують з відновлюваної сировини і потім зброджують в етанол. Крохмальні матеріали піддають крекінгу за допомогою волокнистих грибів роду Aspergilus, лігноцелюлозні матеріали, такі, як деревина, модифікують за допомогою дріжджів, і солому й матеріали, схожі до соломи, модифікують за допомогою Bacillus natto. 6 Для того щоб одержати фур фурол, компанія Quaker Oats використовує безперервний гідроліз лігноцелюлози сірчаною кислотою (5%-й водний розчин) при температурах +145 - +170°C. Шведська компанія Defibrator розробила спосіб безперервного гідролізу, але вони використовують одностадійне розширення і перед гідролізом пропитують сировину сірчаною кислотою. У патенті Фінляндії, зареєстрованому у Чеській Республіці під №191945, об'єктом захисту є спосіб двостадійного гідролізу у присутності сірчаної кислоти. На першій стадії гідроліз здійснюють при температурі +150 - +2000C при концентрації сірчаної кислоти, яка перевищує 10 мас. %. На др угій стадії при такій самій температурі концентрація кислоти є до 5 мас. %. У документі Швейцарії реєстраційний номер CH 678183 А5 описуються кислотні гідролізи матеріалів, що містять пентозани у середовищі 2 мас. %-ної сірчаної кислоти, при температурах +170 +230°C. Хоча використання викопної сировини ще й досі економічно прибутковіше, великі нафтохімічні компанії створили групи науково-дослідницьких робіт і дослідно-конструкторських розробок, які головну увагу приділяють новим технологіям, у яких використовуються відновлювані ресурси. На Європейській конференції з біоетанолу розглядалися причини економічної неприбутковості як з технічної, так й з законодавчої точок зору. Уразі виробництва біоетанолу, який виробляють або має вироблятися із кукурудзяного крохмалю або крохмалю зернових, продажна ціна майже дорівнює ціні купованої сировини. Ці речовини є коштовними, але мають перевагу легкого й технологічного гідролізу. У європейському патенті №0101190 „Спосіб виробництва етанолу", винахідники Ассарссон (Assarsson) і Нагасуї (Nagasuy), описується виробництво глюкози, яку далі конденсують в етанол, використовуючи частковий кислотний гідроліз крохмалю. Вихідною сировиною вважається вуглеводний матеріал, модифікований різними шляхами (хімічно модифікований, похідний, не модифікований або суміш цих матеріалів). За теорією, целюлоза також належить до деяких із цих груп, хоча у переліку сировини автори чітко її не вказують. Однак пропоновані умови гідролізу, особливо, температура, не виключають її з переліку застосовних матеріалів. При пропонованій температурі нагрівальної пари +167°C може відбутися гідроліз лише частини пентозанів, але при цьому лігноцелюлозний комплекс залишиться недоторканим. Через це у вимогах згадується лише крохмальний матеріал. Безперервний спосіб гідролізу лігноцелюлозних матеріалів у промислових масштабах не використовується. У робочих умовах, якщо те хнологічний процес має бути економічно ефективним, важко дотримуватися коротких часів реакцій, щоб забезпечити швидке нагрівання суміші, а також регенерацію тепла й високий відсоток використання усіх продуктів. Відсутність комплексного підходу при використання продуктів, забезпечуваних відновлюваним ресурсом матеріалів, представляє собою ще один недолік цих способів. 7 83951 До способу переробки лігноцелюлозних матеріалів з використанням гідролітичних і ферментативних процедур частково відносяться низка патентів Чеської Республіки (CZ 281504 та CZ PV 20004328). У результаті гідролізу лігноцелюлозних матеріалів одержують фур фурол, оцтову кислоту, лігнін, гідролітичні цукри, особливо глюкозу. Відповідно до патентів Чеської Республіки, залишки целюлози, що не гідролізувалися, або повертають до процесу гідролізу, або піддають екстракції, щоб одержати лігнін. Сировину, що не розщепилася, змочують у масовому співвідношенні 0,5-1,1, надлишкову воду з одержаної суміші екстрагують, і потім проводять кислотний гідроліз під тиском. З огляду на переважний вид продукту гідролізу, процес гідролізу здійснюють при температурах +160 +230°C. Один із недоліків цього способу полягає у великій витраті теплої технологічної води, яку використовують для змочування лігноцелюлозного матеріалу, що не розщепився, і при її подальшій екстракції перед саме гідролізом. Ще одним недоліком цих розроблених способів є той факт, що проблема економії енергії для усієї технологічної операції ще й досі повністю не вирішується. Не вирішена також і проблема комплексного використання лігноцелюлозних й крохмальних матеріалів. Важливою умовою переробки лігноцелюлозних матеріалів під час гідролітичних процесів є забезпечення технологічної безперервності виробництва, особливо подачі розщепленого лігноцелюлозного матеріалу до гідролізера. У зазначених патентах описуються завантажувальний поршневий пристрій, який складається з баку для матеріалу, двох золотникових клапанів і завантажувального гідравлічного циліндра. Цей блок не забезпечує плавного безперервного дозування лігноцелюлозного матеріалу, й, окрім того, цей спосіб завантаження не випробуваний на безперервність гідролітичного процесу. Завантажувальний прес, описаний у CZ 281504, складається із циліндричної частини й конічної частини. Через обидві частини проходить черв'як із постійним кроком і кроком, що зменшується, у конічній частині. Конічна частина складається з сегментів, призначених для проведення рідини у бак. Передній бік циліндричної частини перфорований. На кінці конічної частини передбачений завантажувач