PL182075B1 - Sposób wytwarzania etanolu z celulozy zawartej w miejskich odpadach stalych PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania etanolu z celulozy zawartej w miejskich odpadach stalych, obejmujacy wstepna obróbke odpadów, rozdrobnienie skladnika celulozowego zawartego w miejskich odpadach stalych oraz fermentacje materialu celulozowego, znamienny tym, ze rozdrabnia sie skladnik celulozowy zawarty w odpadach miejskich, po czym traktuje sie rozdrobniony skladnik celulozowy stezonym kwasem siarkowym przy stosunku wagowym kwasu do rozdrobnionego skladnika 1:1, w temperaturze od 30°C do 80°C, otrzymujac czesciowo zhydrolizowana mieszanine, nastepnie rozciencza sie czesciowo zhydrolizowa- na mieszanine woda o temperaturze od 80°C do 100°C przy stosunku wagowym 2-6 czesci wody na 1 czesc czesciowo zhydrolizowanej mieszaniny, po czym miesza sie rozcienczona czesciowo zhydrolizowana mieszanine do otrzymania przefermentowanej mieszaniny, od- dziela sie ciala stale z przefermentowanej mieszaniny otrzymujac filtrat i rozdziela sie fil- trat na roztwór zawierajacy kwas i roztwór zawierajacy cukier, nastepnie zateza sie roztwór zawierajacy cukier do stezenia cukru 12-14% i doprowadza sie wspólczynnik pH zatezo- nego roztworu zawierajacego cukier do wartosci 6, fermentuje sie otrzymany roztwór przy uzyciu drozdzy otrzymujac ciecz pofermentacyjna usuwa sie drozdze z cieczy pofermen- tacyjnej, a nastepnie wydziela sie etanol z przefiltrowanej cieczy pofermentacyjnej. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania etanolu z celulozy zawartej w miejskich odpadach stałych.

Opracowano wiele technologii odzyskiwania materiałów nadających się do wtórnego wykorzystania z odpadów stałych, wykorzystywanych do wytwarzania paliwa i przemysłowo użytecznych alkoholi i gazu.

US 5.198.074 opisuje sposób wytwarzania etanolu z bambusa, obejmujący krojenie, rozdrabnianie i mycie bambusa oraz wyciskanie w celu usunięcia wody. Włókna są następnie hydrolizowane wstępnie parą do otrzymania rozpuszczonych cukrów i poddawane są fermentacji w celu otrzymania etanolu.

US 5.184.780 opisuje system przetwarzania odpadów stałych, posiadający jedną lub więcej linii obróbki do przetwarzania odpadów stałych w celu odzyskania materiałów nadają182 075 cych się do wtórnego wykorzystania, takich jak tektura falista, metale żelazne, wyroby z tworzywa sztucznego, papier i szkło.

US 5.135.861 opisuje wytwarzanie etanolu z biomasy, która jest hydrolizowana za pomocą dwutlenku węgla wytwarzanego z reakcji fermentacji lub naturalnie występujących kwasów organicznych z odpadów cytrusowych w charakterze katalizatora.

US 5.104.419 opisuje sposób wytwarzania metanolu z odpadów stałych, np. z miejskich odpadów stałych, przez częściowe utlenianie i spalanie odpadów stałych, przeprowadzanie spalin, tlenu i dwutlenku węgla poprzez odpady stałe, oddzielanie mniej lotnych składników gazu od bardziej lotnych składników i przeprowadzanie reakcji bardziej lotnych składników z dwutlenkiem węgla w celu wytworzenia metanolu.

US 5.060.871 opisuje sposoby oddzielania kawałków stopów metali przez wykorzystanie różnicy wielkości tych kawałków, gęstości i/lub przewodnictwa elektrycznego.

US 5.036.005 opisuje sposób ciągłej fermentacyjnej produkcji z cukru etanolu przeznaczonego na paliwo, gdzie etanol jest oddzielany w rozpuszczalnikowej kolumnie ekstrakcyjnej zawierającej rozpuszczalnik nietoksyczny wobec mikroorganizmów powodujących fermentację.

US 5.009.672 opisuje sposób wtórnego wykorzystywania i odzyskiwania składników stałych odpadów miejskich przez ściskanie pod wysokim ciśnieniem i przesiewanie, jak również przez oddzielanie magnetyczne. Odzyskany gnijący składnik organiczny jest następnie poddawany procesowi fermentacji beztlenowej, aby uzyskać biogaz, który może być wykorzystywany bezpośrednio do wytwarzania energii elektrycznej.

US 4.974.781 opisuje sposób oddzielania papieru i tworzywa sztucznego, który poddaje te materiały działaniu wilgoci i ciepła, aby z powrotem przetworzyć papier w miazgę. Materiały przemienione z powrotem w miazgę są następnie oddzielane od materiałów nie poddających się przetworzeniu w miazgę, a potem są wtórnie wykorzystywane, spalane lub wykorzystywane jako surowiec w procesie chemicznym.

US 4.952.503 opisuje sposób ciągłej produkcji etanolu z zastosowaniem etapu odśrodkowego oddzielania w celu usunięcia drożdży.

US 4.874.134 opisuje sposób przetwarzania odpadów stałych w celu odzyskania materiałów nadających się do wtórnego wykorzystania, takich jak tektura falista, metale żelazne, metale nieżelazne, wyroby z tworzyw sztucznych, papier i pojemniki szklane, jak również materiały odpadowe podlegające rozpadowi biologicznemu, które mogą być przetwarzane w celu otrzymania kompostu. Najpierw oddzielane są nie nadające się do przetwarzania, wartościowe materiały masowe i materiały nadające się do odzyskania, po czym magnetycznie oddzielana jest pierwsza frakcja metali żelaznych, a następnie odpady są rozdrabniane, magnetycznie oddzielana jest druga frakcja metali żelaznych, po czym oddzielana jest pneumatycznie frakcja papieru, aby uzyskać frakcję podlegającą rozpadowi biologicznemu, którą można następnie kompostować.

US 4.692.167 opisuje urządzenie do przetwarzania odpadów stałych, przeznaczone do produkcji granulowanego paliwa stałego przez mielenie, magnetyczne oddzielanie metali żelaznych, przesiewanie, suszenie, rozdzielanie grawitacyjne, rozdzielanie cyklonowe, przesiewanie i granulowanie w prasie.

US 4.650.689 opisuje sposób wytwarzania etanolu z materiałów celulozowych przez poddawanie tych materiałów celulozowych działaniu gazowego kwasu nieorganicznego o silnym stężeniu, takiego jak HCl pod ciśnieniem, i przez traktowanie gorącą wodą, aby uzyskać brzeczkę zawierającą cukry, które mogą być poddane fermentacji.

US 4.612.286 opisuje sposób kwaśnej hydrolizy biomasy zawierającej materiały nadające się do fermentacji w urządzeniu do przetwarzania przez dyfuzję przeciwprądowa. Kwasem tym jest korzystnie kwas siarkowy o stężeniu 2-10% objętościowo.

US 4.553.977 opisuje sposób oddzielania składników odpadów stałych z pierwszym bębnem sitowym, który oddziela puszki aluminiowe, aby otrzymać frakcję bogatą w materiały organiczne, z której można oddzielać produkty włókniste nadające się do wtórnego wykorzystania. Puszki stalowe są oddzielane magnetycznie. Materiały organiczne są oddzielane w celu

182 075 wykorzystania w charakterze paliwa z etapem tworzenia miazgi, by odzyskać miazgę papierową, albo bez takiego etapu.

US 4.541.530 opisuje sposób oddzielania kawałków metalu od materiałów niemetalicznych z przetwarzanych odpadów stałych przez homogenizację i oddziaływanie magnetyczne na składniki odpadów, by uzyskać metalowy koncentrat, np. koncentrat aluminium.

US 4.384.897 opisuje sposób przetwarzania biomasy przez dwuetapową hydrolizę, gdzie w pierwszym etapie przeprowadzana jest depolimeryzacja polisacharydów łatwiej ulegających hydrolizie, a w drugim etapie przeprowadzana jest depolimeryzacja polisacharydów trudniej podlegających depolimeryzacji. Biomasa może być poddawana sensybilizacji pomiędzy pierwszym a drógim etapem hydrolizy przez kontakt z tlenem cząsteczkowym. Kwasy są neutralizowane węglanem lub wodorotlenkiem wapnia, aby otrzymać roztwór, który nadaje się do przeprowadzenia fermentacji w celu uzyskania etanolu.

US 4.341.353 opisuje sposób odzyskiwania paliwa i materiałów nadających się do wtórnego wykorzystania z odpadków przy zastosowaniu sit tarczowych i sortowników powietrznych.

US 4.288.550 opisuje sposób przeprowadzania rozkładu odpadków przez fermentację beztlenową w obecności drożdży wytwarzających etanol, by bezpośrednio przetwarzać skrobię w etanol bez wstępnej obróbki przez hydrolizę, a następnie poddawanie produktu beztlenowej fermentacji wytwarzającej metan, w celu otrzymania metanu.

US 4.069.145 opisuje sposób oddzielania kawałków o większym przewodnictwie elektrycznym do kawałków o mniejszym przewodnictwie elektrycznym w separatorze elektromagnetycznym działającym na zasadzie prądów wirowych.

US 4.063.903 opisuje urządzenie do przetwarzania odpadów stałych przez odzyskiwanie składników nieorganicznych i przetwarzanie składników organicznych w paliwo lub dodatek do paliwa. Rozdrobniony materiał jest traktowany kwasem, który jest ogrzany, i jest suszony oraz mielony, aby uzyskać drobnoziarnisty produkt stanowiący paliwo.

Odpady stałe i osady ściekowe są zasadniczo usuwane przez zasypywanie odpadami zagłębień w terenie i/lub przez spalanie. Ograniczenia dotyczące zarówno wyrównywania odpadami zagłębień w terenie jak i spalania związane z ochroną środowiska wymagają opracowania alternatywnego rozwiązania usuwania takich odpadów.

Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie zautomatyzowanego, wydajnego sposobu przetwarzania miejskich odpadów stałych i odzyskiwania materiałów nadających się do wtórnego wykorzystania, jak również wytwarzania przemysłowego etanolu.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania etanolu z celulozy zawartej w miejskich odpadach stałych, obejmujący wstępną obróbkę odpadów, rozdrobnienie składnika celulozowego zawartego w miejskich odpadach stałych oraz fermentację materiału celulozowego, charakteryzujący się tym, że rozdrabnia się składnik celulozowy zawarty w miejskich odpadach, po czym traktuje się rozdrobniony składnik celulozowy stężonym kwasem siarkowym przy stosunku wagowym kwasu do rozdrobnionego składnika 1:1, w temperaturze od 30°C do 80°C, otrzymując częściowo zhydrolizowaną mieszaninę, następnie rozcieńcza się częściowo zhydrolizowaną mieszaninę wodą o temperaturze od 80°C do 100°C przy stosunku wagowym 2-6 części wody na 1 część częściowo zhydrolizowanej mieszanmy, po czym miesza się rozcieńczoną częściowo zhydrolizowaną mieszaninę do otrzymania przefermentowanej mieszaniny, oddziela się ciała stałe z przefermemtowamej mieszaniny otrzymując filtrat i rozdziela się filtrat na roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier, następnie zatęża się roztwór zawierający cukier do stężenia cukru 12-14*% i doprowadza się współczynnik pH zatężonego roztworu zawierającego cukier do wartości 6, fermentuje się otrzymany roztwór przy użyciu drożdży otrzymując ciecz pofermentacyjną, usuwa się drożdże z cieczy pofermentacyjnej, a następnie wydziela się etanol z przefiltrowanej cieczy pofermentacyjnej.

Korzystnie, częściowo zhydrolizowaną mieszaninę rozcieńcza się ściekami zawierającymi azot.

Korzystnie, częściowo zhydrolizowaną mieszaninę rozcieńcza się wodą o temperaturze od 80°C do 100°C przy stosunku wagowym 2-4 części wody na 1 część częściowo zhydrolizowanej mieszaniny.

182 075

Korzystnie, częściowo zhydrolizowaną mieszaninę rozcieńcza się wodą o temperaturze od 80°C do 100°C przy stosunku wagowym 4-6 części wody na 1 część częściowo zhydrolizowanej mieszaniny.

Korzystnie, ciała stałe oddzielone z przefermentowanej mieszaniny suszy się otrzymując materiał palny.

Korzystnie, ciała stałe oddzielone z przefermentowanej mieszaniny suszy się a następnie spala się w celu uzyskania ciepła.

Korzystnie, wysuszony materiał miesza się z tworzywem sztucznym nie zawierającym chloru przed jego spaleniem.

Sposób według wynalazku nadaje się do rekultywacji istniejących wysypisk.

Sposób według wynalazku można realizować w systemie przetwórczym, którego działanie nie powoduje zanieczyszczenia środowiska.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 jest schematem technologicznym, pokazującym szczegółowo sposób przetwarzania miejskich odpadów stałych.

