[发明专利]用于从生物质水解产物中去除氢卤酸的装置

说明书

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 A1)。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。