Organosolv - Organosolv - Wikipedia

Sanoat qog'oz ishlab chiqarish jarayonlarida, organosolv bu lignin va gemitsellyulozani eritish uchun organik erituvchidan foydalanadigan pulpa texnikasi. Bu tsellyulozani keyinchalik yonilg'i etanoliga aylantirish uchun ham pulpa, ham qog'oz ishlab chiqarish hamda biorefine qilish sharoitida ko'rib chiqildi. Jarayon tomonidan ixtiro qilingan Teodor Kleinert 1968 yilda[1] ga ekologik jihatdan yaxshi alternativ sifatida kraft pulpa.

Organosolv kabi boshqa mashhur usullar bilan taqqoslaganda bir nechta afzalliklarga ega kraft yoki sulfit pulpasi. Xususan, nisbatan yuqori sifatni olish qobiliyati lignin aks holda chiqindilar deb hisoblanadigan jarayon oqimiga qiymat qo'shadi. Organosolv eritgichlari distillash orqali osongina tiklanadi, bu esa suvning kamroq ifloslanishiga olib keladi va odatda hid bilan bog'liq hidni yo'q qiladi kraft pulpa.

Erituvchilar

Organosolvni pulpa qilish, 140 dan 220 ° C gacha bo'lgan haroratda suvli organik erituvchi bilan maydalangan yog'och kabi lignosellulozik xomashyo bilan aloqa qilishni o'z ichiga oladi. Bu sabab bo'ladi lignin alfa aril-efir bog'lanishlarini gidrolitik parchalanishi bilan erituvchi tizimda eriydigan qismlarga ajratish. Amaldagi erituvchilarga quyidagilar kiradi aseton, metanol, etanol, butanol, etilen glikol, formik kislota va sirka kislotasi. Suvdagi erituvchining konsentratsiyasi 40 dan 80% gacha. Yuqori darajadagi qaynoq erituvchilar past jarayon bosimining afzalliklariga ega. Bu eritmani distillash orqali tiklash qiyinroq bo'lganiga nisbatan tortiladi.[2] Etanol tannarxi va oson tiklanishi tufayli afzal qilingan hal qiluvchi sifatida taklif qilingan. Butanol boshqa erituvchilarga qaraganda ko'proq ligninni chiqarishi ko'rsatilgan va suvda aralashmaslik sababli erituvchini tiklash soddalashtirilgan, ammo uning yuqori narxi uning ishlatilishini cheklaydi.

Pulpa ishlab chiqarish uchun

Ko'plab mualliflarning ta'kidlashicha, etanol-suv eritmalari bilan pulpa qilish ligninsiz pulpa hosilini kraft pulpasidan 4-4,5% ko'proq beradi.[3][4][5][6][7] Odatda ishlatiladigan aseton va etanol erituvchilari pulpa xususiyatlariga qarab tekshirildi. Bug'doy somonining 40% aseton yoki etanol aralashmasi bilan suv bilan maydalanishi yaxshi pulpa xossalarini berish uchun 180 ° S haroratda 60 minutni talab qiladi.[4] Organik erituvchilar deyarli har doim suv bilan aralashma sifatida ishlatiladi, masalan, bug 'bosimini pasaytirish va pH qiymatini pasaytirish, shuningdek gemitsellyulozani eritishi uchun.

Bugungi kunda yillik qayta tiklanadigan pulpa ishlab chiqarish uchun faqat ba'zi bir kichik organosolv pulpa fabrikalari ishlaydi yog'ochsiz somon, sumka va boshqalar kabi tola manbalari.[8]

Yoqilg'i etanolini ishlab chiqarish uchun

Yaqinda, ikkinchi avlod bioyoqilg'ining mashhurligi tufayli organosolv jarayoni bioetanol ishlab chiqarish sharoitida ko'rib chiqilmoqda. Organosolv jarayonidagi tsellyuloza glyukozaga fermentativ gidrolizga, so'ngra etanolni suyultirish uchun fermentatsiyaga moyil. Loggepol qarag'ayini o'ldirgan tog 'qo'ng'izining organosolv fraktsiyasi natijasida glyukozaga 97% konversiya qilingan. Pan va boshq.[9] ligninning 79% 170 ° C, w / w H 1,1% dan foydalangan holda tiklandi2SO4, 65% v / h etanol 60 daqiqa davomida. Bundan tashqari, etanol organosolv oldindan ishlangan guruch somonidan biogidrogen ishlab chiqarish uchun foydalanilgan Enterobakter aerogenlari. RSM yordamida haroratning (120-180 ° C), yashash vaqtining (30-90 min) va etanol kontsentratsiyasining (v / h 45-75%) vodorod rentabelligi, qoldiq biomassasi va ligninning tiklanishiga ta'siri tekshirildi. Tegmaslik sharoitida glyukoza konsentratsiyasi 4,22 barobar ishlov berilmagan somonni tashkil etdi.[10]