Na rysunku zastosowano następujące oznaczenia:

Oznaczenie

1A/1B

5A

5B

9

21 22

A B C

Opśs elementu

Zbćomik surowca

Zbćomik dozjjący

Komora ibrr<^ł^ł<S wstępnej

Zbiornik magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego Główna prasa śimakowa Pomocnicza prasa ślimhcowa Suszania

Zbóomik magazynowania przetworzonego

Z^łjk>mk neιJtrćlli:,raejS rtoz^iie^r^c^z^ίąr^^j^o kwasu saarkowego Zbćomik wapna Prasa aaśmowa gipsu

ΖΗοπι! magazynowana zneutraiizowaj wody

System hydroiży

ZbiomikS w^i^eń^e

Zbiomkίmagayrrowysnr 1

Pasa

Zbionlikmagaymowy odzyskiwana kwasu

Syseem odzyskiwała kwasu

Parownik

Zbćomik magazynowy nrs 2

FUtr zodwróconą osmozą

System rówmoważema s pH

Systemvφrowa(Łαmia drożdży

Zbiomks magazynowy nr 3

Zbiornik fermentacyjny

Filtr drożdży S zbiomks magazynowania przed destylacją

Kolumna destylacyjna

Wężownica chłodząca

Zbiornik magazynowana eUrnolu

Zbiornik magazynowania wody

Zbiornik magayniowaia stężonego kwasu siarkowego Zbiornik magazynownniaściekówfopcja)

Grzejnik wody

Zbiornik magazynow-anialigniny

Zbiomikmagaynowaia surowca dla kotła

Kocioł

182 075

W praktycznej realizacji wynalazku odpady stałe mogą być otrzymane bezpośrednio z miasta lub mogą to być stałe odpady miejskie poprzednio użyte do wypełniania zagłębień w terenie i potem wydobyte. Te odpady stałe mogą podlegać obróbce w urządzeniu do realizacji sposobu według wynalazku. Odpady są doprowadzane do urządzenia poprzez całkowicie zautomatyzowaną stację odbioru. Następnie odpady są wyładowywane na przenośnik nasypowy. Następnie odzyskiwane są materiały nadające się do wtórnego wykorzystania, takie jak wartościowe materiały z masy, metale żelazne, metale nieżelazne, takie jak aluminium, szkło, tworzywo sztuczne i guma itp. Sposoby odzyskiwania takich materiałów są znane i są opisane na przykład w patentach USA nr 5.184.780, 5.104.419, 5.060.871, 5.009.672, 4.974.781, 4.874.134,4.692.167, 4.553.977,4.541.530, 4.341.353, 4.069.145 oraz 4.063.903.

Korzystnie, materiały ze złomowanych opon segreguje się na oddzielnym przenośniku, który prowadzi do systemu przetwarzania złomowych opon i odzyskiwania gumy, gdzie złomowane opony są rozdrabniane i oddzielane są guma, stal i włókna.

Do usuwania wszelkich dużych kawałków żelaza z przenośnika stałych odpadów stosuje się zdalnie sterowany żuraw magnetyczny. Te duże kawałki są następnie rozdrabniane, aby uzyskać materiał o wymiarach elementów umożliwiających obróbkę. Materiał ten jest następnie przesyłany do zbiornika, gdzie oczekuje na paczkowanie.

Odpady pozostałe po usunięciu dużych kawałków są następnie sortowane za pomocą bębna lub innego mechanizmu przesiewającego, który rozrywa worki i daje dwa oddzielne strumienie przetwarzania. Przy odpowiednim sortowaniu jeden strumień będzie zawierać głównie produkty celulozowe i metaliczne o odpowiedniej wielkości, natomiast drugi strumień będzie zawierać gumę, szkło i większość materiałów organicznych.

Odpady są przetwarzane przez kilka rozdzieleń magnetycznych, aby usunąć wszelkie metale żelazne. Następnie odpady są przepuszczane przez separator działający na zasadzie prądów wirowych, aby usunąć wszelkie metale nieżelazne. Metale żelazne i nieżelazne są odprowadzane do zbiorników, gdzie oczekują na paczkowanie. Odpady są następnie rozdrabniane i przetwarzane w systemie wytwarzania etanolu zgodnie ze sposobem według wynalazku, który następnie znajduje zastosowanie przemysłowe. Część produktów ubocznych z procesu produkcji etanolu może być sprzedawana w handlu i/lub wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej służącej do zasilania urządzenia przetwarzającego.

Przykładowo, nierozpuszczalny materiał otrzymany po hydrolizie składnika celulozowego miejskich odpadów stałych jest złożony głównie z ligniny, naturalnego aromatycznego polimeru organicznego występującego we wszystkich naczyniowcach. Niespodziewanie stwierdzono, że przy wykorzystaniu ligniny jako paliwa do kotła całkowite koszty eksploatacyjne opisanego tu urządzenia przetwórczego można znacznie zmniejszyć. Opierając się na wspomnianych wyżej oszczędnościach energii odkryto niespodziewanie, że koszt jednostkowy produkcji etanolu można zmniejszyć o 15-20% poniżej kosztów produkcji etanolu z kukurydzy. Ponadto wartość opałową ligniny, wynoszącą 14-19 MJ/kg można zwiększyć przez łączenie jej z czysto spalającymi się, niechlorowanymi tworzywami sztucznymi z miejskich odpadów stałych. Technologię umożliwiającą oddzielanie niechlorowanych tworzyw sztucznych od chlorowanych tworzyw sztucznych (np. PCW), zwaną Vinyl Cycle™, można otrzymać z firmy National Recovery Technologies, Nashville, Tennessee. Technologia Vinyl Cycle™ jest opisana w patencie USA nr 5.260.576, na którego treść niniejszy opis powołuje się. Materiał złożony z ligniny i tworzywa sztucznego może być również spalany jako paliwo do kotła, przez co jeszcze bardziej zmniejsza się koszty energii opisywanego procesu wytwarzania etanolu.

Wszelkie materiały nieorganiczne pozostające po wymienionym procesie przesiewania mogą być granulowane i wykorzystywane przemysłowo jako dodatki do materiałów budowlanych.

Sposób według wynalazku może być całkowicie zautomatyzowany i wymagać tylko rutynowej konserwacji przy końcu każdej zmiany roboczej. Całkowicie zautomatyzowane techniki przesiewania eliminują potrzebę niehigienicznego sortowania przy taśmie.

Sposób według wynalazku może być realizowany w zakładzie całkowicie nie zagrażającym środowisku. Wszystkie budynki mogą być całkowicie zamknięte. Wszystkie czynniki

182 075 powodujące zanieczyszczenie powietrza i wody mogą być wychwycone i zbiorczo przetworzone. Wszystkie materiały wchodzące do zakładu mogą być przetworzone w materiały nadaj ące się do obróbki przemysłowej.

Tabela 1 podaje szczegóły składu suchych miejskich odpadów stałych według Agencji Ochrony Środowiska.

Tabela 1

Skład miejskich odpadów stałych
Składniki organiczne	74,0%
Metale żelazne	7,5%
Metale nieżelazne	1,5%
Szkło	10,0%
Tworzywa sztuczne	5,0%
Materiały nieorganiczne	2,0%

Przedmiotowy wynalazek przewidziany jest do odbierania odpadów stałych, takich jak podano w tabeli 1. Wielkość przerobu systemu dobiera się w zależności od liczności populacji obsługiwanej przez instalację do realizacji sposobu według wynalazku. System ten może przetworzyć od 25 ton na godzinę aż do 125 ton na godzinę odpadów. Urządzenia można odpowiednio dobrać pod względem wielkości.

Materiałami, które nie nadają się do przetwarzania, są odpady niebezpieczne, wybuchowe i zakaźne. System nadaje się do przetwarzania lodówek, pralek, suszarek, trzonów kuchennych, złomu samochodowego, dużych materiałów, niewielkich odpadów przemysłowych i normalnych miejskich odpadów stałych. Przedmiotowy system przeznaczony jest do odzyskiwania tworzyw sztucznych, metali nieżelaznych i metali żelaznych z odpadów stałych.

Samochody ciężarowe wyładowują miejskie odpady stałe na przenośnik, taki jaki można otrzymać z firmy E&H Systems, który przebiega na całej długości budynku pierwotnego rozdrabniacza. Zdalnie sterowany żuraw magnetyczny jest następnie używany do usuwania wszelkich dużych przedmiotów metalowych. Te usunięte przedmioty zostają wprowadzone do zautomatyzowanego rozdrabniacza wstępnego w celu zmniejszenia ich wymiarów. Po rozdrobnieniu odpady zostają z powrotem wprowadzone do systemu, do zbiorników magazynowych w celu paczkowania za pomocą standardowej paczkowarki.

Bęben sitowy dostępny z takich źródeł jak firma MacLanahan Corporation jest następnie używany do automatycznego otwierania worków, usuwania niewielkich nieczystości i kruszenia materiałów szklanych.

Materiał jest przenoszony przez szereg złożony z pięciu oddzielaczy magnetycznych, które będą usuwać zasadniczo wszystkie metale żelazne. Strumień odpadów, który jest złożony głównie ze składników metalicznych i celulozowych, jest podawany z bębna na szereg pochyłych przenośników, których każdy ma rozdzielacz magnetycznym taki jak bęben lub taśma. Wylotowy koniec każdego przenośnika jest wsparty na pewnej wysokości powyżej wlotu każdego następnego przenośnika, tak że materiał przechodzący przez sito magnetyczne poddawany jest mieszaniu grawitacyjnemu z jednego przenośnika na następny, przez co zwiększa się magnetyczne odzyskiwanie pozostałych metali żelaznych przez kolejny separator magnetyczny. Konstrukcja przenośnika jest taka, że umożliwia on całkowicie zautomatyzowaną ekstrakcję metali żelaznych do zcentralizowanego obszaru. Ta konstrukcja przenośnika umożliwia również w przypadku mieszania materiałów zapewnienie usuwania wszystkich metali żelaznych w 98%. Oddzielane metale żelazne spadają, po pionowej zsuwni i są odprowadzane z urządzenia do zbiornika w celu ponownego wykorzystania.

182 075

Pozostały materiał jest następnie przeprowadzany do separatora działającego na zasadzie prądów wirowych, wykorzystywanego do zautomatyzowanego usuwania metali nieżelaznych, łącznie z bateriami.

Separator działający na zasadzie prądów wirowych jest umieszczony za separatorami magnetycznymi, aby zapewnić, że żadne metale żelazne nie spowodują uszkodzenia separatora działającego na zasadzie prądów wirowych. Pozostałe odpady są doprowadzane przez przenośnik do rozdrabniacza młotkowego, który zmniejsza wymiary kawałków materiału do zakresu od około 7,5 cm do około 10 cm. Zmniejszenie wymiarów kawałków materiału pomaga w procesie produkcji etanolu.

Rozdrabniacz młotkowy zawiera ekran przeciwwybuchowy, aby eliminować wszelkie możliwe wybuchy spowodowane przez pył.

Przepływ materiału można podzielić na dwie oddzielne drogi - tor produkcji etanolu i tor produkcji humusu. Rozdzielanie odpadów pomiędzy te dwa systemy zależy od dokładnej objętości odpadów przychodzących do zakładu.

Poziom zawartości metali ciężkich w składniku celulozowym miejskich opadów stałych może zmieniać się znacznie w zależności od źródła odpadów. Na przykład hydrolizat wytworzony ze składnika celulozowego pewnych próbek miejskich odpadów stałych, otrzymanych z obszarów zurbanizowanych lub wysoko uprzemysłowionych, okazał się zanieczyszczony metalami ciężkimi w takim stopniu, że uniemożliwiało to późniejszy proces fermentacji drożdżowej. Z tego powodu takie rodzaje próbek miejskich odpadów stałych mogą być w celu uniknięcia zanieczyszczenia cieczy fermentacyjnej obrabiane przed hydroliztą by zmniejszyć w nich zawartość metali ciężkich. Z drugiej strony, usunięcie metali ciężkich z mniej zanieczyszczonych próbek można realizować poprzez skuteczny proces wymiany jonowej po hydrolizie surowca celulozowego.

Poniżej opisano dwa sposoby, które mogą być wykorzystywane w celu zmniejszenia zawartości metali ciężkich w składniku celulozowym miejskich odpadów stałych. Jeden polega na zmniejszaniu zawartości metali ciężkich przed hydrolizą, a drugi - po hydrolizie. To który proces zostanie zastosowany, można określić na podstawie poziomu zanieczyszczenia metalami ciężkimi surowca, jakim są miejskie odpady stałe.

A. Sposób zautomatyzowanego przetwarzania miejskich odpadów stałych

Etap 1: Obróbka wstępna

Ozn. 1A/1B-11

Cel:

Celem procesu obróbki wstępnej jest oddzielenie metali ciężkich, które mogą hamować fermentację zhydrolizowanego składnika celulozowego miejskich odpadów stałych, przez zmieszanie przychodzącego, rozdrobnionego składnika celulozowego z rozcieńczonym kwasem siarkowym. Składniki stałe są następnie prasowane, a składniki ciekłe są traktowane wapnem, aby jako produkt uboczny wytworzyć gips. Gips jest następnie oddzielany, a pozostające składniki stałe są przygotowywane do rozbicia na cukry w systemie hydrolizy.

Na podstawie danych z wielu źródeł, które zestawiono w „the Chemis^-y and Biology of Yeasts”, A.H. Cook, Academic Press, NY, s. 296-303 (1958), nieco metali ciężkich jest konieczne dla fermentacji, ale przy dużych stężeniach mogą one hamować fermentację glukozy i ksylozy przy pomocy drożdży. Przybliżony wpływ podano w tabeli 2.