під тиском, який щільно підключений до завантажувального преса й проходить у перший гідролізер. Ця завантажувальна система також не виявилася ефективною, особливо через те, що заправка була нерівномірною й не забезпечувала ущільнення й безперервну прозорість пробки через завантажувач під тиском. Від цієї системи відмовилися, зокрема, через побоювання, що вона буде непридатною для промислового використання у безперервному режимі. Вищезазначені недоліки існуючих способів гідролізу для одержання цукрів (глюкози), етанолу, фурфуролу, чистого лігніну, біогазу й діоксиду вуглецю з лігноцелюлозних матеріалів вирішені й усунені завдяки способу комплексної переробки 8 відновлюваної сировини, особливо лігноцелюлозних і крохмальних матеріалів. Пропонований спосіб ґрунтується на наступному принципі: подрібнений лігноцелюлозний матеріал, змочений технологічною водою у співвідношенні 0,1-0,3 мас. % відносно до маси вихідного матеріалу, безперервно транспортують і механічним шляхом нагрівають матеріал, що переміщається, до температури +80 - +900C, у завантажувальному пристрої. Подрібнений і нагрітий матеріал потім піддають безперервному гідролізу у присутності технологічної води й пари при температурах +190 - +235°C під тиском 1,5-3,2 МПа і переважно для прискорення гідролізу в присутності розбавленої кислоти чи кислотоутворюючої речовини у кількості 0,30,85мас. % відносно до суспензії протягом 9-12 хвилин; співвідношення води й твердої речовини складає 1:3,5-1:4,5. Процес гідролізу здійснюють при одночасному переміщенні твердої і рідкої фаз. Кислоту дозують у вхідний трубопровід спереду гідролізера. Уся пара у гідролізучій системі конденсуватиметься й нагріватиме рухомий матеріал. Теплота конденсації, що вивільнюватиметься, компенсуватиме також втрату тепла через кожух гідролізера. Каталітична дія кислоти й тепла спричинятиме гідролітичне розщеплення напівцелюлоз у частину фурфуролу і частково у напівцелюлозні цукри. Лігноцелюлозні зв'язки розпадуться, і целюлоза розлежиться у глюкозу на 27-85%. Після завершення гідролізу суспензію матеріалу розширюють у дві стадії. Парова фаза містить фурфурол, метанол, оцтову кислоту й воду. Гідролізована суспензія містить розчин цукрів, залишкову тверду, розбиту на волокна лігноцелюлозну фазу і воду. Для належної роботи й регулювання термодинамічного балансу між рідиною і парою у гідролізерах важливе безперервне видалення інертної парової фази, що містить здебільшого фур фурол, із парової частини гідролізерів. Видалення здійснюють з верхньої частини гідролізерів, і воно є важливим для досягнення необхідної температури. При збільшенні вмісту цієї парової фази тиск у гідролізерах підвищується. Парові фази з гідролізерів і парові фази з розширювачів охолоджують і піддають ректифікації. їх розділяють на розчин фур фуролу, метанолу і води і суміш кислот і води. С уміш фурфуролу шляхом декантації розділяють на два шари. Нижній шар містить приблизно 92 мас. % фурфуролу у розчині з водою і метанолом. Верхній шар з апарату для декантації містить приблизно 8 мас. % фур фуролу, решта метанол і вода. Цей шар повертають у ректифікаційну колону. Азеотропну суміш кислот і води піддають екстракції, і отримують безводну суміш оцтової і мурашиної кислот. Гідролізат, що містить цукри гідролізування, тверду, розбиту на волокна лігноцелюлозну фазу і воду, стискають. Цим стисканням одержують розчин цукрів і води і залишки твердої, розбитої на волокна лігноцелюлозної фази, на які діють целюлозні ферменти. Лігноцелюлозні залишки можна також повернути до процесу гідролізу при підвищеній температурі під тиском для завершення 9 83951 гідролізу або екстрагують розчинником, вибраним із групи, що складається з етанолу або ацетону, протягом 10-15 хвилин. Лігнін переходить у розчинник, і, коли розчинник випаровується, одержують чистий реакційний лігнін, а целюлоза залишається у твердій частині. Після гідролізу целюлози одержують чисту глюкозу. Цукри, адсорбовані у волокнистий матеріал, витискують у розчин цукрів і не повертають з волокнистим матеріалом до певного вибраного процесу переробки твердих залишків. Ці легко поєднувані технологічні операції забезпечують високий вихід здатних до бродіння цукрів. Розчин глюкози, одержаний ферментативним гідролізом, додають до розчину цукрів, який виходить з процесу гідролізу при підвищеній температурі під тиском, і безперервно змішують із крохмальним матеріалом. Потім усе піддають амілолітичному гідролізу. Залишкові тверді частки, що містять не крохмальну частину зерна, відділяють від результуючої реакційної суміші і повертають до процесу гідролізу при підвищеній температурі під тиском. Одержаний розчин глюкози - після коригування рН, додання солей і коригування концентрації глюкози неконцентрованим кубовим залишком з заторної колони -завантажують через теплообмінник у ферментер (бродильний апарат). Спиртове бродіння підтримують подачею відділених дріжджових клітин, що повертаються, або 2030% вмісту ферментера тримають у ферментері як дріжджову закваску для наступного бродіння. Завдяки цьому нове бродіння починається швидко. Після того як глюкоза при бродінні перетворюється на етанол, і клітини дріжджів відділені, розчин з ферментера перекачують для перегонки. Приблизно 90% із 40% етанолу залишають перегінну колонну у вигляді пару для ректифікації. Частину кубового залишку повертають до процесу бродіння для розбавлення розчину цукрів до необхідної концентрації. Невикористану частину кубового