Еще раз о гидролизном способе (древесные отходы—-биоэтанол)
Сначала маленькое замечание насчет терминологии.
Гидролизный спирт – спирт получаемый в результате сбраживания сахаров, полученных в результате сугубо физико-химического процесса – процесса разложения древечины минеральными кислотами (в первую очередь – серной) не является (не называется) биоэтанолом, ибо биоэтанол – это спирт получаемый в результате естественных биологических (а не физико-химических или синтетических) процессов.
Теперь же сугубо по теме.
1. Себестоимость процесса получения гидролизного спирта почти в 1,5 раза выше чем себестоимость процесса получения спирта обычным биологическим путём (даже с учетом ферментизации в сахара крахмала крахмалосодержащего сырья – зерна, картофеля и т.п. сельхозпродуктов) из-за довольно больших расходов связанных с осуществлением самого процесса кислотного гидролиза (стоимость как серной кислоты так и оборудования для этого гидролиза).
2. Экологический вред гидролизного производства намного больше чем даже нынешнего обычного спиртового производства из-за больших трудностей связанных с утилизацией (нейтрализацией) отработки сернокислого разложения древесины – утилизации отходов содержащих ионы серной кислоты. Закисленность почв на которые сбрасываются эти отходы не восстанавливается даже за десятилетия – на этих массивах весь растительный мир пропадает.
Нет спору, Россия – самая большая страна мира (почти 1/8 всей твердой поверхности Земли), но это не означает, что её надо и дальше засерать до безобразия и окончательно уничтожать – иначе внукам нынешних россиян будет просто негде жить – в холодной ядовитой пустыне жить не возможно.
Из опилок и отходов деревообрабатывающей промышленности какими до сих пор еще богата Россия надо получать твердое и жидкое топливо не спирто-гидролизным, а пиролизным образом – это намного эффективнее как по себестоимости и энергоотдаче получаемых продуктов, так и по экологической чистоте этого процесса в сравнении с гидролизом.
3. Производство биоэтанола в Украине (как более южной части по сравнению с основной территорией России) выгоднее всего – как экономически, так и экологически – производить именно из быстровосстанавливаемого сырья – из фуражного зерна.
И вот почему:
— с одной и той же площади за 50 лет можно получить зерна и соломы в 8 раз больше, чем древесины от выросших на этой площади полноценных для промышленного использования деревьев;
— «отходами» производства биоэтанола из зернового сырья являются высококачественные белковосодержащие экологически чистые биокорма (для натурального откорма скота и птицы) и жидкая барда – как высокопродуктивное сырьё для производства биогаза и биоудобрений;
— урожайность (не говоря уже о качестве самого продукта) пшеницы, ржи и того же топинамбура на землях систематически обрабатываемых такими биорудобрениями почти в 1,5 раза выше чем на землях обрабатываемых минеральными «удобрениями» — селитрами, фосфатами и карбонатами. При этом почвы становятся только лучше (а не постоянно хуже и хуже как при систематическом внесении в химических – минеральных удобрений), а окружающая эти почвы природа (ключи, ручьи, реки, луга и рощи) только здоровее.
Посл. ред. 12 Авг. 10, 16:31 от Makovka
[Оффтоп удален. Мод.Котище]
zuka, человек озадачен именно гидролизом опилок.
Если есть что толковое — подскажи.
Фома, 20 Апр. 10, 11:11
Так уже ж не только подсказал, но открытым текстом написал — пиролиз.
Для гидролизных заводов — опилки тоже бесплатно (и даже еще приплачивают — лишь бы только забрали). В 1,5 раза себестоимость выше не за счет стоимости опилок, а именно за счет стоимости кислоты и гидролизного оборудования. Не говоря уже с огромными проблемами по утилизации отходов этого кислотного производства — отходов того, что осталось после получения и отделения от раствора гидролизного сахара.
Именно пиролиз — наиболее эффективный и наименее экологически вредный способ получения топливных ресурсов (включая и жидкое топливо) из бесплатных опилок.
Посл. ред. 20 Апр. 10, 16:19 от Kotische
[Оффтоп удален. Мод.Котище]
А теперь — по теме.
Ну и как, господа академики и доктора наук Хоумдистиллер — создали вы установку (хотя бы для получения СР) непрерывного действия пока мы с вами эти четыре месяца не виделись, или все разработки пока лишь в стадии проекта? Это — вовсе не подколки (как некоторые могут посчитать) а сугубо профессиональный здоровый и доброжелательный интерес.
Посл. ред. 20 Апр. 10, 16:23 от Kotische
А может, в связи со сложностью процесса, немного изменить начальные условия. Пить то этот спирт все равно не стоит. А опилки по прежнему лежат горой. Так может наладить из них производство топливных брикетов и на вырученные за них деньги покупать бензин
tixoxod-4×4, 20 Апр. 10, 16:23
Добрый день, кто знает о автоклавах по гидролизу опилок или молотой соломы, листьев?