Tabela 2

Wpływ metali ciężkich na fermentację drożdżową

Metal ciężki	Stężenie optymalne dla fermentacji (ppm)	Stężenie, które umiarkowanie hamuje fermentację (ppm)	Stężenie, które silnie hamuje fermentację (ppm)
1	2	3	4
Kadm	0	0,1	2
Nikiel	0	40	100

182 075 cd tabeli 2

1	2	3	4
Ołów	0	0,3	10
Chrom	1	50	150
Cynk	5	200	400
Miedź	7-8	15	30
Żelazo	10-30	500	1200

Jak omówiono poprzednio, niektóre miejskie odpady stałe mają poziomy zawartości kadmu i żelaza, które umiarkowanie hamują fermentację drożdżową. oraz poziomy zawartości ołowiu, cynku i miedzi, które silnie hamują fermentację drożdżową. Zmniejszenie zawartości metali ciężkich w miejskich odpadach stałych jest ważne dla osiągnięcia skutecznej fermentacji cukrów otrzymanych z takich miejskich odpadów stałych. Próbka przetwarzana zgodnie z procesem obróbki wstępnej, która zasadniczo nie zawiera żadnych śladów metali, jest próbką, która ma przynajmniej około 70% obniżoną zawartość tych metali.

Opis:

Zbiorniki surowca 1A i 1B otrzymują surowiec zawierający 89-90% czystego materiału organicznego w stanie wstępnie rozdrobnionym z wielkością kawałków 1,59 cm x 5,08 cm. Każdy zbiornik mieści około 25 ton materiału, co z grubsza stanowi zapas surowca na 2 i pół dnia. Materiały nie mające wykrywalnej zawartości metali ciężkich nie wymagają obróbki wstępnej, a więc są magazynowane oddzielnie w zbiorniku 1B.

Materiał jest przenoszony ze zbiornika 1A przez przenośnik do zbiornika dozującego 2. Zbiornik dozujący dozuje nieobrobiony surowiec do komory obróbki wstępnej 3, przy czym rozcieńczony kwas siarkowy (około 1-10% wag.) jest mieszany z surowcem przy temperaturze około 40-100°C. Umożliwia to rozpuszczenie metali ciężkich i chlorków (chlorków metali i ewentualnie chlorków organicznych) w surowcu. Materiał jest następnie przenoszony przez przenośnik ślimakowy do pras ślimakowych 5A i 5B, które umożliwiają usunięcie około 60-80% zawartości cieczy, przez co następuje oddzielenie składnika rozpuszczalnego od składnika nierozpuszczalnego. Potrzebne jest dodatkowe płukanie 5B, by usunąć wszelkie ślady kwasu. Składniki stałe z prasy ślimakowej są następnie podawane do suszami przenośnikowej 6 z prędkością transportowania około 3,25 tony na godzinę. Następnie suszarnia przenośnikowa zmniejsza zawartość wilgoci w surowcu do około 5-10%. Wysuszony składnik nierozpuszczalny o lekkiej, puszystej konsystencji jest pneumatycznie transportowany do zbiornika zasilania procesu 7.

Ciecze z prasy ślimakowej są prowadzone przewodami rurowymi z powrotem do zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego 4 do powtórnego użytku. Ponadto rozcieńczony kwas z systemu odzyskiwania kwasu 17 jest transportowany przewodami rurowymi do zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu. Metale ciężkie i osad ze zbiornika magazynowania są odprowadzane do zbiornika neutralizacji 8. Ciecz w zbiorniku neutralizacji jest mieszana z wapnem i pompowana do prasy taśmowej 10, gdzie oddzielany jest gips. Reszta zneutralizowanego płynu, zawierająca H₂O i cząstki materiału stałego, jest następnie przepuszczana przez filtr zatrzymujący materiał stały i powraca do zbiornika magazynowania wody 11 do powtórnego wykorzystania w systemie.

Jak omówiono poniżej, alternatywny proces wymiany jonowej w celu usunięcia zasadniczo wszystkich metali ciężkich wymaga przeprowadzenia etapu hydrolizy, opisanego poniżej, oraz oddzielenia nierozpuszczalnej w wodzie ligniny. Zasadniczo wszystkie metale ciężkie są wiązane w ligninie.

Etap 2: Hydroliza

Ozn. 12-16,31, A, B, C

Cel:

Celem procesu hydrolizy jest rozbicie struktury surowca na cukry przez zmieszanie materiału ze stężonym kwasem siarkowym (około 65-93%, korzystnie około 70%). Roztwór

182 075 cukier-kwas-woda jest gotowany przez określony czas, a następnie oddzielane są ciała stałe. Roztwór jest przekazywany do systemu odzyskiwania kwasu w celu oddzielenia.

Opis:

Wstępnie obrobiony materiał jest dozowany ze zbiornika magazynowego 7 lub 1B do systemu hydrolizy 12, gdzie automatycznie wprowadzany jest 70% stężony kwas siarkowy w stosunku około 1:1. Jeżeli nie podano inaczej, wszystkie podane tu stosunki i zawartości procentowe są wagowe. Tam gdzie to podano, stosunek około 1:1 obejmuje składy mieszaniny w zakresie 60:40 do 40:60 wagowo. Korzystnie stosunek stężonego kwasu siarkowego do wstępnie obrobionego surowca wynosi około 45:55 do 55:45 wagowo.

Materiał jest mieszany przez około 2-15 minut, korzystnie przez około 10 minut, i podawany jest do zbiorników warzelnych 13 wraz z wodą o temperaturze podwyższonej do około 88°C. Roztwór zawiera około 2 części wody na około 1 część zhydrolizowanego materiału wagowo. Materiał ten jest powoli mieszany z utrzymywaniem stałej temperatury około 96°C przez około 1-4 godzin. W takich warunkach celuloza i hemiceluloza są przetwarzane odpowiednio w glukozę i ksylozę. Przy końcu tego czasu zbiorniki warzelne zostają opróżnione do zbiornika magazynowego 14, aby umożliwić powtórne załadowanie zbiornika warzelnego. Zbiornik magazynowy stabilizuje temperaturę materiału i reguluje przepływ do prasy filtracyjnej 15.

Materiał ze zbiornika magazynowego jest następnie filtrowany np. przez pompowanie go do prasy filtracyjnej 15, która usuwa składniki stałe zawiesiny, by uzyskać filtrat. Składniki stałe mogą być proszkowane, przemywane i zawracane do suszami 6 do wykorzystania w charakterze paliwa w kotle. Filtrat jest następnie pompowany z prasy filtracyjnej do zbiornika magazynowego odzyskiwania kwasu 16.

Uwaga: Woda z miejskich ścieków pochodząca ze zbiornika magazynowania miejskich ścieków 31 może być wykorzystywana jako substytut świeżej wody w systemie hydrolizy 12. Wszystkie czynniki chorobotwórcze zawarte w ściekach są eliminowane w systemie hydrolizy. Utrzymywana jest wysoka zawartość azotu wody ze ścieków miejskich, dzięki czemu wyeliminowana jest konieczność dodawania związków zawierających azot, takich jak amoniak (pożywka dla drożdży użyteczna w procesie fermentacji).

Etap 3: Odzyskiwanie kwasu

Ozn. 16-19

Cel:

Zadaniem procesu odzyskiwania kwasu jest odzyskanie kwasu siarkowego z roztworu cukier-kwas-woda, aby otrzymać roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier. Stężony kwas siarkowy i woda są następnie ponownie wykorzystywane w systemie. Po oddzieleniu cukrów i wody od roztworu jest on podawany przewodami rurowymi do zbiorników fermentacyjnych w celu przeprowadzenia fermentacji alkoholowej.

Istnieje wiele znanych sposobów odzyskiwania kwasu siarkowego z wodnego strumienia i każdy z nich można zastosować w praktycznej realizacji wynalazku. Przykładowo, strumień wodny można przepuszczać przez filtr z aktywowanego węgla drzewnego, aby zatrzymać cukry i przemywać wodą w celu wypłukania resztek kwasu. Adsorbowany cukier może być następnie eluowany przez przemywanie ogrzanym alkoholem. Patrz M. R. Moore i J. W. Barrier, „Ethanol from Cellulosic Residues and Corps”, Annual Report, DOE/SERI Contract No. DK-6-06103-1, Tennessee Valley Authority, Muscle-Shoals, Alabama, październik 1987, s. 27-49, na którego treść niniejszy opis powołuje się. Jednakże ten sposób oddzielania kwasu siarkowego od cukrów nie jest korzystny, ponieważ alkohol musi być odparowany z otrzymanego roztworu cukrowego przed fermentacją, co wymaga dodatkowego etapu z koniecznością doprowadzania energii. Mogą również wystąpić problemy związane z przenoszeniem kwasu pomiędzy cyklami adsorpcji i desorpcji, które można zmniejszyć przez zastosowanie wyrównania azotowego pomiędzy tymi cyklami. Może również pojawić się problem z odprowadzanym alkoholem (etanolem), który nie jest nasycony przy 70°C, co powoduje mniejszą zawartość cukru. Mniejsze prędkości przepływu etanolu i zwiększone czasy cyklu desorpcji zwiększają desorpcję cukrów, by otrzymać odprowadzane strumienie, które mają stopień nasycenia cukrem 95-100%.

182 075

Korzystniej można zastosować żywice jonowymienne . do rozdzielania kwasu i cukru na strumień zawierający kwas i strumień zawierający cukier. Żywice takie obejmują amberlitowe, silnie kwasowe żywice kationowe typu „GEL”, np. żywica IR 120 PLUS, działająca wobec kwasu siarkowego, która jest dostępna z firmy Aldrich Chemical Company. Cukier jest adsorbowany na tej silnie kwasowej żywicy, dając strumień zawierający kwas, który może być zawrócony do obiegu. Adsorbowane cukry są następnie oddzielane przez eluowanie żywicy czystą wodą. Patrz M. R. Moore i J. W. Barrier „Ethanol from Cellulosic Residues and Corps”, Annual Report, DOE/SERI Contract No DK-6-06103-1, Tennessee Valley Authority, Muscle-Shoals, Alabama, październik 1987, s. 30-39, na którego treść niniejszy opis powołuje się. Urządzenie, które umożliwia ciągłe rozdzielanie strumieni zawierających kwas i cukier, jest dostępne z firmy Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland, Florida (Model ISEP LC2000). Urządzenie to wykorzystuje silnie kwaśną żywicę jonowymienną (Finex CS16G, średni wymiar 310 mm). Urządzenia takie opisano przykładowo w patentach USA nr 4.522.726 i 4.76-4.276, na których treść w całości niniejszy opis powołuje się.

Możliwe jest również rozdzielanie kwasu i cukru przy użyciu rozpuszczalnika, który selektywnie ekstrahuje i oddziela kwas od wodnego roztworu cukru. Patrz M. R. Moore i

J. W. Barrier „Ethanol from Cellulosic Residues and Corps”, Annual Report, DOE/SERI Contract No dK-6-06103-1, Tennessee Valley Authority, Muscle-Shoals, Alabama, październik 1987, s. 39-49, na którego treść niniejszy opis powołuje się. Rozdzielanie można przeprowadzać za pomocą kolumny ekstrakcyjnej Karra z ruchomą płytą. Kolumna ta ma zbiorniki przyjmujące przy każdym końcu dla rozdzielania rozpuszczalnika i hydrolizatu. Do mieszania służą teflonowe płytki sprzężone z silnikiem. Roztwór kwas-cukier jest dodawany do kolumny od góry i przebywa drogę do dołu poprzez kolumnę, gdzie ten wodny roztwór jest dokładnie mieszany z rozpuszczalnikiem. Rozpuszczalnik jest dodawany od dołu kolumny. Wodny roztwór zawierający cukier jest odprowadzany z dna kolumny, natomiast roztwór zawierający kwas jest ściągany z góry. Następnie kwas może być oddzielany od rozpuszczalnika, np. przez destylację rozpuszczalnika lub przez wypłukiwanie rozpuszczalnika destylowaną wodą. Urządzenie i rozpuszczalnik do ciągłego oddzielania kwasu od wodnych roztworów cukru są dostępne np. z firmy Glitsch, Inc., Parsipany, NJ.

Oczekuje się, że strumień cukrowy otrzymany z któregokolwiek z tych procesów rozdzielania będzie zawierać resztki kwasu. Korzystnie te resztki kwasu są następnie neutralizowane wapnem lub amoniakiem do wartości współczynnika pH około 6.

Opis:

Ciecz zawierająca około 10% cukru, 10% kwasu i 80% wody jest pompowana ze zbiornika magazynowego odzyskiwania kwasu 16 do systemu odzyskiwania kwasu 17, który rozdziela ciecz na roztwór kwas-woda i roztwór cukier-woda. Roztwór cukier-woda jest pompowany do zbiornika magazynowego 19. Oddzielony roztwór kwas-woda jest pompowany do parownika 18, gdzie woda jest oddzielana od kwasu przez parowanie i powraca do zbiornika magazynowania wody 29A. Oddzielenie wody doprowadza stężenie kwasu do pierwotnego poziomu około 70%. Umożliwia to zawrócenie kwasu z parownika do zbiornika magazynowania stężonego kwasu 30 w celu powtórnego użycia w systemie. ·

Etap 4: Fermentacja

Ozn. 19-24

Cel:

Zadaniem procesu fermentacji jest zatężenie roztworu cukrowego i zmieszanie go z drożdżami w celu wytworzenia roztworu etanol-woda. Roztwór cukrowy można zatężyć do około 12-14% przez odparowanie (np. przy użyciu ciepła i/lub podciśnienia) lub za pomocą filtru działającego na zasadzie odwróconej osmozy.