залишку подають до випарника. У випарнику кубовий залишок можна концентрувати до необхідної концентрації твердих речовин. Увесь процес має дуже високий коефіцієнт використання в умовах промислового виробництва, а ефективність перегонки складає приблизно 99,5%. Теплову енергію гідролізованого розчину, що виходить з процесу гідролізу при підвищеній температурі під тиском, використовують для розрідження крохмалю, доданого у розчин глюкози, або для нагрівання технологічної води або пари. Після розрідження крохмалю і коригування температури до оптимальної для дії термічно стійких амілаз оцукрювання крохмалю відбувається дуже швидко. Перевагою цього способу є використання тепла, утвореного з гідролітичного розчину. Теплову енергію з розчину глюкози і теплоту із кубового залишку використовують для попереднього нагрівання завантаження для заторної колони. Теплову енергію відпрацьованої води використовують для покращення енергетичного балансу процесу гідролізу при підвищеній температурі під тиском. Компактність і зв'язки пов'язаних процесів (гідроліз, бродіння, перегонка і ректифікація) і процесів, у яких використовують побічні 10 продукти (лігнін, фур фурол, кубовий залишок, дріжджові клітини й діоксид вуглецю) полегшують автоматизацію технологічного процесу й досягнення безвідходної системи переробки відновлюваних ресурсів. Комплексне рішення проблеми використання лігноцелюлозної і крохмальної сировини забезпечує максимальне використання усієї ви хідної сировини і теплової енергії. Пристрій, який використовується для здійснення цього способу, складається з дробарки й баку переробки, завантажувального пристрою і кількох гідролізерів, останній з яких підключений (через золотниковий клапан високого тиску) до розширювача середнього тиску, нижня частина якого підключена (через золотниковий клапан середнього тиску) трубою до верхньої частини розширювача низького тиску. Нижня частина розширювача низького тиску підключена (через ротаційний живильник) трубою до баку гідролітичного продукту з мішалкою. Цей бак також підключений до роздільного пристрою, перша колекторна частина якого підключена до першого бака для розчину цукрового гідролізату. Його друга колекторна частина для твердої фази, що не прореагувала, підключена до другого бака для залишкової лігноцелюлозної фази. Верхня частина розширювача середнього тиску й розширювача низького тиску підключена до верхньої частини ректифікаційної колони фурфуролу й до бака для фур фуролу. Відповідно до винаходу, черв'яковий напірний завантажувальний пристрій безперервної дії складається із сегментів, виконаних із корпусу з однозахідним черв'яком конвеєра на валу. Ці кілька сегментів доповнені головкою, внутрішня геометрична форма якої адаптована до положення оправки, вкрученої в кінець вала. Між витками черв'яка поміщене принаймні одне парове кільце і фіксатор. На боці входу сировини парове кільце конічно розширюється. У місці парового кільця внутрішня частина корпусу має вкладиш, за формою виконаний як тонке кругле кільце шириною 3-6 мм. До головки прикріплений вихідний фланець з вихідним вкладишем із перехідником, що веде до першого гідролізеру. Корпус одного із сегментів має боковий перший отвір, призначений для подачі подрібненої сировини, і другий отвір, призначений для подачі технологічної води. Крім того, перед першим витком черв'яка на валу прикріплена з'єднувальна пластина і знаходяться підшипники. Вал з'єднується з приводним агрегатом. Перший гідролізер має також джерело подачі пари з кислотою низької концентрації і підключений принаймні до одного іншого гідролізера. Останній гідролізер підключений через золотниковий клапан високого тиску до розширювача середнього тиску, нижня частина якого підключена через золотниковий клапан середнього тиску до вер хньої частини розширювача низького тиску. Його нижня частина підключена через ротаційний живильник до змішувального баку продукту гідролізу. Верхня частина розширювача середнього тиску підключена по трубопроводу до перших теплообмінників, других теплообмінників і через третій бак до верхньої частини першої ректифікаційної колони. Верхня 11 83951 частина першої ректифікаційної колони підключена через третій теплообмінник і нижню частину апарату для декантації до четвертого бака для фурфуролу, а верхня частина апарату для декантації підключена через п'ятий бак для суміші фурфуролу низької концентрації назад до третього бака. Другий бак для твердих залишків лігноцелюлози, що не прореагувала, підключений по трубопроводу до ферментативного гідролізера, який підключений до пристрою для приготування ферментів і сепаратора для відділення глюкози від лігніну. Сепаратор підключений до шостого баку для лігніну й сьомого баку для приготування ферментативного середовища. Перший бак для розчину цукрового гідролізату підключений до реакційних апаратів під тиском для розрідження крохмалю, які оснащені системою подачі роздробленої крохмальної сировини. Реакційні апарати підключені до ферментативних гідролізерів крохмалю, які далі підключені через четвертий і п'ятий теплообмінники до ферментерів. Обидва ферментери підключені через сепаратор дріжджових клітин до четвертого теплообмінника, який підключений до перегінного пристрою. Перегінний пристрій підключений до випарника й другої ректифікаційної колони. Перегінний пристрій, випарник і друга ректифікаційна колона підключені до нагрівального пристрою. Ця ректифікаційна колона у зоні відпрацьованої