Ligninni tiklash

Tiklanishi lignin dan etilen glikol organosolv pulpa kislotali suv bilan 3 marta suyultirish orqali amalga oshirilishi mumkin. Lignin cho'kadi va 0,5-2,5 .5m gacha bo'lgan sferik agregatlarni hosil qiladi. Filtrlash, ko'p vaqt talab qiladigan bo'lsa ham, aralashmaning issiqligi (> 100 ° C) bo'lganida samarali bo'ladi.[11] Qayta tiklash orqali erishish mumkin filtrlash yoki santrifüj. Organosolv ligninning hidrofobik xususiyati tufayli, flotatsiya organosolv lignin yig'uvchi va cho'ktiruvchi vositalardan foydalanmasdan samarali bo'ladi[12] kraft ligninning flotatsiyasi uchun zarur bo'lgan.

Jarayonlar

Organotsel

Organocell taxminan 50% metanol eritmasi bo'lgan ikki bosqichli organosolvdan foydalanadi. Natriy gidroksidi ikkinchi bosqichda quruq yog'ochdan 30% w / w yuklanganda qo'shiladi. Ikkinchi bosqichdan chiqqan lignin fosforik kislota qo'shib, pH qiymati 4.0 ga yetguncha ajratib olinadi.[13]

Alcell

Spirtli ichimliklarni tozalash va qayta tiklash (APR) jarayoni o'tinni 3 bosqichda qayta ishlaydi, ularning har biri tobora tozalovchi erituvchidan foydalanadi. Jarayonning muhim parametrlari ekstraktsiya vaqti, harorat, erituvchi tarkibi va pH. Uchuvchi zavodning ishi shuni ko'rsatdiki, etanol pulpasi sulfit pulpasidan past pulpa ishlab chiqaradi. Lignin va gemitsellyuloza yuqori hosil bilan tiklanadi. 1987 yilda APR jarayoni Alcell jarayoni deb o'zgartirildi. Jarayon jarayonida 180-210 ° C va 2-3,5 MPa haroratda o'tinni deligifikatsiya qilish uchun suvli etanol eritmalari (v / h 40-60%) ishlatiladi. Erituvchi chirog'li bug'lanish, bug 'kondensatsiyasi va vakuumni tozalash bilan tiklanadi.[14]

Namoyish organosolv pulpa fabrikasi faoliyat ko'rsatmoqda Miramichi, Nyu-Brunsvik, Kanada 1989 yildan 1996 yilgacha Alcell jarayonidan foydalangan. Repap 1997 yilda to'siq mablag'lari tomonidan qabul qilinganda IP-ga egalik qildi. Uchuvchi zavod atrof-muhitning yuqori ko'rsatkichlari, oqartirilgan pulpasi, iqtisodiy jozibador ko'lami kuniga 300 tonna va tijorat jihatdan jozibador yon mahsulotlar bilan maqtandi. Aytishlaricha, texnologiyadan zamonaviy kattalikdagi kraft fabrikasini qo'llab-quvvatlay olmaydigan qattiq yog'och manbalarining kichik hududlaridan foydalanish mumkin.[7]

CIMV jarayoni

Frantsiyadagi Compagnie Industrielle de la Materière Végétale bug'doy somonini atmosfera bosimi ostida 105 ° C da 3,5 soat davomida sirka kislotasi / formik kislota / suv (30/55/15 v / v / v) bilan ishlov beradigan jarayonni ishlab chiqdi. Olingan tolalar skrining va oqartiriladi. Bunday sharoitda lignin eriydi va gemitsellulozalar oligo va monosaxaridlarga gidrolizlanadi. Organik kislotalar pishirish suyuqligining konsentratsiyasi bilan yig'iladi, so'ngra lignin suv va yuqori bosimli filtrlash orqali cho'ktiriladi.[8]