Po fermentacji oddziela się etanol. Przed oddzielaniem etanolu można oddzielić drożdże lub też nie. Jak to omówiono poniżej, etanol można oddzielać przez destylację lub alternatywnie przez ekstrakcję rozpuszczalnikiem, który nie jest toksyczny dla mikroorganizmów powodujących fermentację. Patrz patent USA nr 5.036.005, na którego treść w całości powołuje się niniejszy opis. Drożdże można również oddzielać przez odwirowanie. Patrz patent USA nr 4.952.503, na którego treść w całości powołuje się niniejszy opis. Korzystnie, najpierw

182 075 oddziela się resztki drożdży, a następnie przefermentowaną ciecz pompuje się do kolumny destylacyjnej w celu dokonania ekstrakcji etanolu.

Sposoby przeprowadzenia fermentacji heksoz i pentoz otrzymanych z hydrolizowanych materiałów celulozowych i otrzymywania etanolu są znane i są opisane na przykład w patentach USA nr 1.198.074, 5.135.861, 5.036.005, 4.952.503, 4.650.689, 4.384.897, 4.288.550, na których treść w pełni powołuje się niniejszy opis.

Opis:

Ze zbiornika magazynowego 19 cukier, woda i ślady kwasu (mniej niż około 0,1%) są pompowane poprzez filtr z osmozą odwróconą 20, aby oddzielić część wody z roztworu i doprowadzić stężenie cukru do około 12-14%. Dodaje się amoniak i dokładnie kontroluje się współczynnik pH, aby zapewnić żądaną równowagę pH około 6 dla optymalnej fermentacji. W tym momencie dodaje się drożdże 22, miesza się i pompuje do zbiornika magazynowego 23, a następnie do zbiorników fermentacyjnych 24. Mieszanina jest przytrzymywana przez około 48 godzin. Wężownica chłodząca 27 pomaga w utrzymaniu żądanej temperatury około 36°C w czasie trwania fermentacji. Po 48 godzinach przefermentowana ciecz jest dozowana do filtru i zbiornika magazynowego 25, gdzie drożdże są oddzielane i podawane przewodem rurowym do zbiornika magazynowania drożdży. Reszta cieczy jest dozowana do zbiornika magazynowego 25, a następnie do kolumny destylacyjnej 26.

Etap 5: Proces oddzielania etanolu

Ozn. 25 - 26

Cel:

Zadaniem oddzielania etanolu jest oddzielenie etanolu od roztworu etanol-woda za pomocą parowania i kondensacji. W wyniku wytwarza się czysty etanol, jak również wywar gorzelniczy jako produkt uboczny.

Opis:

Przefermentowany materiał jest dozowany do kolumny destylacyjnej 26. Zależnie od pierwotnego surowca wydajność może osiągać 226,8-453,6 1 etanolu o stopniu zawartości 180-190 na tonę wyjściowego materiału. Etanol z kolumny destylacyjnej jest pompowany do zbiornika magazynowania etanolu 28. Zbiornik magazynowania etanolu 28 będzie mieć pojemność magazynową 45.360 1 etanolu, co z grubsza odpowiada ilości etanolu wytwarzanej w tym procesie w ciągu 12-14 dni.

Produktem ubocznym procesu destylacji jest wywar gorzelniczy. Wywar gorzelniczy zawiera pozostałości skrobi, które mogą być sprzedawane jako pasza dla bydła.

B. Proces wymiany jonowej stosowany w celu usunięcia metali ciężkich z miejskich odpadów stałych

Niespodziewanie odkryto, że poziom zanieczyszczenia metalami ciężkimi typowo występujący w miejskich odpadach stałych jest wystarczająco niski, tak że związane metale ciężkie zasadniczo pozostają skoordynowane z nierozpuszczalną frakcją otrzymywaną po kwaśnej hydrolizie składnika celulozowego. Z tego powodu stężenia rozpuszczalnych metali ciężkich pozostają w hydrolizacie znacznie poniżej poziomów zakłócających fermentację.

Etapy przetwarzania miejskich odpadów stałych są podobne do etapów opisanych powyżej z tym wyjątkiem, że oddzielanie metali ciężkich od wstępnie rozdrobnionego surowca jest opóźnione i odbywa się dopiero po etapie hydrolizy. Można przy tym wyeliminować etap obejmujący wstępną obróbkę materiału celulozowego rozcieńczonym kwasem siarkowym, przez co eliminuje się konieczność dodatkowego płukania i czasochłonnego oraz energochłonnego etapu suszenia wstępnie obrobionego surowca. Zamiast wstępnej obróbki wstępnie rozdrobnionego surowca rozcieńczonym kwasem siarkowym jest on zatem bezpośrednio doprowadzany do systemu hydrolizy, gdzie wprowadzany jest automatycznie kwas siarkowy o stężeniu 70% w stosunku 1:1 (kwas : próbka). Zawiesina jest następnie mieszana przy temperaturze około 30-80°C przez korzystnie około 2-20 minut, lub korzystniej przez około 2-15 minut, a następnie jest doprowadzana do zbiorników warzelnych, gdzie zawiesina ta jest rozcieńczana wodą o temperaturze około 80-100°C, aż do osiągnięcia stosunku ciecz : ciała stałe 5:1 i stężenia kwasu siarkowego około 12%. Materiał ten jest mieszany przy równoczesnym utrzymywaniu stałej temperatury około 80-100°C przez około 1-4 godzin. W takich warun182 075 kach odbywa się przemiana celulozy i hemicelulozy w glukozę i ksylozę zachodzi w 87-100%. _ _

Po zakończeniu hydrolizy zbiorniki warzelne są opróżniane do zbiornika magazynowego, co umożliwia powtórne załadowanie zbiornika warzelnego. Zbiorniki magazynowe stabilizują temperaturę hydrolizatu i regulują jego przepływ do prasy filtracyjnej, gdzie cząstki stałe zawarte w zawiesinie są usuwane, by otrzymać filtrat. Filtrat jest rozdzielany na roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier, a roztwór zawierający cukier jest przetwarzany w celu wyprodukowania etanolu.

Składnik nierozpuszczalny zebrany z prasy filtracyjnej jest suszony, ewentualnie mieszany ze składnikiem miejskich odpadów stałych zawierającym niechlorowane tworzywa sztuczne i wykorzystywany jako paliwo do kotła do wytwarzania energii, np. do wytwarzania energii elektrycznej, która może być sprzedawana lub wykorzystywana do pracy przetwórni, np. w procesie destylacji. Jeśli jest to pożądane, poziom zawartości metali ciężkich związanych ze składnikiem nierozpuszczalnym można zmniejszyć przed spalaniem przez potraktowanie 1-10% roztworem soli, po którym następuje płukanie wodą.

Przykład 1

Oddzielanie metali ciężkich od miejskich odpadów stałych przez obróbkę wstępną rozcieńczonym kwasem siarkowym

Próbkę miejskich odpadów stałych (zawierających tylko materiały stałe) przeanalizowano pod kątem zawartości metali ciężkich. Wyniki były następujące (tabela 3):

Tabela 3

Metal	mg/kg (ppm)
Cynk	35
Miedź	30
Chrom	10,6
Kadm	0,6
Ołów	20
Żelazo	1190
Nikiel	0,5
Cyna	> 1 (nie wykryto)

Próbkę 20 g miejskich odpadów stałych w 200 g 2% wodnego roztworu kwasu siarkowego ogrzewano do wykroplenia przez 2 godziny. Części stałe odfiltrowano, przemyto i poddano analizie (tabela 4):

Tabela 4

Metal	mg/kg (ppm)	% redukcji
Cynk	7,8	91
Miedź	3,0	90
Chrom	2,4	77
Kadm	nw1	100
Ołów	6,0	70
Żelazo	98	92
Nikiel	nw	100
Cyna	nw	-

’nw = nie wykryto

182 075

Dane te wykazują, że zwykłe przemycie rozcieńczonym, gorącym kwasem skutecznie zmniejsza zawartość metali ciężkich w miejskich odpadach stałych, które mogą hamować produkcję etanolu przez fermentację.

Przykład 2

Oddzielanie metali ciężkich od miejskich odpadów stałych poprzez proces wymiany jonowej

Próbki miejskich odpadów stałych zmieszano razem w celu utworzenia próbki zbiorczej. Następnie z tej próbki zbiorczej pobrano 4 próbki i przeanalizowano je na celulozę, ligninę i popiół stosując następującą procedurę.

Zbiorcze próbki miejskich odpadów stałych wysuszono do zawartości wilgoci mniejszej niż 1% w kuchence mikrofalowej, a następnie zmielono tak, aby przechodziły przez sito o numerze 20. Następnie próbki te zmieszano z taką samą ilością (wagowo) 10% kwasu siarkowego i ogrzewano przez 2 godziny w temperaturze około 100°C. Po ogrzaniu ciecz oddzielano przez filtrację, a ciała stałe zebrano, przepłukano, wysuszono i zważono. Zmniejszenie ciężaru na skutek potraktowania 10% kwasem siarkowym reprezentuje zawartość hemicelulozy w próbce miejskich odpadów stałych. Zebrane składniki stałe zmieszano następnie z 70% kwasem siarkowym i umieszczono w reaktorze zawierającym 5 części wody i 1 część składników stałych i ogrzewano przy temperaturze około 100°C przez 3 godziny w kuchence mikrofalowej. Następnie składniki stałe odfiltrowano z zawiesiny i określono zawartość glukozy. Przefiltrowane składniki stałe wysuszono, ogrzano do temperatury około 600°C i oznaczono zawartość popiołu. Zawartość ligniny każdej próbki określono jako różnicę ciężaru popiołu zawartego w próbce i całkowitego ciężaru próbki.

Wyniki przedstawione w tabeli 5 wykazują że próbka zbiorcza była homogeniczna pod względem celulozy, ligniny, popiołu i hemicelulozy.

Tabela 5

Nr testu	Celuloza, %	Lignina, %	Popiół, %	Hemiceluloza, %
1	53	20	18	9
2	55	20	18	7
3	58	18	17	7
4	56	19	19	6
średnio	55	19	18	7

Próbkę 100 g miejskich odpadów stałych i 100 g 70% kwasu siarkowego (stosunek kwas : próbka 1:1) wymieszano kompletnie aż powstała czarna pasta. Utrzymywano temperaturę około 30°C przez czas mieszania 20 minut. Następnie mieszaninę reakcyjną dodano do wody do wody podgrzanej do około 88°C, aby otrzymać stosunek wody do ciał stałych jak 5:1 i stężenie kwasu siarkowego około 12%. Zawiesinę tę ogrzewano następnie przy około 100°C przez około 2-3 godz., aby zakończyć proces hydrolizy. Po zakończeniu ciekły hydrolizat i resztkowe materiały stałe oddzielono i przeprowadzono analizę na zawartość węglowodanów i metali ciężkich.

Analiza resztkowych ciała stałych z hydrolizy

Resztkowe ciała stałe z procesu hydrolizy poddano analizie na zawartość celulozy, ligniny i popiołu stosując poprzednio opisaną procedurę. Wyniki przedstawiono w tabeli 6.

Tabela 6

Celuloza, %	Lignina, %	Popiół, %
7	49	44

182 075

Wyniki te wyraźnie wskazują, że warunki hydrolizy są wystarczające do znacznego zmniejszenia zawartości celulozy w celulozowych miejskich odpadach stałych.

Analiza ciekłego hydrolizatu

Ciekły hydrolizat zneutralizowano za pomocą wodorotlenku sodowego. Zneutralizowaną próbkę poddano następnie analizie na zawartość glukozy za pomocą analizatora glukozy YSI model 20. Wyniki tego testu wykazują że hydrolizat zawierał około 10% cukru (korekcja dla rozcieńczenia). Teoretyczna wydajność cukru wynosi 10,4%. Różnica jest najprawdopodobniej spowodowana błędem analizy i rozkładem części glukozy.

Analiza hydrolizatu i nierozpuszczalnego składnika na metale ciężkie

Oryginalną zbiorczą próbkę miejskich odpadów stałych, resztki ciał stałych po hydrolizie i ciekły hydrolizat (zawartość metali ciężkich w hydrolizacie w przeliczeniu na suchą masę) poddano analizie w celu oznaczenia poziomu zawartości miedzi, cynku, chromu, niklu i żelaza. Te metale ciężkie stwierdzono w poprzednio analizowanych próbkach miejskich odpadów stałych po wstępnej hydrolizie na poziomach, które mogą hamować fermentację. Wyniki tej analizy przedstawiono w tabeli 7.

Tabela 7

Metal	Miejskie odpady stałe (ppm)1	Hydrolizat (ppm)1	Nierozpuszczalny składnik z hydrolizatu (ppm)1+
Miedź	18	0,94	50
Cynk	140	23	39
Nikiel	10	2,1	7,1
Żelazo	2.300	480	1.100
Chrom	12	4,0	17

¹ W przeliczeniu na suchą masę

Pierwotny surowiec miejskich odpadów stałych przed hydrolizą, zawierał w przybliżeniu oczekiwane poziomy zawartości metali ciężkich. Jednakże niespodziewanie nierozpuszczalne resztki otrzymane po hydrolizie zawierały znacznie większe stężenia metali ciężkich niż oczekiwano w oparciu o badania z obróbki wstępnej. Chociaż wynalazcy nie chcą wiązać się żadną szczególną teorią, wydaje się, że resztki składników stałych mogły zostać częściowo utlenione podczas reakcji hydrolizy z przetworzeniem ich w niskogatunkowe żywice wymiany jonów, które wiążą metale ciężkie. Resztki te zatrzymały ponad 90% miedzi, 55% chromu, i 20-30% cynku, niklu i żelaza. Dwoma metalami ciężkimi, które najbardziej hamują fermentację, są miedź i chrom. Na skutek pozostałości metali ciężkich w nierozpuszczalnych resztkach stężenie metali ciężkich w hydrolizacie jest w większości przypadków znacznie poniżej poziomów, które hamują fermentację. Ponadto oczekuje się, że większość metali ciężkich w hydrolizacie będzie odchodzić wraz ze strumieniem kwasu podczas rozdzielania kwas/cukier, co dodatkowo zmniejsza zawartość metali ciężkich. Próbka po wymianie jonowej, która ma zasadniczo wszystkie metale ciężkie usunięte z hydrolizatu, zawiera około 90% miedzi, około 55% chromu i około 20-30% cynku, niklu i żelaza zatrzymanych w nierozpuszczalnym składniku.