води підключена до шостого бака для накопичення води, у якому технологічна вода нагрівається у перших теплообмінниках для котла нагрівального пристрою. Розширювачі виконані у формі циклонних сепараторів, і розширювальний золотниковий клапан середнього тиску входить до розширювача середнього тиску по дотичній. На фігурі 1 представлена схема технологічного процесу ферментативного гідролізу для переробки лігноцелюлозних і крохмальних матеріалів. На фігурі 2 представлений напірний черв'ячний завантажувальний пристрій безперервної дії. Перелік відповідних позицій Фігура 1: 1. Стрічковий конвеєр 12. Бак переробки 13. Завантажувальний пристрій 14. Електричний котел (газовий котел або котел на твердому паливі) 22. Перший гідролізер 23. З'єднувальний напірний трубопровід 24. Другий гідролізер 25. Переливний трубопровід 26. Розширювальний золотниковий клапан високого тиску 27. Розширювач середнього тиску 28. Розширювальний золотниковий клапан середнього тиску 29. Розширювач низького тиску 30. Ротаційний живильник 31 і 32. Перші теплообмінники (для парової фази із стадії розширення) 33. Бак для технологічної води 34 і 35. Другі теплообмінники 42. Третій бак (для вхідної суміші фур фуролу) 43. Перша ректифікаційна колона 12 44 і 45. Треті теплообмінники (для охолодження фази фур фуролу після ректифікації) 46. Апарат для декантації 47. П'ятий бак (для 8%-ої суміші фурфуролу) 49. Четвертий бак (для 92%-ої суміші фур фуролу) 50. Обмінник (для охолодження суміші з ректифікаційної колони) 51 Бак для розчину суміші оцтової кислоти, мурашиної кислоти і води 52. Шостий бак для накопичення води (- частина теплового циклу) 53. Бак для продукту гідролізу з мішалкою 54. Роздільний пристрій 55. Другий бак (для твердих лігноцелюлозних залишків, що не прореагували) 56. Пристрій для приготування ферменту целюлози 57. Ферментативний гідролізер целюлози в глюкозу 58. Сепаратор глюкози й лігніну 59. Шостий бак для лігніну 60. Сьомий бак для приготування ферментативного середовища 61. Перший бак (для розчину цукрового гідролізату) 62. П'ятий теплообмінник 63 і 64. Ферментери. 66. Сепаратор дріжджових клітин 67. Восьмий бак для дріжджових клітин 69. Перегінний пристрій 70. Друга ректифікаційна колона 72. Випарник 73. Дев'ятий бак (для кубового залишку, дріжджових клітин, біогазу) 78 і 79. Реакційний апарат для розрідження крохмалю 80. Четвертий теплообмінник 82 і 83. Ферментативний гідролізер крохмалю (для оцукрювання) Фігура 2: 85. Вал 86. Однозахідний черв'як конвеєра 87. Перший отвір (для сировини) 88. Парове кільце 89. Фіксатор 91. Оправка 92. Вихідний фланець 93. Вихідний вкладиш із перехідником 94. Корпус 95. Підшипник 96. З'єднувальна пластина 97. Другий отвір 98. Головка Приклади здійснення На фігурі 1 представлена схема для переробки лігноцелюлозних і крохмальних матеріалів. Вона є безперервною. Пристрій складається із стрічкового конвеєра 1, з'єднаного із черв'ячним напірним завантажувальним пристроєм 13. Завантажувальний пристрій 13 підключений до першого гідролізера 22, який підключений до останнього, другого гідролізера 24. Перший гідролізер 22 оснащений живильним трубопроводом, через який у перший гідролізер 22 13 83951 подається кислота для коригування кислотності у першому гідролізері 22. Залежно від продуктивності може бути кілька гідролізерів. При цьому кожен із них оснащений черв'яком приводного конвеєра і з'єднувальними напірними трубопроводами між гідролізерами для пропуску сировини. Останній другий гідролізер 24 підключений через переливний трубопровід 25 із розширювальним золотниковим клапаном високого тиску 26 до розширювача середнього тиску 27. Нижня частина розширювача середнього тиску 27 підключена через розширювальний золотниковий клапан середнього тиску 28 через трубопровід до верхньої частини розширювача низького (атмосферного) тиску 29. Нижня частина розширювача низького (атмосферного) тиску 29 підключена через ротаційний живильник ЗО через трубопровід до баку 53 для продукту гідролізу з мішалкою, який далі підключений через трубопровід до роздільного пристрою 54, наприклад, фільтрувального пресу. Його перша колекторна частина підключена до першого бака 61 для розчину цукрового гідролізату, а друга колекторна частина для твердої фази, що не прореагувала, підключена до другого бака 55 для фази твердих лігноцелюлозних залишків, що не прореагували. Верхня частина розширювача середнього тиску 27 й розширювача низького тиску 29 підключена через трубопровід до перших теплообмінників 31 і 32, до други х теплообмінників 34 і 35 і через третій бак 42 до верхньої частини першої ректифікаційної колони 43. Верхня частина ректифікаційної колони 43 підключена через треті теплообмінники 44 і 45 через нижню частину апарата для декантації 46 до четвертого бака для фурфуролу 49. Верхня частина апарата для декантації 46 підключена через п'я тий бак 47 для суміші фурфуролу низької концентрації (8%) назад до третього бака 42. Розширювач середнього тиску 27 і розширювач низького тиску 29 виконані у формі циклонних сепараторів, і розширювальний золотниковий клапан середнього тиску 28 входить до розширювача середнього тиску 27 по дотичній. Другий бак 55 для твердих лігноцелюлозних залишків, що не прореагували, підключений через трубопровід до ферментативного гідролізера 57, який підключений до пристрою 56 для приготування ферментів і сепаратора 58, призначеного для розділення глюкози й лігніну. Сепаратор 56 підключений до шостого бака 59 для лігніну