Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3880
.pdf
такие как терпены и другие более легкие 100-процентные и более тяжелые масла. Подача пара в резервуар 2
через трубу 25 позволяет нагреть жидкость до температуры около 274 °F и давления около 30 фунтов.
производится. Через запорный клапан 8 105 растительных материалов, подлежащих обработке, поступают в
биореактор 1, после чего резервуар герметизируется. Клапан 33 закрыт, а клапаны 28, 30 и 32a открыты, и
вакуумный насос 31 запущен для откачки воздуха температурой 110° из биореактора 1 в атмосферу через
трубы 27, 29 и 32. В биореакторе 1 создается вакуум около 20 или 25 дюймов для подготовки растительного
материала к приему 115 единиц анаэробного сбраживающего раствора, который вскоре будет введен.
Вакуум откачивает воздух из окружающей растительной массы и из ее внутренней части, делая внутреннюю
часть более восприимчивой к проникновению перевариваемой жидкости, даже самых внутренних клеток
отдельных фрагментов.
Вакуум поддерживается в течение такого времени, которое может быть сочтено желательным, в зависимости
от физических характеристик растительного материала, а также характера и степени обработки, которой
должен быть подвергнут материал.
Клапаны 28, 30 и 32а закрыты, и в течение периода вакуумирования раствор для разложения в резервуаре 2
нагревается до желаемой степени, а соответствующее давление в резервуаре повышается за счет подачи
пара в нижнюю часть резервуара через трубу 25. Клапан 4 в трубе 3 теперь открыт, и давление в резервуаре 2
и вакуум в биореакторе 1 заставляют летучие растворители, газообразные экстрактивные вещества I (O),
смешанные со щелочью из перерабатывающего раствора в резервуаре 2, устремляться по трубе 3 в верхнюю
часть биореактора 1. Аналогичным образом, при необходимости клапан 42 может быть открыт для перекачки
летучих экстрактивных веществ из резервуара 40 в биореактор 1. Эти экстрактивные вещества проникают в
растительный материал даже до внутренних клеток, нагревая его примерно до 200 °F (93 °C). Этот этап
процесса занимает приблизительно 15 минут.
Клапан 4 закрыт, а клапаны 7a и 7b открыты, и жидкость, первоначально загруженная в перегретом состоянии
с растворителями-экстракторами и щелочью в резервуаре 2,5, под действием давления в указанном
резервуаре перекачивается в резервуар-биореактор 1, и растительный материал погружается в него, при
этом уровень жидкости в биореакторе 1 находится примерно на уровне трубы 5. Перед тем как жидкость из
резервуара 2 была перекачана в метантенк 1, ее температура была повышена до желаемой степени
(приблизительно 274 °F), поэтому, когда жидкость достигла метантенка 1 и растительный материал
погрузился в него, температура обрабатываемого растительного материала была повышена до желаемой
степени (приблизительно 240 °F).
Как указывалось ранее, перед подачей жидкости в биореактор 1 клапан 4 был закрыт, после чего жидкость
была подана в биореактор 1. Примерно в момент поступления необходимого количества жидкости в
биореактор 1, через трубу 13 в него подается пар для поддержания температуры варимой жидкости и
растительного материала в биореакторе 1 на уровне приблизительно 240 °F и соответствующего давления
около 10 фунтов. Приблизительно такая температура и давление поддерживаются в течение примерно сорока
пяти минут, чтобы обеспечить тщательное пропитывание клеток и волокон материала раствором,
содержащим экстрактивные вещества и щелочь, воздействуя на компоненты, связанные с целлюлозой, без
какого-либо повреждения целлюлозы и целлюлозного материала.
00 Этап обработки раствором в моем процессе важен, поскольку предварительная обработка растительного
материала смесью растворителей-экстракторов и щелочи существенно способствует достижению желаемого
результата на этом этапе. Учитывая, что до этого момента растительный материал подвергался воздействию
газообразных экстрактивных веществ в вакууме, что распределяло экстрактивные вещества в газообразной и
парообразной форме внутри клеточной структуры, продукты, подлежащие удалению или обработке, в
значительной степени нагревались, размягчались, растворялись и частично удалялись, и структура
подготавливалась для более активной обработки введенного переварочного раствора.
Раствор служит для расплавления и растворения смол и удаления их из растительного материала; удаляет
дубильные вещества и органические соединения, которые, если их оставить, вызовут дубление волокон
растительного материала и тем самым ухудшат его качество; а также удаляет минеральные соли из
растительного материала.
