专利名称：用于从生物质水解产物中去除氢卤酸的装置的制作方法
用于从生物质水解产物中去除氢卤酸的装置
背景技术：
众所周知，生物质(特别是植物生物质)可以通过用酸进行处理而水解。水解 具有经济利益，因为借助其作用可以将聚合的碳水化合物(例如像纤维素和半纤维素)还 以及所有其他聚碳水化合物裂解成它们的单体，从而可用于技术性利用。对于该单体碳 水化合物，存在一种基本的结构单元，它可用作众多物质转换链以及因此的产品族谱的 起始点。此外，借助高度浓缩的氢卤酸观察到了水解。这些具有这个特性即它们可以在 水解完成之后通过蒸馏被去除。这样具有的优点是可以将它们循环或再使用。下面，我 们示例性地考虑借助盐酸进行水解，因为在经济意义上这是最广泛的推广。本发明的作 用模式不由此受到影响。借助盐酸的水解总是发生在水性介质(溶解于水中的氯化氢进而被称为盐酸) 中并且根据萃取原理在为此目的而提供的反应器中(参见例如DE 927 139/EP 1878480 Al)。这个步骤的结果是，形成了不同批次的水解产物，根据反应器的操作模式它们各自 包含不同量的盐酸(溶解于水中的氯化氢气体)和溶出生物质的碳水化合物。然而，所 有共同的是盐酸、溶出生物质的碳水化合物以及同样伴随的物质(如氨基酸、无机酸以 及其他代谢中间产物)的这个基本组成。为了进一步处理，从该混合物中去除盐酸是不 可避免的，因为首先应将盐酸供于再使用，并且其次在进一步使用获自植物的有价值的 物质的情况下盐酸具有不便的影响。这一步骤的效果和装置设计一直是密集研发努力的 焦点，因为盐酸的去除对所使用的材料具有重要要求并且需要显著量值的能量。因此在 成本方面该中间步骤对总体工艺的经济实质上是共同决定性的。盐酸的分离是借助蒸馏来进行的。为此，利用了这一事实(如以上提到的)，即 盐酸是溶解于水中的氯化氢气体，它可以借助加温而馏出。而且，氯化氢气体和水形成 了一种共沸混合物。取决于该液体之上的压力，出现了特定比例的氯化氢气体溶解于水 中。如果氯化氢的浓度位于这个点之上，则仅仅氯化氢变成气相。此处将这一混合物指 定为一种超共沸混合物(hyperazeotropic mixture)。如果氯化氢的浓度位于这个点之下， 则仅仅水变成气相。在这一点我们说低共沸混合物(hypoazeotropic mixture)。蒸馏的装置设计通常借助外部加热的蒸发器(例如，对照DBP1059850)来进 行。为了优化参数如水解产物的停留时间以及分离效果而付出了很大的努力。这一技术 的缺点是构造上受约束的热流。在这里热传递总是通过隔离壁发生。这造成了对热流的 阻力，使得在一定温度梯度的情况下仅仅传递了由这个阻力所约束的热流。而且，总的 热流被热交换介质润湿的交换面所约束。已知一个技术方案，其中一种不溶于水的液体作为一种传热介质直接与水解产 物相混合(德国专利号362230)。这样的液体是例如页岩油类。在这个技术方案中， 在盐酸已经从该水解产物中完全去除之后，通过选择将该传热介质通过沉积从糖溶液中 去除。然后使该传热介质经过两种不同的处理，因为极少部分的盐酸已溶解或吸收在其 中。首先将它干燥，即去除水。这是通过将引导该传热介质经过氯化钙来进行的。背 景是水性盐酸对金属材料的侵蚀性。氯化氢残余物保留在该传热介质中，但是在脱水之后不再是侵蚀性的。这些残余物在第二步骤中通过热驱逐出被去除。
发明内容
本发明的目的是对传热介质以及水解产物的混合物进行处理，使得水与氯化氢 的去除发生在一个步骤中。以这种手段可以避免该传热介质的后处理并且就装置而言的 费用由于这些工艺步骤的减小而下降。由于进行该处理，在某些情况下该装置可以用便 宜材料构建。
具体实施例方式将该装置再分成二个容器，它们通过一种管连接而彼此连接。在第一个容器的 入口引入两种流。一种是水解产物，由借助水性氢卤酸而溶出生物质的碳水化合物、植 物成分和盐类，以及被溶解的氢卤酸自身组成。另一种是被加热的传热介质，它仅仅 在经济上合理的程度上溶解于水解产物中或浓缩该水解产物的组分。因为该传热介质 在此是作为一种对热能的传递介质而不是作为一种吸附剂起作用，因此是“经济上合理 的”。由于任何类型的物质的吸收而引起的可能的杂质不需要进一步的工艺步骤形式的 额外经济支出。例如，可以使用石蜡族来源的油类。两种流引入第一个容器中均是借助 共同喷雾进行。这种喷雾是通过一个共同的喷嘴还是分开的喷嘴进行是不重要的。在本 发明的含义内重要的是通过在一个共同的空间内两种介质的液滴形成而进行密切混合并 且同时大大增大液体表面。这样的结果是，在水解产物和传热介质之间发生了非常迅速的热传递。由于这 个热传递，卤化氢和水变成了气相。由这些溶解于水解产物中的成份形成了颗粒状的固 体，在某些情况下它们被该传热介质润湿。这些固体或传热介质液滴借助一种压力梯度 而从容器1抽出。这有利的是借助第二个容器中的负压而进行。借助这个负压，这些固 体或油滴通过该连接管被抽进第二个容器中。第二个容器被设计为一个旋流器(离心力 分离器)，因而在此发生了变成气相的水和卤化氢从这个流的液体和固体组分中的完全分 离。提供了该连接管到容器2的一种相应的安排。进而在第二容器的出口相应地得到两 种流。一种对应于所描述的组合物中的气体流。另一种对应于颗粒状固体与该传热介质 的一种悬浮液。第一个容器可以分为一个喷入区和一个蒸发区。此处出现的温度在90°C与 120°C之间的范围内变化。因此这个容器是用在这个温度范围内对氢卤酸不敏感的材料制 造。由于该蒸发过程，该蒸发区中发生了温度的下降。因此，在第二容器中，可以采用 耐酸的塑料作为衬里，因为此处的温度是在低于70°C的范围内。此类耐酸的材料是或者 可以是·聚氯乙烯[PVC](硬的)，· PVC (后氯化的)， 聚乙烯(PE)， 聚丙烯(PP)， 聚丁烯(PB)， 聚四氟乙烯(PTFE)，