й до сьомого бака 60 для приготування ферментативного середовища. Перший бак 61 для розчину цукрового гідролізату після гідролізу підключений до реакційних апаратів 78 і 79 для розрідження крохмалю, які оснащені системою подачі роздробленої крохмальної сировини. Реакційні апарати 78 і 79 для розрідження крохмалю підключені до ферментативних гідролізерів крохмалю 82 і 83, які далі підключені через четвертий теплообмінник 80 і п'ятий теплообмінник 62 до ферментерів 63 й 64. Обидва ферментери підключені через сепаратор дріжджових клітин 66 до четвертого теплообмінника 80, який підключений до випарника 72 кубового залишку й друго ї ректифікаційної колони 70. Перегін 14 ний пристрій 69, випарник 72 і друга ректифікаційна колона 70 підключені до нагрівального пристрою. Друга ректифікаційна колона 70 у зоні відпрацьованої води підключена до шостого бака 52 для накопичення води для технологічної води, нагрітої у перших теплообмінниках 32 і 33 для котла 14 нагрівального пристрою. На фігурі 2 представлений черв'ячний завантажувальний пристрій безперервної дії 13. Завантажувальний пристрій безперервної дії 13 складається із сегментів, виконаних із корпуса 94 з однозахідним черв'яком 86 конвеєра, встановленим на валу 85. Ці кілька сегментів доповнені головкою 98, внутрішня геометрична форма якої адаптована до положення оправки 91, вкрученої в кінець вала 85. Між витками черв'яка поміщене принаймні одне парове кільце 88 і фіксатор 89, що кріпить парове кільце 88 до відрізку всього черв'яка 86. На боці входу сировини парове кільце 88 конічно розширюється. У місці парового кільця 88 внутрішня частина корпусу 94 має вкладиш за формою виконаний як тонке кругле кільце шириною 3-6 мм. До головки прикріплений вихідний фланець 92 з вихідний вкладишем 93 із перехідником, що веде до першого гідролізеру 22. Корпус 94 одного із сегментів має боковий перший отвір 87, призначений для подачі подрібненої сировини, і другий отвір 97, призначений для подачі технологічної води. Крім того, перед першим витком черв'яка на валу прикріплена з'єднувальна пластина 96 і знаходиться підшипник 95. Вал з'єднується з приводним агрегатом. Здрібнена сировина безперервно подається до вхідного бака для черв'ячного напірного завантажувального пристрою 13, який складається з кількох конструктивних частин. Черв'як транспортує модифіковану сировину до другої частини, в яку подається технологічна вода. Сировина проходить через фіксатор 89 і парове кільце 88, де сировина стискається й нагрівається при переході з однієї частини до другої. Нагріта таким чином сировина далі транспортується черв'яком 86 такого самого діаметра через фіксатор 89 до ще однієї частини з приєднаним однозахідним черв'яком 86, який закінчується останнім паровим кільцем 88 й оправкою 91. Тиск в останній частині, що веде до гідролізеру, дорівнює приблизно 1,5-3,2 МПа, а температура - +80 - +90°C. Нагріта і частково перетворена на волокно сировина проходить по периметру парового кільця 88 і через вихідний вкладиш 93 із перехідником до вхідної частини першого гідролізеру 22. Суспензія, що прореагувала, подається з останнього гідролізера 24 по напірному трубопроводу через розширювальний золотниковий клапан високого тиску 26 до першого розширювача середнього тиску, у якому тиск дорівнює 0,8МПа, а температура +170°C. У верхніх частинах розширювачів передбачені другий і третій трубопроводи, призначені для випуску парової фази. Більша частина фурфуролу ви ходить у паровій частині, теплота конденсації і скрита теплота якої використовуються для попереднього нагрівання технологічної води у парових други х теплообмінниках 34 й 35. Гідролізат переноситься з нижньої 15 83951 частини розширювача середнього тиску 27 через розширювальний золотниковий клапан середнього тиску 28, який підключений до розширювача низького (атмосферного) тиску 29, який через ротаційний живильник 30 підключений до бака 53 для продукту гідролізу з мішалкою. Парова фаза з розширювача низького (атмосферного) тиску переноситься через перші теплообмінники 31 і 32 по напірному трубопроводу до третього бака 42, призначеного для вхідної суміші фурфуролу. Інертна парова фаза, що містить фурфурол, переноситься з верхньої частини гідролізерів по напірному трубопроводу і через розширювальний золотниковий клапан високого тиску 26 до теплообмінника, звідки конденсована інертна фаза переноситься до третього бака 42 для суміші фурфуролу, а також кислот. Суміш фур фуролу у третьому баку 42 перебуває при температурі +30°C і звідти помпою подається до першої ректифікаційної колони 43, з верхніх тарілок якої суміш фур фуролу переноситься по напірному тр убопроводу через теплообмінник до апарату для декантації 46, з нижньої частини якого фурфурол концентрацією 92 мас. % перекачується для відвантаження як готової продукції, а верхня частина якого містить суміш фурфуролу й води з концентрацією фур фуролу 8 мас. %, яка перекачується по трубопроводу з нержавіючої сталі до верхньої частини першої ректифікаційної колони 43. Кубовий залишок із першої ректифікаційної колони 43 перекачується по трубопроводу з нержавіючої сталі до бака 51 для розчину суміші кислот і води. Із нижньої частини розширювача низького (атмосферного) тиску 29 розчин подається через ротаційний живильник 30 по трубопроводу до змішувального бака 53, звідки гідролізована суміш направляється по трубопроводу до роздільного пристрою 54 (фільтрувального преса або центрифуги), у якому з фази перетвореної