Przykład 3

Wpływ metali ciężkich na hydrolizę i fermentację

Zastosowano następującą procedurę w celu określenia, czy wzrost zawartości Cu, Zn, Cr, Ni i Fe w kwasie zawróconym do obiegu będzie mieć wpływ na hydrolizę celulozowych miejskich odpadów stałych. Szarpie bawełniane, materiał celulozowy, który nie zawiera metali ciężkich, poddano hydrolizie przy użyciu procedury opisanej powyżej z tym wyjątkiem, że sole siarczanowe Cu, Zn, Cr, Ni i Fe dodano do 70% kwasu ze stężeniami 20 razy więk16

182 075 szymi niż oczekiwane na podstawie danych przedstawionych w tabeli 7. Zmierzono stopień konwersji celulozy w glukozę i porównano z konwersją otrzymaną bez dodania metali ciężkich (próbki kontrolne). Reakcje przeprowadzano dwukrotnie, a procent przemiany celulozy w glukozę dla próbek zawierających metale ciężkie wynosił 85% i 87% w porównaniu z 86% i 87% dla próbek kontrolnych. Wyniki tych eksperymentów wykazują, że stężenia tych metali ciężkich przekraczające nawet 20-krotnie poziomy oczekiwane w ciekłym hydrolizacie z miejskich odpadów stałych nie mają znacznego wpływu na hydrolizę.

Wpływ metali ciężkich na fermentację czystej glukozy sprawdzono również poprzez następującą procedurę. Przygotowano dwa 5% roztwory zawierające odpowiednie pożywki (np. siarczan amonowy) i ustawiono współczynnik PPH na 5,5. Roztwory te poddano następnie fermentacji z zastosowaniem zwykłych drożdży przez 72 godziny i zmierzono pozostałość glukozy. Na podstawie pozostałości glukozy w roztworze po fermentacji stwierdzono, że około 94-96% glukozy zostało zużyte przez drożdże podczas fermentacji.

Eksperyment fermentacyjny powtórzono z tym wyjątkiem, że sole siarczanowe metali ciężkich normalnie występujących w miejskich odpadach stałych dodano ze stężeniami 10 i 20 razy przekraczającymi wartości podane dla hydrolizatu w tabeli 7. W tych warunkach ilość zużytej glukozy wynosiła 92-93% oraz 61-65% dla roztworu fermentacyjnego zawierającego 10 i 20 razy większe stężenia metali ciężkich niż podano dla hydrolizatu w tabeli 7.

Podobnie jak w przypadku wpływu na hydrolizę, wyniki otrzymane z eksperymentalnej fermentacji wykazują że stężenia metali ciężkich nawet 10-krotnie większe od oczekiwanych w hydrolizacie z miejskich odpadów stałych nie mają znacznego wpływu na prędkość lub stopień fermentacji glukozy. Ponadto prędkość fermentacji nie ulegała zmniejszeniu dopóki poziomy zawartości metali ciężkich nie osiągnęły wartości 20-krotnie przekraczającej stężenie oczekiwane w hydrolizacie z miejskich odpadów stałych.

Na podstawie tych wyników jest oczywiste, że etap obróbki wstępnej mającej na celu usunięcia metali ciężkich z miejskich odpadów stałych nie zawsze jest konieczny dla uniknięcia problemów z fermentacją lub hydrolizą, ponieważ metale ciężkie normalnie występujące w miejskich odpadach stałych w dużym stopniu mogą być usuwane ze stałymi resztkami wytwarzanymi podczas etapu hydrolizy. Ponieważ metale ciężkie zostają związane z resztkami stałymi, ich zawartość w ciekłym hydrolizacie jest znacznie mniejsza niż stężenia, które mają szkodliwy wpływ na reakcję hydrolizy i etap fermentacji. Jednakże w przypadku próbek miejskich odpadów stałych mających duży poziom zanieczyszczenia metalami ciężkimi może być konieczne przeprowadzenie obróbki wstępnej surowca celulozowego lub hydrolizatu przed fermentacją, jak opisano poniżej.

Przykład 4.

Usuwanie metali ciężkich z hydrolizatu przed fermentacją

Jak przedstawiono poprzednio, obecność nadmiernych ilości metali ciężkich w hydrolizacie będzie hamować fermentację glukozy. Z tego powodu kiedy wykryje się nadmierną zawartość metali ciężkich w hydrolizacie, można w celu ich usunięcia zastosować następującąprocedurę.

Do hydrolizatu dodawano wapno aż do osiągnięcia wartości współczynnika pH około

10,5-11. Gips i nadmiar wapna filtrowano następnie z zawiesiny i zmierzono zawartość metali ciężkich w hydrolizacie. Zawartość metali ciężkich w hydrolizacie zmniejszyła się zgodnie z wynikami przedstawionymi w tabeli 8.

Tabela 8

Metal	Zawartość początkowa ppm	Zawartość końcowa ppm	% zmiany
Miedź	0,94	0,19	80
Nikiel	2,1	1,5	29
Chrom	4	0,4	90
Żelazo	480	66	86

182 075

Stężenia metali ciężkich w badanym hydrolizacie po dodaniu wapna są zbyt niskie, by poważnie hamowały proces fermentacji. Należy zauważyć również, że metale ciężkie, które mają największy wpływ na fermentację, tzn. miedź i chrom, zostały usunięte przez wapno w 80-90%. Dlatego też, jeśli otrzymuje się hydrolizat, taki jak pokazano w tabeli 8, który ma stężenie metali ciężkich dostatecznie duże, by poważnie hamować fermentację, dodatek wapna pozwoli na rozwiązanie tego problemu.

Przykład 5.

Usuwanie metali ciężkich z resztek otrzymanych z hydrolizy

Jeśli jest to potrzebne, zawartość metali ciężkich związanych z nierozpuszczalnym składnikiem otrzymanym po hydrolizie można zmniejszyć przed spalaniem przez zastosowanie następującej procedury. Składnik nierozpuszczalny zebrano i przemyto 1% roztworem NaCl przy temperaturze pokojowej. Po przemyciu nierozpuszczalny składnik oddzielono od roztworu NaCl i zmierzono zawartość związanych metali ciężkich. Zawartość metali ciężkich związanych ze składnikiem nierozpuszczalnym została zmniejszona zgodnie z wynikami przedstawionymi w tabeli 9.

Tabela 9

Metal	Zawartość początkowa ppm	Zawartość końcowa ppm	% zmiany
Miedź	50	13	74
Nikiel	7,1	2,9	59
Chrom	17	5,3	69
Żelazo	1100	260	76

Wyniki te wykazują, że zawartość metali ciężkich związanych z nierozpuszczalnym składnikiem otrzymanym po hydrolizie można zmniejszyć przez płukanie solą przed spalaniem w charakterze paliwa.

Przykład 6.

Oddzielanie cukrów od kwasu siarkowego

W poniższym przykładzie do oddzielenia cukrów od kwasu siarkowego z roztworu 4,5% cukru/4,2% kwasu (wagowo) użyto ISEP LC200 z zastosowaniem żywicy Finex CS16G, o średniej wielkości cząstek 310 mm, otrzymanej z firmy Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland FL.

Objętość żywicy wynosiła 0,11 m3 Doprowadzanie roztworu cukier-kwas wynosiło 0,082 BV (objętość złoża) na godzinę. Żywicę przemywano przy użyciu 1,65 l wody na litr doprowadzanego roztworu. Wyniki były następujące:

Tabela 10

	Produkt cukrowy	Produkt kwasowy
Odzysk	99,87%	96,08%
Czystość	95,5%	99,88%
Stężenie	4,0%	4,25%

Urządzenie ISEP jest zatem zdolne do skutecznego oddzielenia cukrów od kwasu siarkowego, dzięki czemu kwas siarkowy może być zawrócony do procesu technologicznego.

Przykład 7

Produkcja etanolu z miejskich odpadów stałych Cały sposób według przedmiotowego wynalazku jest przedstawiony bardziej szczegółowo w następującym przykładzie.

Zbiorniki magazynowania surowca 1A/1B

182 075

Opis:

Stacje odbierały surowiec złożony z 85-90% czystego materiału organicznego. Materiały, które mogą być używane jako surowiec, zawierały przetworzone odpady bawełniane, źdźbła trawy, miazgę papierową, odpady z gospodarstw domowych w workach tekstylnych, odpady rolnicze, odpady z buraków cukrowych, odpady z trzciny cukrowej, składnik celulozowy miejskich odpadów stałych i wszelkie inne podobne surowce mające żądaną zawartość materiałów organicznych. Składnik celulozowy miejskich odpadów stałych lub inny surowiec złożony z dużych kawałków rozdrobniono do wielkości kawałków 1,59 cm x 5,08 cm. Każdy zbiornik przechowywał około 25 ton materiału, co odpowiada zapasowi na dwa i pół dnia. Materiał, który musi być obrabiany w procesie wstępnej obróbki rozcieńczonym kwasem siarkowym, przechowywano w zbiorniku 1A. Materiał nie wymagający obróbki wstępnej przechowywano w zbiorniku 1B.

Wejście:

Wymagane jest uzupełnienie. System produkcji etanolu przewidziany jest do przetwarzania 10 ton surowca dziennie. Chociaż zbiorniki będą odbierać materiał w procesie wsadowym, przeciętna prędkość dostawy będzie wynosić 18,77 kg.min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Materiał do zbiornika dozującego: 18,77 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Zbiorniki magazynowania surowca są zbudowane z modułów o wysokości około 3 m. Moduły te są spawane z blachy stalowej nr 12 i będą skręcane ze sobą śrubami dla różnych wymagań objętościowych.

Każdy zbiornik ma obszar składowania w przybliżeniu 2,5 dnia (stosując jako normę 75 kg/m³). Pojemność magazynowa może zmieniać się w zależności od procentowej zawartości surowca w zbiorniku.

Zbiornik dozujący 2

Opis:

Materiał ze zbiorników magazynowania surowca 1A jest dozowany z prędkością 18,77 kg/min do komory obróbki wstępnej 3 przez system ślimakowy o regulowanej prędkości (materiał ze zbiornika magazynowego 1B nie będzie wymagać obróbki wstępnej). Zbiornik dozujący umożliwia dokładną regulację objętości surowca doprowadzanego do komory obróbki wstępnej 3.

Wejście:

Materiał ze zbiornika magazynowania surowca 1A: 18,77 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Materiał do komory obróbki wstępnej: 18.77 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Zbiornik dozujący jest spawany z blachy stalowej nr 12 i składa się z leja zasilającego z systemem przenośnika ślimakowego, aby umożliwić równomierny dopływ do komory obróbki wstępnej 3.

Zbiornik dozujący ma w przybliżeniu pojemność 60,3 m³ (pół dnia pracy przy standardowej gęstości 75 kg/m³).

Pojemność magazynowa może zmieniać się w zależności od surowca znajdującego się w zbiorniku.

Komora obróbki wstępnej 3

Opis:

Surowiec jest dozowany do komory obróbki wstępnej z prędkością 18,77 kg/min. Rozcieńczony kwas siarkowy (stężenie 1-2%) jest wprowadzany ze zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego 4 przy temperaturze 40-100°C do komory z prędkością

112,5 kg/min przy równoczesnym mieszaniu surowca. Stosunek mieszania wynosi około 4:1 do 6:1 (cztery do sześciu kilogramów 1-2% kwasu siarkowego na każdy kilogram surowca).

182 075

W trakcie ciągłego doprowadzania utrzymywany jest wynoszący 10 minut czas przebywania w komorze mieszania, aby umożliwić oddzielenie metali ciężkich od surowcia Obrobiony surowiec jest w sposób ciągły podawany do głównej prasy ślimakowej 5A z prędkością 131,26 kg/min.

Wejście:

Surowiec: 18,77 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Rozcieńczony kwas (1-2%): 112,5 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Materiał do głównej prasy ślimakowej 5A: 131,26 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne

Komora obróbki wstępnej złożona jest z przenośnika ślimakowego w szczelnym korycie. Komora ta wykonana jest z materiałów kwasoodpomych i ma uszczelnienia odporne na korozję. Transportowany materiał ma czas przebywania 10 minut w komorze obróbki wstępnej i posiada odpowiednie wymiary (długość około 6 metrów).

Komora obróbki wstępnej ma w przybliżeniu objętość 1890 l, przy czym pojemność ta może zmieniać się w zależności od surowca znajdującego się w zbiorniku.

Zbiornik magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego 4.