Chempolis jarayoni

Finlyandiyaning Oulu shahridagi Chempolis Ltd kompaniyasi 1995 yildan beri har qanday lignosellulozli tolali biomassaning manbalari ixcham jarayonda formik kislota (biosolvent) bilan zararsizlantiriladigan jarayon kontseptsiyasini ishlab chiqdi. "Formiko" deb nomlanuvchi texnologiya suvga minimal ehtiyoj va chiqindi suvlarni chiqarib yuboradigan yopiq tsiklli jarayonni o'tkazish uchun bug'lanish va distillash orqali to'liq biosolventni tiklashni o'z ichiga oladi. Delignifikatsiya lignoselyuloza tarkibiy qismlarini tanlab sellyulozali tola, gemitsellyuloza va ligninga ajratadi. Gemitsellulozalarning bir qismi distillash jarayonida yuqori sifatli savdo mahsulotlariga qaytariladigan furfural va sirka kislotasiga reaksiyaga kirishadi. Toza sellyulozali tola turli xil qadoqlash va to'qimachilik maqsadlarida ishlatiladi (vodorod peroksid bilan osonlikcha oqartiriladi) yoki biokimyoviy moddalarga aylantirilgan yuqori saflıkta glyukozaga gidroliz qilinadi yoki glyukoza bioetanolga osonlikcha fermentlanadi. Deliginatsiyadan so'ng erigan gemitsellyulozalar va lignin bug'lanishda kontsentratsiyalanadi va ajratilib, etanolga fermentatsiya qilish yoki biokimyoviy moddalarga aylantirish uchun yaroqli gemitseluloza fraktsiyasini hosil qiladi. Ajratilgan lignin oltingugurtsiz va fotoalbom aromatiklarni almashtiradigan yuqori darajadagi dasturlarda qo'llaniladi.[8]

Amerika ilm-fan va texnologiyasi (AST) jarayoni

AQShning Illinoys shtatining Chikago shahrida joylashgan Amerika Ilmiy va Texnologiyalari (AST) har qanday biomassani 10 dan ortiq sanoat nozik kimyoviy moddalariga, organik oraliq va erituvchilarga aylantirish uchun patentlangan ikkinchi avlod Organosolv jarayonidan foydalangan holda jarayonni ishlab chiqdi. Kuniga joylashgan 2 tonna ishlab chiqarish quvvati bilan Wausau, Viskonsin, AST shuningdek yuqori sifatli pulpa, glyukoza, fruktoza va lignin hosil qilishi mumkin. AST jarayoni bilan lignosellulozik biomassa sulfat kislota, suv, butanol va boshqa organik erituvchilar, suv, organik yoki noorganik kislota va katalizator bilan bir soatdan uch soatgacha 150 dan 200 ° C gacha ishlov beriladi. Natijada qog'oz mahsulotlari uchun saralangan va oqartirilgan tolalar hosil bo'ladi. Bunday sharoitda lignin organik erituvchida eritiladi va ko'proq organik erituvchi hosil qilish uchun gemitsellulozalardan foydalaniladi. Organik erituvchilar suvni pishirish suyuqligidan ajratib olinadi va keyin lignin suv, issiqlik va filtrlash orqali cho'ktiriladi.

Gullash jarayoni

Bloom jarayoni Lozannadagi EPFLda ishlab chiqilgan[15] va Bloom Biorenewables Sàrl tomonidan tijoratlashtiriladi.[16] Ushbu usul lignin va C5 shakarlari kondensatsiyalanishini oldini oluvchi himoya kimyosiga asoslangan.[17]