на волокна лігноцелюлози пресуванням відділяється цукровий розчин. Цукровий розчин збирається у першому баку 61 для розчину цукрового гідролізату. Фаза перетвореної на волокна лігноцелюлози направляється по трубопроводу до ферментативного гідролізеру 57, до якого подаються усі ферменти целюлози. Із ферментативного гідролізера 57 гідролізована тверда фаза направляється назовні через два відгалуження із перепуском до сепаратора 58 розчину глюкози й лігніну, звідки лігнін направляється до шостого бака 59 для лігніну, а розчин глюкози подається до сьомого бака 60 для приготування ферментативного середовища. Альтернативно, друге відгалуження підключене до системи гідролізу при підвищеній температурі під тиском для завершення гідролізу. Після завершення гідролізу розчин глюкози направляється з першого бака 61 до нагрітого реакційного апарата 78 під тиском з мішалкою, а потім до ферментативного гідролізера крохмалю 82, де відбувається ферментативне оцукрювання крохмалю в глюкозу. Розчин глюкози направляється по трубопроводу й через нагнітальну помпу до сьомого бака 60 для приготування ферментативного середовища, звідки він поступає через нагнітальну помпу й теплообмінник до ферментера 63. 16 Ферментер 63 підключений до сепаратора дріжджових клітин 66, звідки дріжджові клітини повертаються до ферментера 63, а розчин етанолу нагрівається у теплообміннику й далі направляється до перегінного пристрою 69, який підключений до випарника 72 і другої ректифікаційної колони 70, або насамкінець до пристрою для дегідратації етанолу. Концентрований кубовий залишок відводиться з випарника 72. Відпрацьована вода зі стадії ректифікації етанолу і частина фурфуролу повертаються до циклу для нагрівання у нагрівальному пристрої для подальшого використання у процесі гідролізу й ректифікації. Відпрацьована вода повертається у процес повністю за винятком води, що міститься у змочених продуктах, і промивної води. Доцільним є використання фосфорної кислоти, оскільки її солі діють як поживні речовини. Перевага пропонованих способу і пристрою полягає особливо у тому факті, що у процесі за гідролітичною ферментативною технологією увесь вихідний матеріал переробляється у товарну продукцію - фурфурол, лігнін, етанол, оцтову кислоту, мурашину кислоту, діоксид вуглецю й кубовий залишок з дріжджовими клітинами. Перевага рішення для виробництва усіх ви щезазначених продуктів полягає особливо у тому факті, що процес відбувається в одній компактній виробничій установці, у ньому використовуються лігноцелюлозні й крохмальні матеріали, і він може забезпечите повну переробку сільськогосподарської продукції без відходів. Єдиним відходом є промивна вода. Це рішення має ту перевагу, що воно пропонує максимально можливу економію теплової енергії, необхідної для окремих технологічних операцій. Технічною і те хнологічною серцевиною пропонованого пристрою є рішення завантажувального пристрою для гідролітичних, декомпресійних та інших пристроїв, яке забезпечує транспортування вихідних матеріалів і суспензій у гідролізерах із безперервним переміщанням поршнями, при необхідних температурах, під необхідними тисками і з необхідним періодом затримки лігноцелюлозних матеріалів у гідролітичній частині з безперервною конвергенцією до переробки крохмалю. Особлива перевага пропонованих способу й пристрою полягає у тому, що процес виробництва біоетанолу за гідролітичною ферментативною технологією технологічно вирішений в одній компактній виробничій установці, і переробляються лише відновлювані ресурси. Пристрій цього типу може переробляти природно усяку біомасу без значних відходів. Цей пристрій є повністю здійсненним в умовах заводів середніх розмірів у Чеській Республіці і не залежить від імпорту. Впровадження цієї технології уможливлює (з високим коефіцієнтом використання 75-85%) виробництво з лігноцелюлозних матеріалів ресурсів сахаридів низької вартості як найважливішого вихідного матеріалу для біотехнологічних виробництв із такими подальшими перевагами: а) оживлення сільськогосподарських спільнот, створення нових робочих місць; 17 83951 б) переваги використання етанолу, виробленого за пропонованою технологією; в) прибутковість; г) світова конкурентноздатність; ґ) зменшення імпортованих паливних ресурсів (сирої нафти); д) універсальність технології; є) зневажливо малий вплив на довкілля; є) використання відновлюваних внутрішніх ресурсів ж) змінність ресурсів; з) можливість експорту нових те хнологій і ноуха у. Приклад № 1 Цей приклад обраний для переробки соломи пшениці вологістю 7-10%. Приклад № 1 обраний для промислової установки із середньою продуктивністю 1100 кг соломи на годину, тобто 7200 тон вхідної сировини за 300 робочих днів. Пристрій на фігурі 1 містить 8 робочих комплектів: 01 - підготовка сировини, 02 - нагрівальне коло, 03 - частина гідролізу, 04 - відділення фур фуролу й кислот, 05 відділення розчину цукру і твердої фази, що не прореагувала, 06 - ферментативний гідроліз целюлози, що не прореагувала. Гідролізуюча і ферментна глюкоза зливаються в один цукровий продукт, який (за продажною ціною 6-7 чеських крон) є гарним товарним продуктом, або направляється далі до баку для приготування ферментативного середовища комплекту 07 - для виробництва етанолу, комплект 08 призначений для збирання діоксиду вуглецю. Комплект 01 - підготовка вихідної сировини. Основною сировиною на цій стадії є солома пшениці, але може використовуватися й будь-яка інша лігноцелюлозна