Обработка растительного материала раствором, предварительно насыщенным экстрактивными веществами
растительного материала и щелочью, осветляет цвет обрабатываемого растительного материала. Это
явление трудно поддается объяснению, но фактические демонстрации подтвердили его наличие. Считается,
что первоначальная обработка растительного материала комбинированным действием растворителей,
экстрактивных веществ и щелочи в газообразной и парообразной форме существенно способствует
достижению этого крайне важного результата. Кроме того, считается, что при такой предварительной
обработке (10°C) последующая обработка растительного материала раствором и разница температур вокруг
него, начиная с момента помещения материала в обрабатываемый биореактор и до завершения обработки
(10°C), вызывает определенные необъяснимые действия и реакции на материал, не затрагивая при этом
целлюлозу. Светлый цвет конечного продукта является одним из результатов этой обработки.
В процессе обработки растительного материала в варочном растворе, кипение варочного раствора в реакторе
1 и высвобождение компонентов из обрабатываемого материала приводят к тому, что некоторые из этих
компонентов поднимаются на поверхность. Этот слой или поверхностное накопление на жидкости содержит
вредные вещества, терпены и другие побочные продукты, выделяющиеся из растительного материала,
которые были бы вредны для целлюлозы, если бы им позволили контактировать с атмосферой, и
впоследствии оставались бы в жидкости или материале, и тем не менее эти побочные продукты ценны в
качестве экстрактивных веществ для будущего использования, если их не допускать к контакту с атмосферой.
Таким образом, после обработки материала раствором для переваривания в реакторе 1, клапан 6 в трубе 130
244,789 5 открывается, и давление в реакторе 1 выдувает поверхностные компоненты на поверхности
раствора и летучие экстрактивные вещества над раствором в резервуар 2, где они сохраняются для
использования при последующей загрузке растительного материала в реактор.
Клапан 6 закрыт, и летучие и другие компоненты, сохраненные из загрузки в биореактор 1, защищены от
любого контакта с атмосферой и предотвращения окисления или иного ухудшения качества. Когда клапан 6
закрыт, клапан 7a открывается, и, если это необходимо, открывается клапан 13 9a, и пар подается в верхнюю
часть биореактора 1, который под давлением выталкивает перерабатываемую жидкость из биореактора 1
через трубу 7 в нижнюю часть резервуара 2, после чего клапаны 9a и 7a закрываются.
При переливании жидкости из одного резервуара в другой высвободившиеся экстрактивные вещества и
смолистые свойства переносятся без какого-либо контакта с атмосферой, и таким образом исходная
жидкость, подвергавшаяся обработке, обогащается и сохраняется для последующей обработки, при этом
более легкие свойства, конечно же, поднимаются на поверхность жидкости во втором резервуаре.
3() После того, как перегретая жидкость будет возвращена в резервуар 2, а клапаны 7a и 9a закрыты, клапаны
28, 33 и 38 открыты, и насосы 31 и 36 запущены. Насос 31 создает вакуум -35 примерно в 15 дюймов в
биореакторе 1, который отводит влагу, летучие экстрактивные вещества и оставшиеся растворенные
компоненты из самых внутренних клеток растительного материала и переносит их в резервуар 34, откуда они
перекачиваются в резервуар 2 насосом 36 и сохраняются для дальнейшего обогащения жидкости в
резервуаре 2 для использования в последующей обработке. Эта вторая вакуумная обработка позволяет
извлечь экстрактивные вещества, которые становятся летучими только при давлении ниже атмосферного;
такие экстрактивные вещества сохраняются и смешиваются с жидкостью для ее обогащения для будущего
использования.
В резервуар 40 загружают варочный раствор, который может быть содой, сульфатом или любым другим
варочным раствором, и обеспечивают температуру и соответствующее давление для перегрева раствора, при
этом желаемая температура и давление повышаются в зависимости от свойств используемого раствора. Пока
в биореакторе 1 поддерживается вакуум, клапаны 7a и 46 открываются, и пар подается в верхнюю часть
резервуара по трубе 48, которая перекачивает варочный раствор из резервуара 40 в биореактор 1. В этот
момент клапаны 28 и 29 закрываются, вакуумный насос останавливается, и пар подается по трубе 13.
Температура варочного раствора в биореакторе повышается примерно до 337 °F (150 °C), а соответствующее
давление составляет около 100 фунтов (45 кг), и варка длится от четырех до семи часов, в зависимости от
желаемого результата. Клапаны 7а и 46, разумеется, закрываются сразу после переливания жидкости.