聚偏二氟乙烯(PVDF)， 聚氟乙烯(PVF)， 三元乙丙橡胶(EPDM)，·乙烯-丙烯共聚物， 乙烯/四氟乙烯(ETFE)，
·全氟乙烯-丙烯塑料(FEP)，·氟聚合物塑料(FPM和FKM =对组的描述)， 全氟代三氟乙烯(PCTFE)，·全氟化橡胶(FFPM和FFKM)，· 丁基橡胶(IIR)，·异戊二烯橡胶(IR)， 氯化聚乙烯(PE-C)，·橡胶(含硫橡胶的全体性描述)并且可以是这些聚合物的共聚物和混合物。在本发明的含义内这是重要的，因为这种可能性明确地是热传递的上述安排 (喷雾和包括冷却的蒸发)的结果并且是经济上相关的。通过使用这些便宜的塑料，可以 潜在地节省投资成本，因为替代材料(例如陶瓷的形式)产生了更高的成本。总之，所呈现的装置因此具有以下优点·在一个步骤中完全去除了卤化氢和水。·脱水或卤化氢的形式的传热介质后处理是不必要的。·通过热传递的有效安排该装置可以部分地通用便宜的材料构建。
权利要求
1.一种用于从水解产物中去除氢卤酸和水的装置，这些水解产物是通过植物生物质 的氢卤酸水解而得到的，其特征在于a.该装置由两个容器组成，这两个容器通过一个管而连接至彼此，b.在第一个容器的入口供应了两种流，其中一种代表这些水解产物并且另一种代表 一种传热介质，该传热介质仅仅在经济上合理的程度上溶解于(没有该混合物中的可能 杂质导致的额外工艺步骤)该水解产物中或者浓缩其中的物质，c.将对应于(b)的两种流一起喷雾进第一个容器，由此产生了包括热传递的两种流 的一种密切混合，其结果是这导致了水的以及溶解于这些水解产物中的卤化氢的完全蒸 发，d.由对应于(C)的蒸发形成了颗粒状的固体与传热介质液滴的一种混合物，该混合物 借助于一个压力梯度从第一个容器中被抽出通过该连接管进入第二个容器中，e.第二个容器被设计为一个旋流器或离心力分离器(提供了该连接管的相应安排)并 且在此发生了液体(传热介质液滴)以及固体组分(颗粒状固体)从该气体流中的分离。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于该第二个容器(此处旋流器)在其内壁上 可以衬有聚氯乙烯[PVC](硬的)、PVC(后氯化的)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚 丁烯(PB)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、三元乙丙橡 胶(EPDM)、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、全氟乙烯-丙烯塑料(FEP)、 氟聚合物塑料(FPM和FKM=对组的描述)、全氟代三氟乙烯(PCTFE)、全氟化橡胶 (FFPM和FFKM)、丁基橡胶(IIR)、异戊二烯橡胶(IR)、氯化聚乙烯(PE-C)、和橡胶 (含硫橡胶的全体性描述)以及这些聚合物的或由这些材料组成的共聚物和混合物。
全文摘要
一种用于从生物质水解产物中去除卤化氢和水的装置，其中生物质水解产物是通过植物生物质的氢卤酸水解而获得的，其特征在于所述装置包括通过一个管彼此连接的两个容器，在第一个容器的入口进料两种流，其中一种代表水解产物并且另一种代表一种传热介质，该传热介质仅仅在经济上合理的程度上溶解于(没有由于混合期间的潜在污染而导致的额外工艺步骤)该水解产物中或富集其中的物质；将两种流一起喷雾进第一个容器中从而产生了包括热传递结果的这两种流的均匀混合，这随后导致了水以及溶解于水解产物中的卤化氢的完全蒸发，该蒸发产生形成了颗粒状固体本体和传热介质液滴的一种混合物，该混合物通过压力梯度从第一个容器中被抽出经由该连接管进入第二个容器中；第二个容器被构造为一个旋流器或离心力沉淀器并且发生了液体(传热介质液滴)和固体组分(颗粒状固体本体)从气体流中的分离。一种装置，其特征在于该第二个容器(此处旋流器)在其内壁上可以衬有聚氯乙烯[PVC](硬的)、PVC(后氯化的)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、全氟乙烯-丙烯塑料(FEP)、氟聚合物塑料(FPM和FKM＝对组的描述)、全氟代三氟乙烯(PCTFE)、全氟化橡胶(FFPM和FFKM)、丁基橡胶(IIR)、异戊二烯橡胶(IR)、氯化聚乙烯(PE-C)、和橡胶(含硫橡胶的全体性描述)以及来自所述聚合物或包括它们的共聚物和混合物。
文档编号C13K1/02GK102015093SQ200980114599
公开日2011年4月13日 申请日期2009年5月2日 优先权日2008年5月6日
发明者弗兰克·克泽, 马蒂亚斯·施密特 申请人:绿色糖生物质产品创新公司