сировина. Зберігання соломи забезпечує місткість сховища для підготовки подрібненої соломи. Подрібнена солома транспортується стрічковим конвеєром до черв'ячного напірного завантажувального пристрою 13. Нагрівальний цикл - 02 Частина технологічної води нагрівається безпосередньо у котлі 14 і також використовується для утворення пари. Чиста демінералізована вода подається до котла, який може бути електричним, газовим або на твердих паливах. Потік, відділений зі стадії розширення двох фаз, забезпечує нагрівання модифікованої води для завершення системи і направляється разом із відпрацьованою водою, що повертається з випарника, через перший теплообмінник 32, де він нагрівається до температури +90°C, проходить далі через бак 33 для технологічної води, з якого проходить через теплообмінник 31, у якому нагрівається до температури +160°C і з якого направляється до котла 14. Додаткова вода у котлі нагрівається з +160°C до температури +240°C. Чиста витрата тепла у комплекті гідролізу й бродіння - 850 кВт. Котел безперервно перекачує воду з розходом 4500-6500кг/год. Потужність котла регулюється відповідно до тиску у роздільній судині. Призначення роздільної судини - відділити рідину від пари. Рівень рідини підтримується помпою. Комплект гідролізу 03 для виробництва фурфуролу, органічних кислот, лігніну, цукрів гідролізування 18 Рихлий лігноцелюлозний матеріал подається до баку для переробки 12 завантажувального пристрою 13. Сировина, що проходить через фіксатор 89 і парове кільце 88, де відбувається стискання, нагрівається до температури +80 -+90°C. Частково перетворений на волокна матеріал безперервно поступає до зустрічного тиску першого гідролізеру 22 через вихідний вкладиш 93 з перехідником і проходить по з'єднувальному напірному трубопроводу 23 до другого гідролізера 24. Після проходження через перехідник завантажувального пристрою 13 матеріал повільно розкладається у гідролізері при температурах +195 - +235°C. 5000 кг пари при температурі +235°C дозуються до першого гідролізеру 22 із заданою масовою часткою. Перед першим гідролізером 22 до впускного трубопроводу переважно подають кислоту чи кислоутворюючу речовину з масовою часткою 0,20,85 мас. % відносно до суспензії. Гідролізована суміш проходить до стадії розширення двох фаз. Пара при температурі +170°C під тиском 0,8 МПа проходить з розширювача середнього тиску 27 до першого теплообмінника 31, де вона попередньо нагріває технологічну воду з +90°C до температури +160°C. Основна мета подвійного розширення покращити рекуперацію тепла. Для рекуперації використовується лише парова фаза з теплообмінників - не цукровий розчин з твердою фазою. Розчин зливається розширювальним золотниковим клапаном середнього тиску 28 до циклонного розширювача низького тиску 29. Парова фаза змішується з паровою фазою розширювача середнього тиску 27 й розширювача низького тиску 29, а їх теплота конденсації і скрита теплота використовуються у першому теплообміннику 32 для попереднього нагрівання технологічної води до температури +90°C. Нагріта технологічна вода проходить з першого теплообмінника 32 до бака 33 для технологічної води. Розчин цукрового гідролізату із залишками твердої фази, що не прореагувала, вип ускається через ротаційний живильник 30 до баку 53 з мішалкою. Розчин гідролізування помпою подається до іншого робочого комплекту 05. Відділення фур фуролу (комплект 04) з парової фази розширювачів вирішується через безперервний зв'язок із комплектом 03 гідролізу. Фур фурол (летючі компоненти) вивільняється з гідролізерів першим. Конденсат пари й інертної фази направляється з других теплообмінників 34 й 35 до третього бака 43 для суміші фурфуролу, де суміш охолоджується до температури +20 - +30°C і потім подається помпою до першої ректифікаційної колони 43, звідки виходять два потоки. З верхніх тарілок це є переважно розчин фур фуролу, метанолу й води, з нижньої частини - це розчин кислот і води. Потік фур фуролу вводиться через треті теплообмінники 44 й 45 до апарату для декантації 46, де охолоджена неоднорідна суміш гравітаційно розділяється на два шари. Нижній шар містить приблизно розчин фурфуролу у воді концентрацією 92% і частково метанол. Цей шар перекачується до четвертого бака 49 для 92%-го фур фуролу для подальшого використання як продукту. Верхній шар апарату для декантації 46 містить прибли 19 83951 зно 8% фур фуролу, решта метанол і вода. Цей шар подається назад до першої ректифікаційної колони 43. Нижній потік з першої ректифікаційної колони 43, що містить кислоти й воду, відводиться до баку 51 для розчину суміші кислот як продукту або для подальшої переробки. Цю азеотропну суміш неможливо безпосередньо розділити шляхом ректифікації. Спочатку необхідно здійснити екстракцію. Якщо не використовується третій бак 42 для суміші фурфуролу, з точки зору відділення фурфуролу переважніше змішува ти вихід з розширювачів середнього й атмосферного тиску й направляти кожний з них на різну тарілку першої ректифікаційної колони 43. Комплект 05 - відділення розчину цукру і твердої фази, що не прореагувала Суспензія суміші, одержана у баку 53 з мішалкою, подається помпою до фільтрувального преса - роздільного пристрою 54, де залишки целюлози й лігніну, що не прореагували, розділяються й направляються до другого бака 55 для твердої фази, що не прореагувала. Розчин цукру направляється до першого бака 61, звідки помпою перекачується до сьомого бака 60 для приготування ферментативного середовища. Комплект 06 вирішує ферментативний гідроліз фази, що не прореагувала. Комплект 07 вирішує переробку зерна й крохмалю. Розчин гідролітичної глюкози при температурі приблизно +800C поперемінно перекачується до реакційних апаратів під тиском 78 і 79. Одночасно до реакційних апаратів 78 і 79 подається здрібнене зерно. Завантаження нагрівається до температури, необхідної для розрідження крохмалю (приблизно +100 - +110°C) і після відповідної затримки перекачується через четвертий розширювач 80 до одного з ферментативних гідролізерів крохмалю 82 або 83, де після додання амілаз і коригування температури й рН відбувається ферментативний гідроліз крохмалю в глюкозу. Гідролізований розчин перекачується помпою через сьомий бак 60 і через п'ятий теплообмінник 62 до ферментерів 63 й 64. 