есть промышленный способ:
Распад сахаров при гидролизе полисахаридов концентрированными кислотами идет с образованием гуминовых веществ. Скорость реакции распада резко увеличивается с повышением температуры. Но, так как гидролиз концентрированными кислотами всегда проводится при низких температурах, распад сахаров не велик и поэтому выход их почти количественный. С этой точки зрения гидролиз концентрированными кислотами имеет определенное преимущество.
7.2. МЕТОДЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ГИДРОЛИЗА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕГО ПРОДУКТОВ
Под гидролизом растительного сырья понимают процесс превращения полисахаридов древесины или однолетних растений в простые сахара. Параллельно развивались два направления этого процесса:
1) гидролиз разбавленными минеральными кислотами при высоких температуре и давлении;
2) гидролиз концентрированными, кислотами при обычных температуре и давлении.
(2- способ он экономически невыгоден из-за дороговизны кислотоупорной аппаратуры, большого расхода кислоты или дороговизны ее восстановления)
Гидролиз водными растворами кислот (главным образом серной кислоты) концентрацией 0,2—1% осуществляется при температуре 160—190°С и избыточном давлении 1—1,5 МПа (10—15 кгс/см2) без последующей регенерации катализатора.
Гидролиз разбавленными кислотами можно осуществлять четырьмя методами: стационарным, ступенчатым, методом пульсирующей перколяции и методом непрерывной перколяции.
В настоящее время стационарный метод применяется только для гидролиза гемицеллюлоз (предгидролиз древесины перед сульфатной варкой, гидролиз сельскохозяйственных отходов).
Метод ступенчатого гидролиза был предложен для снижения распада сахаров при гидролизе древесины. Дальнейшим усовершенствованием процесса гидролиза древесины разбавленными кислотами явился метод пульсирующей перколяции с подачей кислоты и отбором гидролизата порциями. В настоящее время на гидролизных заводах СССР применяется метод непрерывной перколяции: разбавленная кислота непрерывно протекает через слой измельченной древесины, а образующиеся сахара непрерывно удаляются из реакционного пространства. Гидролиз в этих условиях осуществляется с 0,5%-ной H2S04 при 180—190° С. Общая продолжительность гидролиза 3 ч.
Несмотря на то, что при гидролизе растительного сырья концентрированными кислотами может быть получен почти количественный выход моносахаридов, этот способ долгое время не был осуществлен в промышленном масштабе из-за более сложной технологии, необходимости использования кислотоупорной аппаратуры, а также из-за трудностей, связанных с регенерацией кислоты и т. д.
т.е. 1% серной кислотой действуют на опилки в течение 3-х часов. при T около 190 гр. С.
1. Кто знает, где можно изготовить автоклав (с запасом прочности до 30 атмосфер (3Мпа)) из нержавейки объемом около 100-120 литров, чтобы можно было его нагревать от внешней электроплитки.
2. Кто нибудь занимался на практике гидролизом опилок, молотой соломы и т.п. при схожих давлениях в автоклавах от 40 литров для получения глюкозы и дальнейшего ее сбраживания для получения спирта в качестве автомобильного топлива? Кто нибудь знает особенности этого процесса?
Источник
Производство спирта из опилок в домашних и промышленных условиях
Ограниченность запасов добываемых топливных ресурсов подталкивает человечество к поиску, выявлению и освоению альтернативных способов получения энергии. Наиболее перспективным направлением подобных изысканий становится получение замены газу и нефти из возобновляемых источников растительного происхождения. После биологической или термохимической обработки растительной массы получают биотопливо. 
Одним из вариантов жидкого биотоплива является спирт из опилок. Такой способ применения отходов деревообработки – опилки – заменяет картофель и зерно при производстве спиртов. Для использования в получении спирта, 1 кг опилок равносилен 1 кг картофеля или 0,3 кг зерна. Очевидно, что такая замена сырья помогает сберечь в государственных масштабах огромные объемы пищевого сырья и освободить дополнительные площади для сельскохозяйственного производства.
Как сделать спирт из опилок
«Строительным» материалом растительных клеток дерева является твердая волокнистая клетчатка (целлюлоза). Ее содержание в растениях доходит до 70%. В клетчатке много полисахаридов, которые при определенном химическом воздействии переходят в глюкозу. Из последней после сбраживания и перегонки получают спирт. Значит, биомасса мелких опилок и древесной стружки из отходов превращается в ценное сырье для производства спирта – этанола или бутанола.
Получение этилового спирта можно реализовать следующими способами:
- Гидролиз измельченной древесной биомассы и последующее сбраживание полученного продукта с дрожжами. Это наиболее распространенный метод переработки опилок.
- Газификация древесины методом пиролиза и дальнейшее сбраживание образованного газа в спирт.
- Синтез газа при пиролизном разложении клетчатки опилок. Затем из газа получают метанол, который в результате реакции гомологенизации преобразуется в этанол.
Промышленное получение спирта
Производство спирта из древесных опилок на промышленной основе осуществляется двумя способами гидролиза. При любом из них опилки не требуют дополнительной подготовки, кроме максимально возможного измельчения.
