УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СПОСОБА БЫСТРОГО КИСЛОТНОГО ГИДРОЛИЗА ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОГО МАТЕРИАЛА И РЕАКТОРА ГИДРОЛИЗА

1. Усовершенствованный способ быстрого кислотного гидролиза лигноцеллюлозного материала такого типа, который содержит целлюлозную часть и лигнинную часть, включающий следующие стадии:
(а) непрерывная подача в верхнюю часть реактора (10) однородного потока предварительно нагретого и измельченного лигноцеллюлозного материала;
(b) осуществление контакта указанного лигноцеллюлозного материала на различных уровнях реактора (10) с множеством потоков системы гидросольвента, содержащей большую часть органического растворителя лигнина и воды и меньшую часть чрезвычайно разбавленного раствора сильной неорганической кислоты, так, чтобы одновременно растворялся лигнин и реагировал целлюлозный материал, с получением жидкой фазы в виде гидролизной вытяжки, содержащей реакционные продукты целлюлозной части и раствор лигнина, и твердой фазы, содержащей непрореагировавший и нерастворенный материал; и
(с) удерживание указанной твердой фазы таким образом, чтобы обеспечить ее осаждение на дно реактора (10),
причем указанный способ отличается тем, что он, кроме того, содержит следующие дополнительные стадии:
(d) введение регулируемого потока пара на различные уровни реактора, регулирование температуры до желаемого значения и введение конденсата, получаемого из пара, в поток гидросольвента так, чтобы обеспечить на указанных уровнях реактора температуры органического растворителя и сильной неорганической кислоты, которые являются подходящими для растворения лигнина и для того, чтобы заставить целлюлозный материал, присутствующий на соответствующих уровнях реактора, взаимодействовать с водой (гидролиз), образуя желаемые продукты (сахара);
(е) рециклирование регулируемого потока жидкой фазы, полученной на стадии (b), на различных уровнях реактора (10) и введение указанного потока гидросольвента так, чтобы обеспечить на указанных уровнях реактора концентрации органического растворителя и сильной неорганической кислоты, которые являются подходящими для взаимодействия целлюлозного материала и растворения лигнина, присутствующего на соответствующих уровнях реактора;
(f) выведение непосредственно с указанных уровней реактора (10) остатка указанной жидкой фазы, обработка его на выходе из указанного реактора (10) резким понижением температуры таким образом, чтобы избежать реакций разложения указанных реакционных продуктов целлюлозной части, и получение, путем выпаривания растворителя, концентрата продукта реакции целлюлозной части и лигнина;
(g) отделение указанного лигнина декантацией; и
(h) транспортирование указанного концентрата продуктов реакции целлюлозной части на последующие стадии обработки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что система гидросольвента, вводимая в рециклируемый поток жидкой фазы, контактирует с лигноцеллюлозным материалом в соответствии с радиальными потоками.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что система гидросольвента содержит: от 40 до 90 об.% органического растворителя, выбранного из группы, состоящей из спиртов с 1-4 углеродными атомами, кетонов с 2-6 углеродными атомами и т.п. или их смесей; от 10 до 60 об.% воды; и сильную кислоту, выбранную из группы, состоящей из серной кислоты, хлорной кислоты, фосфорной кислоты и т.п. или их смесей, в таком количестве, чтобы обеспечить концентрацию от 0,01н до 0,1н указанной кислоты в указанной системе гидросольвента.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что система гидросольвента содержит: от 50 до 80 об.% органического растворителя, выбранного из группы, состоящей из метанола, этанола, ацетона и т.п. или их смесей; от 20 до 50 об.% воды; и серную кислоту в таком количестве, чтобы обеспечить концентрацию от 0,01н до 0,05н указанной кислоты в указанном гидросольвенте.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что органический растворитель содержит этанол.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление в реакторе (10) составляет от 20 до 40 бар и, предпочтительно, от 20 до 30 бар.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подавамое сырье лигноцеллюлозного материала находится при температуре 80-180°C и, предпочтительно, при температуре 100-150°C.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуры отдельных уровней реактора (10) составляют от 160 до 250°C и, предпочтительно, от 180 до 190°C.
9. Усовершенствованный реактор гидролиза для осуществления делигнификации и осахаривания в способе гидролиза по любому из пп.1-8, содержащий вертикальный трубчатый корпус, снабженный множеством уловителей гидролизной вытяжки (11, 11а) на различных уровнях; верхнее отверстие подачи лигноцеллюлозного материала 14; множество труб подачи гидросольвента 15а, 15b, 15с, причем каждая из них питает определенный уровень реактора (10); множество рециркуляционных контуров гидролизной вытяжки (20, 21, 22), причем каждый из них соединяет, по меньшей мере, один уловитель гидролизной вытяжки (11а) с соответствующей трубой подачи гидросольвента (15а, 15b, 15с); и выпускную трубу гидролизной вытяжки (18), соединенную с, по меньшей мере, одним уловителем гидролизной вытяжки (11), для подведения регулируемой части гидролизной вытяжки на последующую стадию способа, отличающийся тем, что предусмотрено множество впусков нагревающего пара (17) в определенном потоке, причем каждый расположен на одном из указанных уровней реактора (10).
10. Реактор по п.9, отличающийся тем, что каждый уловитель гидролизной вытяжки (11) задан двумя, по существу, горизонтальными опорными кольцами фильтра (12), которые являются параллельными и прикрепленными через определенные промежутки к внутренней стенке реактора (10) и несут прикрепленную к их внутренним краям, цилиндрическую фильтрующую сетку (13), причем каждый уловитель (11) определен отверстием в радиальном направлении, предусмотренным на стенке указанного реактора (10).
11. Рактор по п.10, отличающийся тем, что впуски нагревающего пара (17) предусмотрены между каждыми двумя смежными опорными кольцами фильтра (12) на каждом из различных уровней реактора (10).
12. Реактор по п.9, отличающийся тем, что каждый рециркуляционный контур гидролизной вытяжки (20, 21, 22) содержит всасывающую трубу (21), соединяющую соответствующий уловитель гидролизной вытяжки (11а) с рециркуляционным насосом (20), и выпускную трубу (22), соединяющую рециркуляционный насос (20) с соответствующей питающей трубой гидросольвента (15а, 15b, 15с).
13. Реактор по п.12, отличающийся тем, что рециркуляционные уловители гидролизной вытяжки (11а) расположены под соответствующими им и смежными с ними уловителями гидролизной вытяжки (11) и снаружи по отношению к соответствующей паре опорных колец фильтра (12).