Opis:

Przechowywanie rozcieńczonego kwasu siarkowego (stężenie 1-2%). Rozcieńczony kwas siarkowy jest podawany przewodem rurowym do komory obróbki wstępnej 3 z prędkością 112,5 kg/min. Zawrócony do obiegu kwas siarkowy odzyskany z głównej prasy ślimakowej 5A powraca z prędkością 84,38 kg/min (przy usunięciu 75% wilgoci). Zbiornik magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego jest wyposażony w zawór upustowy do odprowadzania części roztworu i przekazywania go przewodem rurowym z prędkością 12,33 kg/min do zbiornika neutralizacji rozcieńczonego kwasu siarkowego 8. Zbiornik magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego jest przeznaczony do przechowywania około 302401.

Wejście:

Rozcieńczony kwas siarkowy zawrócony do obiegu: 84,38 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Uzupełniający kwas rozcieńczony: 16,2 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Woda uzupełniająca: 24,3 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Ciecz do komory obróbki wstępnej 3: 112,5 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Ciecz do zbiornika neutralizacji wapnem rozcieńczonego kwasu siarkowego 8: 12,33 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Zbiornik magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego jest wykonany z kwasoodpomej żywicy premium/iso. z włazem górnym i bocznym oraz z powleczoną żywicą epoksydową drabiną bez żadnej klatki.

Zbiornik rozcieńczonego kwasu siarkowego ma pojemność 30240 l.

Główna prasa ślimakowa SA

Opis:

Zneutralizowany surowiec jest wyprowadzany do głównej prasy ślimakowej z prędkością 131,26 kg/min z komory obróbki wstępnej 3. Kontrolowany stopień prasowania umożliwia usunięcie 60-80% rozcieńczonego kwasu siarkowego z prędkością około 84,83 kg/min (przy stopniu usunięcia wilgoci 75%). Następnie rozcieńczony kwas siarkowy jest zawracany do zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu 4 do powtórnego użytku. Prasa ślimakowa zagęszcza składniki stałe, które następnie są proszkowane i transportowane do dodatkowej prasy ślimakowej SB przez mieszający przenośnik ślimakowy z wlotami wody, aby umożliwić przemywanie materiału podczas transportowania go do dodatkowej prasy ślimakowej SB.

182 075

Wejście:

131,26 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Ciecz do zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego: 84,38 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Ciała stałe do dodatkowej prasy ślimakowej: 46,8 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Główna prasa ślimakowa jest zbudowana z materiałów odpornych na korozję i będzie mieć czas przebywania w przybliżeniu 10 minut. Wymagana jest ekstrakcja cieczy minimum 60%.

Dodatkowa prasa ślimakowa 5B

Opis:

Zneutralizowany surowiec jest transportowany z głównej prasy ślimakowej 5A do dodatkowej prasy ślimakowej z prędkością 46,8 kg/min. Woda jest doprowadzana przewodem rurowym ze zbiornika magazynowania wody 29B do przenośnika ślimakowego z prędkością 84,38 kg/min i mieszana jest z ciałami stałymi z głównej prasy ślimakowej 5A. Mieszanie ciał stałych i wody umożliwia usunięcie ostatnich śladów kwasu siarkowego z materiału stałego. Dodatkowa prasa ślimakowa prasuje mieszaninę, umożliwiając usunięcie 60-80% wody z prędkością około 84,38 kg/min. Woda jest następnie zawracana do zbiornika magazynowania wody 29B. Działanie dodatkowej prasy ślimakowej powoduje prasowanie materiałów stałych, które są następnie proszkowane i przenoszone do suszami 6.

Wejście:

Składniki stałe z głównej prasy ślimakowej 5A: 46,8 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Woda ze zbiornika magazynowania wody 29B: 84,38 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Ciała stałe do suszami 6: 46,8 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Woda do zbiornika magazynowania wody 29B: 84,38 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Dodatkowa prasa ślimakowa jest zbudowana z materiałów odpornych na korozję i będzie mieć czas przebywania w przybliżeniu 10 minut. Wymagana jest ekstrakcja cieczy minimum 60%.

Suszarnia 6

Opis:

Materiał jest przyjmowany z prędkością około 46,8 kg/min z dodatkowej prasy ślimakowej 5B przy zawartości wilgoci około 30-50%. Suszarnia ma znamionowy przepływ i pojemność 4,00 t/godz. i wytwarza produkt o zawartości wilgoci około 5-10%. Wysuszony materiał ma konsystencję lekkiego puchu. Następnie wysuszony materiał jest pneumatycznie transportowany do zbiornika magazynowania przetworzonego surowca 7.

Wejście:

Ciała stałe z dodatkowej prasy ślimakowej 5B: 46,8 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Ciała stałe do zbiornika magazynowania przetworzonego surowca 7: 20,25 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Ubytek cieczy w procesie suszenia: 26,6 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Przepustowość 4,00 t/godz.

Utrzymywanie wymagań projektowych dla powietrza, temperatury i czasu przebywania w celu prawidłowego suszenia i chłodzenia.

182 075

Z dopuszczalnym sterowaniem dopływu powietrza przez wiele dmuchaw, zamków powietrznych i wewnętrznych kanałów.

Konstrukcja fartucha z płyty tkanej lub szczelinowej dla dostosowania do mieszaniny produktu.

Standardowa konstrukcja (nie jest wymagana konstrukcja używana przy produkcji żywności).

Konstrukcja dwuprzejściowa ze strefowo całkowicie sterowanym suszeniem i mieszaniem produktu dla jednorodności i kontrolowania strat ciepła.

Zbiornik magazynowania przetworzonego surowca 7

Opis:

Przetworzony surowiec jest pneumatycznie transportowany z suszami 6 do zbiornika magazynowego z prędkością 20,25 kg/min. Zbiornik jest przewidziany do przechowywania 25 t surowca (zapas na około dwa i pół dnia). Materiał jest dozowany do systemu hydrolizy 12 z dokładną prędkością 12,51 kg/min.

Wejście:

Ciała stałe z suszami 6: 20,25 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Ciała stałe do systemu hydrolizy 12: 12,51 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pracy i jedna godzina przestoju)

Dane techniczne

Zbiornik magazynowy przetworzonego surowca jest zespawany z odpornej na korozję blachy stalowej nr 12 i ma pojemność magazynowania na około 2,5 dnia (przyjmując jako standard 75 kg/m³).

Pojemność magazynowa może zmieniać się w zależności od gęstości surowca znajdującego się w zbiorniku. W zbiorniku będzie utrzymywany poziom wilgotności 5-10% wymagany w surowcu.

Zbiornik neutralizacji rozcieńczonego kwasu siarkowego 8

Opis:

Metale ciężkie i cząstki stałe osadzają się na dnie zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego 4. Rozcieńczony kwas siarkowy (stężenie 1-2%) wraz z zanieczyszczeniami jest podawany przewodem rurowym z dna zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego 4 do zbiornika neutralizacji rozcieńczonego kwasu siarkowego z prędkością 12,38 kg/min. W przeliczeniu na tydzień zanieczyszczony roztwór kwasu jest traktowany wapnem w ilości 459 kg. Wapno reaguje z kwasem, przechwytując metale ciężkie, i tworzy gips. Ciecz jest podawana przewodem rurowym do taśmowej prasy gipsu 10 z prędkością 64,26 kg.

Wejście:

Roztwór ze zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego 6: 12,38 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wapno ze zbiornika magazynowania wapna 9: 459 kg dodaje się ręcznie do zbiornika raz na tydzień. Chociaż całe 459 kg dodaje się na raz, średnio wapno jest dodawane w ilości 0,95 kg/min (8 godzin dziennie, 1 dzień przy końcu tygodnia).

Wyjście:

Roztwór do taśmowej prasy gipsu 10: 64,26 kg/min (8 godzin dziennie, 1 dzień przy końcu tygodnia).

Dane techniczne:

Żywica premium/iso, właz górny i boczny, drabina powleczona żywicą epoksydową (bez klatki), pojemność 3012401 nominalnie średnica wewnętrzna x wysokość 314,96 x 505,46 cm, płaskie dno, z minimum czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi.

Zbiornik magazynowania wapna 9

Opis:

Zbiornik ten magazynuje wapno do okresowej neutralizacji i przechwytywania ciężkich metali z rozcieńczonego kwasu siarkowego. Wapno w postaci albo ciekłej, albo suchej, jest dodawane ręcznie do zbiornika neutralizacji rozcieńczonego kwasu siarkowego 8 raz na

182 075 tydzień. Chociaż dodaje się jednorazowo całe 459 kg, średnio wapno jest dodawane w ilości 0,95 kg/min (8 godzin dziennie, jednego dnia przy końcu tygodnia).

Dane techniczne:

Jeżeli wapno jest kupowane luzem, zbiornik mieści 675 kg wapna w postaci suchej z ręczną zsuwnią wyładowczą.

Jeżeli wapno jest kupowane w workach, zbiornik będzie skasowany, a worki z suchym wapnem powinny być składowane w stosie na paletach.

Taśmowa prasa gipsu 10

Opis:

Ciecz jest pompowana ze zbiornika neutralizacji rozcieńczonego kwasu siarkowego 8 do taśmowej prasy gipsu z prędkością 64,26 kg/min. Gips jest oddzielany od zneutralizowanej cieczy i doprowadzany do zbiornika magazynowego z prędkością 1,76 kg/min. Zneutralizowana ciecz jest przekazywana przewodem rurowym z prędkością. 61,47 kg/min do zbiornika magazynowania zneutralizowanej wody 11.

Wejście:

Roztwór ze zbiornika neutralizacji rozcieńczonego kwasu siarkowego 8: 64,26 kg/min (8 godzin dziennie, 1 dzień przy końcu tygodnia).

Wyjście:

Gips: 1,75 kg/min (8 godzin dziennie, 1 dzień przy końcu tygodnia).

Woda do zbiornika magazynowania zneutralizowanej wody 11: 62,51 kg/min (8 godzin dziennie, 1 dzień przy końcu tygodnia).

Dane techniczne:

Wysokociśnieniowa prasa taśmowa z walcami chwytowymi do odwadniania zneutralizowanej mieszaniny i oddzielania wody od gipsu. Wytwarzany jest produkt o zawartości wilgoci około 50%.

Zbiornik magazynowania zneutralizowanej wody 11

Opis:

Filtrowana ciecz ze zbiornika magazynowania wody 29A i z taśmowej prasy gipsu 10 jest dozowana do zbiornika magazynowania zneutralizowanej wody, kiedy trzeba utrzymać równowagę rozcieńczonego kwasu siarkowego wymaganą w procesie obróbki wstępnej. Zbiornik magazynowania zneutralizowanej wody ma pojemność 113401.

Wejście:

Woda z taśmowej prasy gipsu 10: 61,47 kg/min (8 godzin dziennie, 1 dzień przy końcu tygodnia).

Woda ze zbiornika magazynowania wody 29A: 11,96 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Woda do zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego 4: 24,3 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Żywica izoftalową właz górny i boczny, drabina powleczona żywicą epoksydową (bez klatki), wielkość umożliwiająca przetrzymywanie 30240 l i nominalne wymiary: średnica wewnętrzna x wysokość wysokości 229 x 300 cm. Płaskie dno z minimum czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi.

System hydrolizy (hydrolizer) 12

Opis:

Zadaniem systemu hydrolizy jest rozszczepianie surowca stałego na celulozę hemicelulozę. Surowiec jest dozowany ze zbiornika magazynowego 7 lub 1B z prędkością 12,51 kg/min. Stężony kwas siarkowy (stężenie 70%) jest automatycznie wprowadzany do hydrolizera z prędkością 12,51 kg/min ze zbiornika magazynowania stężonego kwasu siarkowego 30. W ciągłym systemie doprowadzania surowiec i kwas są w sposób ciągły mieszane z czasem przebywania około 10 minut. Te dwa materiały tworzą żel, który jest wyprowadzany z hydrolizera z prędkością 25,02 kg/min do zbiorników warzelnych 13. Hydrolizer jest automatycznie płukany wodą o temperaturze 88°C, aby oczyścić ten zespół i przenieść wszelkie resztki do

182 075 zbiornika warzelnego. Potrzeba około 1 godziny na dozowanie surowca poprzez system hydrolizy, płukanie systemu i napełnienie zbiornika warzelnego 13. System hydrolizy pracuje przez 1 godzinę i napełnia jeden zbiornik warzelny. Następnie system ten jest wyłączony przez jedną godzinę przed rozpoczęciem procesu od początku, by napełnić drugi zbiornik warzelny.

Wejście:

Surowiec ze zbiorników magazynowych 7 lub 1B: 12,51 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian 1 godzina pracy i 1 godzina przestoju).

Stężony kwas siarkowy ze zbiornika magazynowania stężonego kwasu siarkowego 30: 12,51 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian 1 godzina pracy i 1 godzina przestoju).

Wyjście:

Żel do zbiornika warzelnego 13: 25,02 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian 1 godzina pracy i 1 godzina przestoju).

Dane techniczne:

System hydrolizy złożony jest z przenośnika ślimakowego w szczelnym korycie.

Komora jest wykonana z kwasoodpomych materiałów i ma uszczelnienie odporne na korozję.

Transportowany materiał ma czas przebywania w systemie hydrolizy 10 minut i ma odpowiedni wymiar (długość około 5 metrów).

System hydrolizy ma w przybliżeniu przepustowość 25,02 kg/min.