В первом случае опилки в вертикальном бункере заливаются концентрированным (40%) раствором серной кислоты. Массовые объемы опилок и раствора равны. Смесь герметично закрытого бункера доводят до температуры 220-250°С и регулярно перемешивая выдерживают от 1 ч до 1 ч 20 мин. Затем полученные при гидролизе растворы глюкозы и серной кислоты сцеживают. К слитой в другую емкость жидкости добавляют раствор мела для нейтрализации кислоты. Последующей фильтрацией отделяют раствор глюкозы от отходов.
Метод не стал распространенным из-за высокой стоимости и повышенных требований к материалу применяемого оборудования, который должен выдерживать агрессивное воздействие концентрированной серной кислоты.
При втором, менее затратном, способе применяется слабый (0,5-1,0%) раствор кислоты. Процесс протекает 1,2-1,5 ч при температурах 160-190°С и давлении в бункере до 15 атм.
Общие моменты для рассмотренных методов гидролиза:
- Рабочие емкости изнутри выкладывают кислотоупорным материалом для исключения контакта кислоты с металлом.
- Загруженные в бункеры вещества нагревают с помощью подачи внутрь горячего пара. Выпускным клапаном для пара регулируют внутреннее давление рабочей емкости.
- Гидролиз с успехом применяют для переработки опилок любых пород древесины.
- Полученная после химической реакции глюкоза используется для дальнейшего изготовления спирта, метанола, сахара.
- Рабочий процесс сопровождается выделением опасных газов. Для безопасности работников производственные помещения обязаны проветриваться, а сам персонал работает в специальных защитных респираторах и очках.
При производстве биотоплива из древесных опилок, получают побочные вещества, способные принести дополнительную прибыль:
- Лигнин – связующее вещество для получения пеллет и евродров из опилок и других измельченных материалов, активный наполнитель для пластмасс и синтетических каучуков.
- Фурфурол – жидкость, используемая как антисептик для древесины и компонент противогрибковых медикаментов. Также применяется для очистки масел и нефти, производства пластмасс, получения гербицидов, синтетических волокон и красителей. Другие свойства и перспективные варианты применения фурфурола изучаются.
- Скипидар.
- Алебастр.
Очистка раствора глюкозы
Процесс очистки проходит поэтапно:
- Сепараторная механическая очистка. На данном этапе из раствора выделяют лигнин.
- Нейтрализация серной кислоты при помощи обработки известковым молоком.
- Разделение раствора глюкозы и карбонатов (нужны при получении алебастра) отстаиванием.
Домашний способ получения спирта
Получить спирт из опилок можно в домашних условиях, и также двумя способами.
Первый способ не требует наличия сложного оборудования, но является очень долгим (иногда неудачным) процессом, занимающим до 2-х лет. Собранные в кучу опилки поливают водой и оставляют преть под пленкой. Внутри кучи начинает повышаться температура и создаются условия для активизации процесса гидролиза с последующим получением глюкозы из клетчатки опилок. Технология дальнейшего использования глюкозы для брожения и получения спирта общеизвестна.
Второй способ копирует заводскую технологию. Сначала самостоятельно или на заказ делают уменьшенные аналоги промышленных установок. В качестве материала для них используют только нержавеющую сталь. Она стойкая к агрессивному воздействию слабого кислотного раствора.
Содержимое установки нагревают с помощью змеевика с циркулирующим разогретым паром (может применяться воздух) или на открытом огне. Регулируя внутреннее давление рабочей камеры, запускают процесс гидролиза. Рекомендуемые значения для эффективности протекания химической реакции – 7-10 атм.
Далее, как и при заводском производстве, из раствора механическим методом удаляется лигнин, затем нейтрализуется кислота и раствор отстаивается для оседания карбонатов. После очистки раствор глюкозы готов для последующего сбраживания.
Брожение и перегонка
При последующем брожении глюкоза разлагается на спирт и углекислый газ. Для активизации процесса в домашних и промышленных условиях к раствору глюкозы добавляются дрожжи. Температура окружающей среды и порода древесины определяет время брожения – 5-14 суток. Окончание брожения определяется по значительному снижению интенсивности выделения газа. Визуально это характеризуется малым количеством поверхностной пены из пузырьков с углекислотой.
Последний технологический процесс – перегонка. Полученный жидкий материал нагревают до 70-80°С и выходящий пар охлаждают до выпадения спиртового конденсата. Для охлаждения пара, его пропускают через змеевик, который имеет водяное или воздушное наружное охлаждение.
Остатки перегонки – скипидар и дрожжевая масса, пригодная для повторного сбраживания следующей партии рабочего раствора и приготовления кормовых дрожжей для животноводческих фермерских хозяйств.
Применение биотоплива
Биотопливо из опилок – биоэтанол – применяют для двигателей разнообразной техники. При такой замене бензину работа агрегата улучшается, увеличивается его мощность, снижается температура нагрева при нагрузках, увеличивается эксплуатационный ресурс поршней и клапанов, так как при сгорании спирта нет сажи и дыма.
Этанол сделал возможным использование каминов в квартирах многоэтажек без привычного дымохода. Теплопотери при обогреве отсутствуют, дым и сажа не образуются, количество выделяемого углекислого газа незначительное.
Источник