Adabiyotlar

  1. ^ "Patent US3585104 - Organosolv pulpa va tiklash jarayoni - Google Patents". Google.com. Olingan 2016-02-05.
  2. ^ Sarkanen, KV, Lignocellulosics ning kislota-katalizlangan deligifikatsiyasi, biomassani konversiyalashda taraqqiyot, K V Sarkanen va D A Tillman, muharrirlar. (1980), Academic Press. p. 127-144.
  3. ^ Botello, J. I .; Gilarranz, M. A .; Rodriges, F.; Oliet, M. (1999 yil fevral). "Spirtli ichimliklar pulpasida mahsulotlarning tarqalishi bo'yicha dastlabki tadqiqotlar Evkalipt globulusi". Kimyoviy texnologiya va biotexnologiya jurnali. 74 (2): 141–148. doi:10.1002 / (SICI) 1097-4660 (199902) 74: 2 <141 :: AID-JCTB1> 3.0.CO; 2-0.
  4. ^ a b Alcaide, LJ, Dominguez, JCG, Ot, IP, Pishirish o'zgaruvchilarining etanol, aseton va suv aralashmalaridan foydalangan holda bug'doy somonini organosolv bilan maydalashdagi ta'siri. TAPPI, (2003). 2 (1): p. 27-31.
  5. ^ Garrote, G, Eugenio, ME, Diaz, MJ, Ariza, J, Lopez, F, Evkaliptning gidrotermal va pulpasini qayta ishlash. Bioresurs texnologiyasi, (2003). 88 (1): p. 61-68.
  6. ^ Kleinert, TN, suvli spirt bilan organosolventli pulpa. TAPPI, (1974). 57 (8): p. 99-102.
  7. ^ a b Pye, EK, Lora, JH, Alcell jarayoni. Kraft pulpasiga alternativa. TAPPI, (1991). 74 (3): p. 113-118.
  8. ^ a b v Popa, Valetin I. (2013). "2.7". Pulpa ishlab chiqarish va qayta ishlash: qog'oz ishlab chiqarishdan yuqori texnologiyali mahsulotlarga. Shawsbury, Shrewsbury, Shropshire, Buyuk Britaniya: Smithers Rapra Technology Ltd., 59-60 betlar. ISBN  978-1-84735-634-5.
  9. ^ Pan, Xuejun; Xie, Dan; Yu, Richard V.; Lam, Dekter; Saddler, Jek N. (2007). "Etanol organosolv jarayoni yordamida tog 'qarag'ay qo'ng'izi tomonidan o'ldirilgan lodgepol qarag'ayini oldindan davolash: Fraktsiyalash va jarayonni optimallashtirish". Sanoat va muhandislik kimyo tadqiqotlari. 46 (8): 2609–2617. doi:10.1021 / ie061576l.
  10. ^ Asadi, Nushin; Zilouei, Hamid (2017 yil mart). "Kengaytirilgan biogidrogen ishlab chiqarish uchun guruch somonidan organosolv bilan oldindan ishlov berishni optimallashtirish Enterobakter aerogenlari". Bioresurs texnologiyasi. 227: 335–344. doi:10.1016 / j.biortech.2016.12.073. PMID  28042989.
  11. ^ Thring, RW, Chornet, E, Overend, RP, Solvolitik ligninning tiklanishi - sarf qilingan likyor kislotasi hajmining nisbati, kislota konsentratsiyasi va haroratining ta'siri. Biomassa, (1990). 23 (4): p. 289-305.
  12. ^ Macfarlane, AL, Prestidge, R, Farid, MM, Chen, JJJ, Erigan havo flotatsiyasi: lignin organosolvini tiklashga yangi yondashuv. Kimyoviy muhandislik jurnali, (2009). 148 (1): p. 15-19.
  13. ^ Lindner, A, Wegener, G, Liginlarni organozel jarayonidan kelib chiqqan holda organosolv pulpasidan xarakteristikasi. 1. Elemental tahlil, nonlignin qismlari va funktsional guruhlar. Yog'och kimyo va texnologiya jurnali, (1988). 8 (3): p. 323-340.
  14. ^ Diebold, VB, Cowan, WF, Walsh, JK, Solvent pulpa jarayoni, (1978), C P Associates Ltd: AQSh patenti 4.100.016.
  15. ^ [1], "Lignoselluloza tarkibidagi tarkibni depolimerizatsiyasi paytida lignindan monomerlarni ishlab chiqarish", 2017-04-12 
  16. ^ "Bloom". www.bloombiorenewables.com. Olingan 2019-08-28.
  17. ^ Shuay, Li; Amiri, Masud Talebi; Questell-Santiago, Ydna M.; Eroguel, Florent; Li, Yanding; Kim, Xun; Meylan, Richard; Chapl, Klint; Ralf, Jon (21 oktyabr 2016). "Formaldegid stabilizatsiyasi biomassa depolimerizatsiyasi jarayonida lignin monomerini ishlab chiqarishni osonlashtiradi". Ilm-fan. 354 (6310): 329–333. Bibcode:2016Sci ... 354..329S. doi:10.1126 / science.aaf7810. ISSN  1095-9203. PMID  27846566.