20 Комплект 08 вирішує бродіння й відділення етанолу, що відбуваються після комплекту гідролізу й ферментативного гідролізу крохмалю. Розчин глюкози модифікується до концентрації 8-9 мас. % і після добавки фосфатів і слідови х елементів Mg, Zn і після стерилізації піддається подальшому бродінню. Комплект 09 забезпечує збирання CO2 (цей комплект на фігурах не показаний) із виходом приблизно 100-150 кг/год у блочному пристрої середнього тиску, який забезпечує відділення піни, очистку й сушку CO 2 після попереднього компримування у компресорах, що працюють без мастила, й подальшу примусову подачу газоподібної фази CO2 для бака для рідкого CO2, у якому відбувається конденсація через охолодження. Рідкий CO2 можна вилучати з бака або рідким CO2 можна заправляти балони. У разі необхідності більшого виходу кількість блоків можна збільшити - інші компоненти при цьому значно не змінюються. Комплект 10 забезпечує видалення відділених дріжджових клітин у восьмому баку 67 і переносить ці побічні продукти разом із кубовим залишком до дев'ятого бака 73. Кубовий залишок й дріжджі можна використовувати як корм для худоби. В умовах промислового виробництва увесь процес має високу ефективність. Ефективність перегонки складає приблизно 99,5%. При використанні технологічного тепла, утвореного гідролізом, і при постійній рекуперації тепла цей процес не такий вже далекий від параметрів більшості сучасних способів із використанням кількох тисків. Крім того, пристрій є простим і не потребує значних капіталовкладень. Ув'язка і відносна простота способів бродіння, перегонки і ректифікації уможливлюють повну автоматизацію і комп'ютеризацію процесу. Порівняння результатів економічної ефективності окремих продуктів при переробці лише лігноцелюлозного матеріалу (І) і разом із крохмальною сировиною (II): Вихідна сировина І Вихідна сировина II Склад потоків на виході: Основні продукти розчину гідролізування, разом з нього після модифікації суміш фурфуролу 92% суміш оцтової кислоти й мурашиної кислоти вода тверда фаза (лігнін з целюлозою, що не прореагувала) розчин гідролітичного цукру і цукру з ферментативного гідролізу амілолітичний гідроліз крохмалю в глюкозу Разом глюкози Продукти процесу бродіння й перегонки біоетанол, літри діоксид вуглецю CO 2 кубовий залишок не концентрований солома 1000 кг/год солома 1000 кг/год + 500 кг/год крохмального зерна I 5 000 кг/год II 5 000 кг/год 76 30 944 320 76 30 944 320 382 382 — 382 І 254 190 960 270 652 II 442 210 1 100 21 83951 Витрати на виробництво біоетанолу стандартним способом у 2,5-3 рази вищі, ніж при виробництві звичайних моторних палив. На економічну ефективність виробництва біоетанолу справляють вплив вартість сировини, розмір і конструктивне виконання пристрою, вартість видалення й утилізації відходів і, головним чином, вартість енергоносіїв. Побічні продукти, отримувані способом переробки лігноцелюлозного і крохмального матеріалу, виго товленого розробленим пристроєм, підвищують економічну ефективність пристрою і зменшують витрати на виробництво біоетанолу. Етанол концентрацією вище 98 мас. % представляє собою основний продукт цього безперервного процесу. Є кілька можливих застосувань для його використання. Його можна використовувати як добавку до моторних палив і для процесів займання взагалі для підвищення ккд палива. Частину виробництва можна використовувати у лакофарбовій промисловості як розчинник, а також у хімічній і харчовій промисловості. Крім того, найважливішими продуктами є фурфурол, лігнін, оцтова кислота, мурашина кислота, 22 метанол в обмеженій кількості, а також діоксид вуглецю, кубовий залишок і дріжджові клітини. Лігнін - це товарний матеріал великого попиту, особливо розповсюджений як наповнювач у гумовотехнічній промисловості, оскільки він справляє дуже сприятливий вплив на якість виготовленого матеріалу (особливо у виробництві шин). Фур фурол, оцтова й мурашина кислоти представляють собою товар, який має достатньо високий попит на ринку хімічної продукції. Подібно до лігніну, вони представляють собою товарну продукцію великого попиту, яка виробляється у необхідній кількості і яка значно зменшує загальні витрати виробництва. Метанол реалізується на ринку хімічної продукції і може також використовуватися у промисловості з виробництва моторних палив. Діоксид вуглецю вивільняється у відносно значних кількостях і має дуже високу якість (практично чистий вихід біологічних процесів відповідає вимогам харчової промисловості). Кубовий залишок і дріжджі можна використовувати в агроіндустрії. 23 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 83951 Підписне 24 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601