Zbiornik warzelny (2 sztuki) 13

Opis:

Każdy zbiornik warzelny pracuje niezależnie. Jest wykonany z żywic polietylenowych i ma pojemność 4725 l (około 180 x 200 cm). Każdy zbiornik wyposażony jest w mieszadła i układ grzejny, by utrzymywać w przybliżeniu temperaturę 95-99°C wymaganą dla reakcji. Każdy zbiornik jest pokryty izolacją poliuretanową o grubości około 5 cm, aby zmniejszyć do minimum straty ciepła. Zhydrolizowany materiał jest wprowadzany do 2986 l wody o temperaturze 88°C. Woda ta przepływa do zbiornika warzelnego z grzejnika wody 32 z prędkością 50 l/min. Ilość produktu w zbiorniku warzelnym wynosi dwie części produktu na cztery części wody, jedną część 70% stężonego kwasu siarkowego i jedną część surowca. Czas przebywania w zbiorniku warzelnym wynosi dwie godziny plus jedna godzina czasu napełniania i jedna godzina czasu opróżniania. Dwie godziny czasu przebywania przeznaczone jest na dodatkowe rozłożenie surowca i na przetworzenie celulozy w cukry. Przy końcu tego czasu przebywania wynoszącego dwie godziny zbiornik zostaje opróżniony z prędkością 75 kg/min do zbiornika magazynowego nr 1 14. Po opróżnieniu zbiornik ten jest znowu gotowy do przyjęcia produktu z systemu hydrolizy 12.

Wejście:

Żel z systemu hydrolizy 12: 25,02 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pracy i jedna godzina przestoju).

Woda z grzejnika wody 32: 49,95 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pracy i jedna godzina przestoju).

Wyjście:

Ciekły produkt do zbiornika magazynowego nr 1 14: 75 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pracy i jedna godzina przestoju).

Dane techniczne:

Średnica wewnętrzna 203,2 cm, żywica iso., miskowe dno, stalowe nogi zapewniające prześwit 60 cm, kołnierzowy wierzch z pokrywą przykręcaną śrubami, właz qA 45,7 cm, stalowy zespół podpory mieszadła, grzanie w celu utrzymywania temperatury 88°C oraz izolacja poliuretanowa o grubości 5 cm.

Zbiornik magazynowy nr 114

Opis:

Każdy zbiornik warzelny 13 jest opróżniany do tego zbiornika z prędkością 75 kg/min raz na godzinę. Ze względu na czas przebywania w zbiorniku warzelnym 13, wynoszący 2

182 075 godziny, istnieje opóźnienie 1 godz. pomiędzy napełnieniami zbiornika magazynowego nr 1. Zbiornik magazynowy umożliwia ochłodzenie materiału i załadowanie zbiornika warzelnego nowym materiałem. Zbiornik ten ma pojemność 2268 l, jest zbudowany z polietylenu i nie ma izolacji. Zbiornik ma wymiary zapewniające wyprowadzanie materiału ze stałą prędkością przepływu 37500 kg/min do prasy filtracyjnej 15.

Wejście:

Ciecz ze zbiornika warzelnego 13: 75 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pracy i jedna godzina przestoju).

Wyjście:

Ciecz do prasy filtracyjnej 15: 37 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Średnica wewnętrzna 107 x 208 cm żywica iso., dno stożkowe 30°, stalowe nogi zapewniające prześwit 60 cm, wierzch sklepiony (zamknięty) z włazem QA 46 cm. Płaskie dno z minimum czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi.

Prasa filtracyjna 15

Opis:

Materiał ze zbiornika magazynowego nr 1 14 jest podawany przewodem rurowym do prasy filtracyjnej z prędkością 38 kg/min. Membranowa prasa filtracyjna jest wykorzystywana do oddzielania cząstek stałych z ciekłej mieszaniny. Otrzymany materiał stały ma zawartość wilgoci 30-50% i jest odprowadzany z prędkością 2,34 kg/min do zbiornika magazynowania ligniny A, aby oczekiwać na przepłukanie. Ciekły materiał z prasy jest podawany przewodem rurowym z prędkością 35 kg/min do zbiornika magazynowego odzyskiwania kwasu 16.

Wejście:

Ciecz ze zbiornika magazynowego nr 1 14: 38 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Ciała stałe do zbiornika magazynowania ligniny A: 2,34 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu).

Ciecz do zbiornika magazynowego odzyskiwania kwasu 16: 35 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Membranowa prasa filtracyjna do przyjęcia 38 kg/min cieczy. W komplecie z ramą prasy, systemem sterowania PLC, miskami ociekowymi, pakietem płyt membranowych z przewodem rozgałęźnym, tablicą rozdzielczą zawierającą automatyczne elementy sterowania, oprzewodowaniem itd.

Zbiornik magazynowy odzyskiwania kwasu 16

Opis:

Ciecze z prasy filtracyjnej 15 są pompowane do zbiornika magazynowego odzyskiwania kwasu z prędkością 35 kg/min. Zbiornik magazynowy odzyskiwania kwasu umożliwia pracę systemu odzyskiwania kwasu 17 przez 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu (stopień obróbki wstępnej i proces hydrolizy pracują przez 5 dni w tygodniu). Zbiornik magazynowy odzyskiwania kwasu jest przewidziany do magazynowania 71820 l (zapas 2-dniowy) ciekłego produktu dla systemu odzyskiwania kwasu 17. Zbiornik magazynowy o tej wielkości po prostu umożliwia działanie systemu odzyskiwania kwasu 17 w soboty i niedziele. Ciekły produkt jest podawany przewodem rurowym do systemu odzyskiwania kwasu 17 z prędkością 25 kg/min.

Wejście:

Ciecz z prasy filtracyjnej 15: 35 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Ciecz do systemu odzyskiwania kwasu 17: 25 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

182 075

Średnica wewnętrzna 358 x 725 cm żywica iso., właz górny i boczny, drabina powleczoną żywicą epoksydową (bez klatki). Płaskie dno z minimum czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi.

System odzyskiwania kwasu 17

Opis:

Ciecze ze zbiornika magazynowania odzyskiwania kwasu 16 są pompowane do systemu odzyskiwania kwasu z natężeniem przepływu 25 kg/min. Woda jest również doprowadzana przewodem rurowym do systemu odzyskiwania kwasu ze zbiornika magazynowania wody 29A z prędkością 53 kg/min. W systemie odzyskiwania kwasu następuje odzyskanie około 96-99% kwasu siarkowego i około 92-99% cukrów i rozdzielenie ich na dwa różne strumienie produktu. Roztwór kwasu siarkowego (teraz stężony do 5% kwasu siarkowego) jest pompowany z prędkością 52,29 kg/min do parownika 18. Jeśli proces obróbki wstępnej działa, roztwór kwasu jest doprowadzany przewodem rurowym do zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu siarkowego 4 z prędkością 16,2 kg/min i do parownika z prędkością 36 kg/min. Roztwór cukrowy (stężenie 9-12% cukru) jest pompowany z prędkością 26,15 kg/min do zbiornika magazynowego nr 1 19 w celu późniejszego wprowadzenia do filtru z odwróconą osmozą 20.

Wejście:

Ciecz ze zbiornika magazynowego odzyskiwania kwasu 16: 25 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Woda ze zbiornika magazynowania wody 29A: 53,33 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Roztwór cukrowy do zbiornika magazynowania nr 2 19: 26,15 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Roztwór kwasu do parownika 18: 52,29 kg/min (8-24 godz., 5 dni w tygodniu i 24 godz. jednego dnia przy końcu tygodnia).

W czasie 8 godzin działania procesu obróbki wstępnej:

Wejście:

Ciecz ze zbiornika magazynowego odzyskiwania kwasu 16: 25 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Woda ze zbiornika magazynowania wody 29A: 53,33 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Roztwór cukru do zbiornika magazynowego nr 2 19: 26 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Roztwór kwasu do parownika 18: 36 kg/min (0-8 godz., 5 dni w tygodniu).

Roztwór kwasu do zbiornika magazynowania rozcieńczonego kwasu 4: 16,2 kg/min (0-8 godz., 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

System wymiany jonów przewidziany do przetwarzania roztworu cukier-kwas-woda przez 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, dostępny jest z firmy Advanced Separation Technologies Incorporated, Lakeland, Florida (Model nr ISEP LC2000). Stosowana jest silnie kwasowa żywica jonowymienna (Finex SC16G, rozmiar 310 mm) z firmy Advanced Separation Technologies.

Parownik 18

Opis:

Roztwór kwasu jest pompowany z prędkością 52,29 kg/min z systemu odzyskiwania kwasu 17. Woda zostaje odparowana z kwasu siarkowego, co umożliwia powrót stężenia kwasu do 70% (stan pierwotny). Stężony kwas jest pompowany z prędkością 3,74 kg/min do zbiornika magazynowania stężonego kwasu siarkowego 30 do ponownego użycia. Odparowana woda zostaje przechwycona i skroplona przez parownik oraz odprowadzona przewodem rurowym z prędkością 48,56 kg/min do zbiornika magazynowania wody 29 do powtórnego użycia w systemie. W ciągu 8 godz., kiedy działa proces obróbki wstępnej, przepustowości tej

182 075 stacji są następujące: 1) wejście roztworu kwasu: 36 kg/min, 2) wyjście stężonego kwasu:

2.57 kg/min, 3) wyjście wody: 33,53 kg/min.

Wejście:

Roztwór kwasu z systemu odzyskiwania kwasu 17: 52,29 kg/min (8-24 godz., 5 dni w tygodniu i 24 godziny na dobę w sobotę i niedzielę).

Wyjście:

Stężony roztwór kwasu do zbiornika magazynowania stężonego kwasu siarkowego 30:

3,74 kg/mm (8-24 godz., 5 dniw tygodniu i 24 godziayna dobę w s^cb^otę i nieczzielę).

Woda do zbiornik magazynowania wody 30: 48,56 kg/min (8-24 godz., 5 dni w tygodniu i 24 godziny na dobę w sobotę i niedzielę).

W czasie 8 godz. działania procesu obróbki wstępnej:

Wejście:

Roztwór kwasu z systemu odzyskiwania kwasu 17: 36 kg/min (0-8 godz., 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Stężony roztwór kwasu do zbiornika magazynowania stężonego kwasu siarkowego 30:

2.57 kg/min (0-8 godz., 5 dni w tygodniu).

Woda do zbiornika magazynowania wody 30: 33,53 kg/min (0-8 godz., 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Parownik płytowy lub równoważny do usuwania H₂O z kwasu w strumieniu cieczy, by przywrócić stężenie H2ŚO4 do minimum 70%.

Zbiornik magazynowy nr 2 19

Opis:

Roztwór cukru jest doprowadzany przewodem rurowym z systemu odzyskiwania kwasu 17 z zrędkościa 2 2 kg/min dozbiomikamaagaynowegonr 2. Zbionrikten j est przeznaazznn do przyjmowania roztworu cukier-woda z systemu odzyskiwania kwasu 17 i stanowi źródło ciągłego dopływu roztworu do filtra z odwróconą osmozą. 20. Roztwór cukru jest doprowadzany przewodem rurowym ze zbiornika magazynowego (pojemność 2.268 l) do filtra z odwróconą. osmozą z prędkością 26,15 kg/mio.

Wejście:

Roztwór cukru z systemu odzyskiwania kwasu 17: 26,15 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Roztwór cukru do filtra z odwróconą osmozą 20: 26,15 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Średnica wewnętrzna 120 x 200 cm, żywica iso., płaskie dno, zamknięty wierzch, właz QA 45,72 cm. Płaskie dno z przynajmniej czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi.

Filtr z odwróconą osmozą 20

Opis:

Roztwór cukru jest podawany przewodem rurowym ze zbiornika magazynowego nr 2 19 dd filila a z -mazą2wrotnąą nrędkością2 2,15 ^/ηιίη. Zbddniem ./ϊltraa o nweóconą2onmzą jest zwiększenie stężenia cukru w roztworze. Filtr ten zwiększa stężenie cukru z 9% cukru do około 15% cukru (optymalne stężenie cukru dla fermentacji). Następnie roztwór cukru jest podawany przewodem rurowym do systemu amoniaku i równoważenia pH z prędkością 15,35 kg/min. Odciągnięta woda jest pompowana do zbiornika magazynowania wody 29A z prędkością 10,8 kg/mio.

Wejście:

Roztwór cukru ze zbiornika magazynowego nr 2 19: 26,15 kg/mio (24 godziny na dobę, 7 doi w tygnkoiu).

182 075

Wyjście:

Roztwór cukru do systemu amoniaku i równoważenia pH 21: 15,3 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Woda do zbiornika magazynowania wody 29A: 10,8 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

System nanofiltracji przeznaczony zwłaszcza do zatężania roztworu cukier-woda.

System amoniaku i równoważenia pH 21

Opis:

System amoniaku i równoważenia pH złożony jest ze zbiornika magazynowania amoniaku i wtryskiwaczy do wprowadzania amoniaku w roztwór cukru. Roztwór cukru jest doprowadzany przewodem rurowym do systemu amoniaku i równoważenia pH z prędkością

15.3 kg/min z filtra z odwróconą osmozą 20. Dokładne ilości amoniaku są automatycznie wprowadzane w roztwór z przybliżoną prędkością 0,021 kg/min., przy czym dokładnie nadzorowana jest równowaga pH. Amoniak stabilizuje pH na około 6, tworząc idealne środowisko dla drożdży do reakcji z cukrami. Cały proces odbywa się przy natężeniu przepływu roztworu

15.3 kg/min do systemu wprowadzania drożdży 22.

Wejście:

Roztwór cukru z filtra z odwróconą osmozą 20: 15,3 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Amoniak ze zbiornika magazynowania amoniaku: 0,05 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Potrzebne uzupełnienie 217,8 kg na tydzień.