В процессе варки температура и давление в реакторе поддерживаются на постоянном уровне, в то время как
температура и давление в резервуаре 40 понижаются, а клапаны 42 или 4 периодически открываются, и
летучие экстрактивные вещества из реактора 80 переносятся в верхнюю часть резервуара 40 или резервуара
2 по мере необходимости, сохраняясь таким образом для обогащения жидких продуктов для дальнейшего
использования.
В процессе варки сырье и жидкость периодически перемешиваются путем подачи пара через дно котла.
Время от времени клапан 44 может открываться, и поскольку давление в резервуаре 40 на 90% выше, чем в
резервуаре 2, летучие экстрактивные вещества, содержащиеся в резервуаре 40, переносятся на дно
резервуара 2 для обогащения содержащегося в нем раствора для последующего разложения. 95 После
завершения этапа варки клапаны 7a и 46 открываются, и давление в варочном котле перекачивает жидкость в
резервуар 40, полностью исключая контакт с атмосферой, тем самым сохраняя 100% веществ в жидкости и
добавленных экстрактивных растворителей из материала для дальнейшего использования.
После переливания варочного раствора в резервуар 40 открываются клапаны 7a и 7b 105, и перегретый
варочный раствор из резервуара 2 переносится в варочный аппарат 1, где целлюлозный материал
обрабатывается в течение приблизительно 30 минут, при этом температура раствора в течение этой
обработки поддерживается на уровне около 285 °F при соответствующем давлении. После этой обработки
жидкость снова переливается в резервуар 2, не вступая в контакт с атмосферой. 115 Такая обработка
целлюлозного материала на данном этапе процесса служит для предварительной промывки материала, что
способствует ускорению окончательной промывки целлюлозы. 120 Одной из основных особенностей
изобретения является возможность извлечения варочного раствора без контакта с воздухом для сохранения
основного раствора и его теперь уже смешанных и перемешанных экстрактивных веществ растворителя 1 25
для охлаждения следующей партии материала в варочном котле. Весь этот варочный бульон не сохраняется,
так как его основа ослабевает под воздействием процессов, происходящих в биореакторе.
Следовательно, часть 1,30 244,789 предназначена для последующего использования без ухудшения 65
качеств целлюлозы.
Часть полученного раствора отводится в центрифугу и обрабатывается для отделения более легких от более
тяжелых фракций, при этом более легкая фракция раствора сохраняется для извлечения любых оставшихся
ценных веществ. Разделенное в центрифуге вещество отправляется в мусоросжигательные печи и
подвергается дальнейшей обработке для извлечения химических реагентов и их повторного использования.
(Как уже указывалось, использованный восстановленный раствор в резервуаре 40 ослаблен, но материалы,
полученные в результате предыдущего использования, сохраняются и используются путем добавления
упрочняющих агентов для доведения его до желаемой концентрации для применения в другой партии при
повторном использовании.)
Обогащенный использованный раствор для переваривания в резервуаре 2, применяемый после завершения
варки, служит для промывки целлюлозного материала, что, несомненно, объясняется тем, что он хранится
вдали от атмосферы, а собранные летучие экстрактивные вещества сохраняются при используемой
температуре.
Это можно назвать предварительной промывкой, которая, конечно же, сокращает время, необходимое для
окончательной или обычной промывки, всегда требуемой при производстве целлюлозы.
Еще один важный результат, полученный благодаря моему изобретению, заключается в том, что благодаря
извлечению летучих растворителей, образующихся в процессе варки, и переносу, по меньшей мере, части из
них в резервуар 2, раствор для переваривания значительно обогащается для последующей обработки партии
aj.
В процессе развития искусства производства целлюлозы я ввел термин «перегретая вода или перегретый
раствор», чтобы отличать его от простого варки или кипячения материала при атмосферном давлении.
Поэтому, чтобы понять значение этого термина в связи с настоящим изобретением, можно сказать, что
«перегретый», как он здесь используется, обозначает температуру и соответствующее давление выше
нормальной точки кипения жидкости и растворяющих компонентов материала при смешивании с водой.
Использование перегретого раствора позволяет получить ряд специфических полезных результатов при
обработке целлюлозного материала, и в данном случае эти результаты достигаются путем перегрева
раствора, предварительно насыщенного щелочью и растворителями, экстрагирующими растительный
материал. Иными словами, практические демонстрации доказали, что перегрев исходного раствора в
сочетании с температурой и давлением создает условия, химические или физические, я не могу сказать,
которые эффективно обрабатывают материал для удаления определенных компонентов, которые могут быть
использованы. Теперь, подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его
осуществления, я заявляю, что то, что я...
Соседние файлы в папке патенты