Wyjście:

Roztwór cukier-amoniak do systemu wprowadzania drożdży 22: 15,3 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Zespół regulacji wartości do wprowadzania dokładnych ilości amoniaku w linię przepływu cukru, wody i śladowych ilości kwasu. Zespół ten zawiera czujniki równowagi pH do nadzorowania równowagi pH, by informować wtryskiwacz regulacyjny o konieczności dodania właściwej ilości amoniaku do strumienia.

System wprowadzania drożdży 22

Opis:

System wprowadzania drożdży jest integralnym systemem podobnym do systemu amoniaku i równoważenia pH 21. System wprowadzania drożdży złożony jest ze zbiornika magazynowania drożdży i wtryskiwacza służącego do wprowadzania drożdży w roztwór cukieramoniak. Roztwór cukru jest podawany przewodem rurowym do systemu wprowadzania drożdży z prędkością 15,3 kg/min z system amoniaku i równoważenia pH 21. Dokładne ilości drożdży są automatycznie wprowadzane w ten roztwór w przybliżeniu z prędkością 0,384 kg/min. Cały proces wprowadzania drożdży odbywa się podczas przepływu roztworu z prędkością 15,75 kg/min do zbiornika magazynowego nr 3 23.

Wejście:

Roztwór cukier-amoniak z systemu amoniaku i równoważenia pH 21: 15,3 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Drożdże ze zbiornika magazynowania drożdży: 0,384 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Potrzebne uzupełnienie drożdży: jeszcze nie określone. Jeżeli wszystkie drożdże mogą być przechwycone przez filtr drożdży 25, potrzebne będzie bardzo niewielkie uzupełnienie.

Wyjście:

Roztwór cukier-amoniak-drożdże do zbiornika magazynowego nr 3 23: 15,75 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

182 075

Dane techniczne:

Zespół regulacji wartości do wprowadzania dokładnych ilości drożdży w linię przepływu cukru i wody do fermentacji. Pojemność 3780 l. Średnica wewnętrzna 1,8 x 1,65 m, żywica iso., płaskie dno, zamknięty wierzch, drabina powleczona żywicą epoksydową (bez klatki).

Zbiornik magazynowy nr 3 23

Opis:

Roztwór cukier-amoniak-drożdże jest doprowadzany przewodem rurowym do zbiornika magazynowego nr 3 z systemu wprowadzania drożdży 22 z prędkością 15,75 kg/min. Zbiornik magazynowy jest przewidziany do magazynowania 11.340 l roztworu. Wielkość zbiornika magazynowego umożliwia napełnienie zbiornika fermentacyjnego 24 całodniową ilością roztworu przez 12 godzin. Roztwór jest doprowadzany przewodem rurowym ze zbiornika magazynowego nr 3 do zbiornika fermentacyjnego 24 z prędkością 31,5 kg na minutę przez 12 godz.

Wejście:

Roztwór cukier-amoniak-drożdże z systemu wprowadzania drożdży 22: 15,75 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Roztwór cukier-amoniak-drożdże do zbiornika fermentacyjnego 24: 31,5 kg/min (12 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Pojemność 11340 l, średnica wewnętrzna x wysokość 2,25 x 3,02 m, żywica prem/iso. z woalem Nexus, właz boczny i górny 60,96 cm, drabina powleczona żywicą epoksydową (bez klatki).

Zbiornik fermentacyjny (3 sztuki) 24

Opis:

Roztwór cukier-amoniak-drożdże doprowadzany jest przewodem rurowym ze zbiornika magazynowego nr 3 23 do zbiornika fermentacyjnego z prędkością 31,5 kg/min. Zbiornik fermentacyjny ma pojemność 24570 l. Kiedy zbiornik fermentacyjny jest napełniony, mieszaninę ogrzewa się do 33-36°C, aby rozpoczęła się reakcja fermentacji. Podczas procesu fermentacji cukry są przetwarzane w etanol przez drożdże. Po rozpoczęciu reakcji będzie się wydzielać ciepło. Zastosowano wężownicę chłodzącą 27 do utrzymywania temperatury mieszaniny około 33-36°C, aby uniknąć przez to nadmiernego nagrzewania. Po około 48 godz. czasu przetrzymywania w zbiorniku fermentacyjnym przefermentowany zacier jest podawany przewodem rurowym do filtra drożdży i zbiornika magazynowania przed destylacją 25 z prędkością 188,91 kg/min przez około 2 godz. Następnie zbiornik fermentacyjny jest czyszczony parą i przygotowywany do następnego napełnienia.

Wejście:

Roztwór cukier-amoniak-drożdże ze zbiornika magazynowego nr 3 23: 31,5 kg/min (12 godzin na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Przefermentowany zacier do filtru drożdży i zbiornika magazynowania przed destylacją. 25: 188,91 kg/min (2 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Pojemność 24570 l, średnica wewnętrzna x wysokość 3,1 x 3,3 m, żywica iso., płaskie dno, zamknięty wierzch, właz boczny i górny 60,96 cm i drabina powleczona żywicą epoksydową (bez klatki).

Filtr drożdżowy i zbiornik magazynowania przed destylacją 25

Opis:

Filtr drożdży i zbiornik magazynowania przed destylacją zawierają filtr do wychwytywania drożdży i zawracania ich do systemu wprowadzania drożdży 22 oraz zbiornik magazynowania przed destylacją do regulowania przepływu do kolumny destylacyjnej 26 i zapewnienia krótkiego czasu opróżniania zbiorników fermentacyjnych 24 (około 2 godz.). Filtr oddziela drożdże od przefermentowanego zacieru i pompuje je do systemu wprowadzania drożdży 22 z prędkością 4,59 kg/min. Reszta przefermentowanego zacieru jest doprowadzana

182 075 przewodem rurowym do zbiornika magazynowania przed destylacją z prędkością 184,32 kg/min. Filtr drożdży i zbiornik magazynowania przed destylacją regulują przepływ przefermentowanego zacieru do kolumny destylacyjnej 26 z prędkością 15,3 kg/min.

Wejście:

Przefermentowany zacier ze zbiornika fermentacyjnego 23: 188,91 kg/min (2 godziny dziennie, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Drożdże do systemu wprowadzania drożdży 22: 4,59 kg/min (2 godziny dziennie, 7 dni w tygodniu).

Przefermentowany zacier do kolumny destylacyjnej 26: 15,3 kg/min (21 godzin dziennie, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Pojemność 24570 l, średnica wewnętrzna x wysokość 3,1 x 3,3 m, żywica iso., płaskie dno, zamknięty wierzch, właz boczny i górny 60,96 cm i drabina powleczona żywicą epoksydową (bez klatki).

Kolumna destylacyjna 26

Opis:

Przefermentowany zacier jest doprowadzany przewodem rurowym z filtra drożdży i zbiornika magazynowania przed destylacją do kolumny destylacyjnej z prędkością 15,35 kg/min. Kolumna przyjmuje przefermentowany zacier zawierający

12-14% etanolu (objętościowo) i zatęża etanol do 99,7% etanolu (objętościowo). Pierwszy etap procesu destylacji zatęża etanol do około 94% objętościowo. Drugi etap usuwa prawie całość pozostałej wody za pomocą desykantu.

W pierwszym etapie kolumny odwadniającej stosowana jest konwencjonalna destylacja. Para zawierająca 94% etanolu i 6% wody z etapu destylacji jest następnie przepuszczana przez kolumnę z sitem molekularnym, gdzie woda jest adsorbowana na powierzchni materiału sita molekularnego. Kiedy materiał sita molekularnego zostanie nasycony wodą, poddawany jest regeneracji przez suszenie gorącym azotem.

Kolumna destylacyjna złożona jest z aparatu do destylacji zacieru, kolumny odwadniającej i kolumny odzyskiwania środka azeotropującego. W tym konkretnym zastosowaniu kolumna odwadniająca jest wykorzystywana do dostarczania 60% ciepła potrzebnego aparatowi destylacyjnemu. System jest skonstruowany tak, by aparat destylacji zacieru i kolumna odwadniająca mogły pracować niezależnie. Etanol jest doprowadzany przewodem rurowym z kolumny destylacyjnej do zbiornika magazynowania etanolu 28 z prędkością 2,07 kg/min (przy standardowej wydajności 378 l na tonę suchego surowca). Wyjściowe natężenie przepływu będzie zmieniać się w zakresie 226,8-453,6 l na tonę suchego surowca w zależności od jakości użytego surowca. Wywar gorzelniczy z kolumny destylacyjnej jest pompowany z prędkością 0,68 kg/min do miejsca magazynowania, aby czekać na sprzedaż w charakterze paszy dla bydła. Woda w roztworze jest odparowywana z prędkością 12,6 kg/min. W przyszłości odparowana woda może być przechwytywana i skraplana do powtórnego wykorzystania.

Wejście:

Przefermentowany zacier z filtra drożdży i zbiornika magazynowania przed destylacją 25: 15,3 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Etanol do zbiornika magazynowania etanolu 28: 2,07 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wywar gorzelniczy do miejsca magazynowania: 0,68 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Strata wody na parowanie: 12,6 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Kolumna destylacyjna złożona jest z następujących urządzeń: zespół odgazowania, skraplacz, kocioł wtórny zespołu odgazowania, podgrzewacz surowca, aparat destylacji zacieru, kolumna odwadniająca, skraplacz/kocioł wtórny, skraplacz końcowy, skraplacz, dekanter,

182 075 skraplacz odpowietrzania, zespół azeotropujący, kolumna odzyskiwania, kocioł wtórny i chłodnica etanolu.

Maksymalny dopływ będzie wynosił 34,02 l na minutę.

Wielkość: 40,64 cm przepamik i kolumna odgotowująca.

Etanol przeznaczony do wykorzystania w charakterze paliwa będzie zawierać mniej niż 0,5% wody. Zapotrzebowanie na parę będzie wynosić 450 kg/godzinę.

Wężownica chłodząca 27

Opis: . .

Wężownica chłodząca jest głównym wymiennikiem ciepła do ogrzewania i usuwania ciepła ze zbiorników fermentacyjnych 24. Wężownica ta wykorzystuje ciepło pary z kotła, by rozpocząć reakcję fermentacji. Po rozpoczęciu reakcji wężownica wykorzystuje wodę chłodzącą ze stawu do odprowadzania ciepła ze zbiorników fermentacyjnych. Wężownica chłodząca utrzymuje w zbiorniku fermentacyjnym 21 temperaturę 36°C.

Wejście:

Woda ze stawu: według potrzeb (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Para z kotła: 345 kPa według potrzeb.

Wyjście:

Woda do stawu: według potrzeb (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Para do kotła: 345 kPa według potrzeb.

Dane techniczne:

Woda potrzebna dla wężownicy chłodzącej dostarczana jest według potrzeb.

Para wodna z kotła potrzebna dla wężownicy chłodzącej jest dostarczana według potrzeb.

Zbiornik magazynowania etanolu 28

Opis:

Etanol z kolumny destylacyjnej 26 jest doprowadzany przewodem rurowym do zbiornika magazynowania etanolu z prędkością 2,07 kg/min przyjmując jako normę 378 l na tonę suchego surowca. Zbiornik magazynowania etanolu jest opróżniany co tydzień do cystern samochodowych z przybliżoną prędkością 153 kg/min. Wszystkie zbiorniki magazynowe mają atest ASME i spełniają z nadwyżką wszelkie wymagania państwowe i przemysłowe, jak również wymagania EPA i wszystkich innych agencji ochrony środowiska. Ze względu na magazynowany materiał wymagana jest bariera zabezpieczającą 110%o, ustanowiona przez przepisy prawne, by wychwytywać wszelkie wycieki materiału.

Wejście:

Etanol z kolumny destylacyjnej 26: 2,07 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Etanol do cysterny samochodowej: 153 kg/min (2 godziny dziennie, raz na tydzień).

Dane techniczne:

3,1 x 4,02 m wysokości, żywica Premium 470/iso., płaskie dno, zamknięty wierzch, właz boczny i górny, z drabiną powleczoną żywicą epoksydową Płaskie dno z przynajmniej czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi.

Zbiornik magazynowania wody 29A

Opis:

Czysta woda wykorzystywana w procesie produkcji etanolu, w procesie obróbki wstępnej i w zakładzie jest przechowywana w zbiornikach magazynowania wody. Woda ta będzie doprowadzana przewodami rurowymi do różnych miejsc według potrzeb. Przybliżone natężenia przepływu wody są podane poniżej:

Wejście:

Woda z filtru z odwróconą osmozą 20:10,8 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Woda z parownika 18: 33,53 kg/min (0-8 godz., 5 dni w tygodniu).

Woda z parownika 18: 48,56 kg/min (8-24 godz., i w sobotę i niedzielę).

Woda uzupełniająca: 183600 kg na tydzień.

182 075

Wyjście:

Woda do zbiornika magazynowania zneutralizowanej wody 11: 11,97 kg/min (8 godzin na dobę, 5 dni w tygodniu).

Woda do grzejnika wody 32: 49,95 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pracy, jedna godzina przestoju).

Woda do systemu odzyskiwania kwasu 17: 53,1 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Średnica wewnętrzna x wysokość 3,5 x 9,5 m, żywica izoftalowa, właz górny i boczny 60,96 cm . drabma powleczona żywicą epoksydową i Watka. Płaskie dno zpnymajnmiej czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi. Przybliżona pojemność zbiornika wynosi 96768 l.

Zbiornik magazynowania wody 29B

Opis:

Woda cyrkulująca w procesie obróbki wstępnej jest magazynowana w zbiorniku magazynowania wody 29B. Woda ta jest wykorzystywana do oddzielania wszelkich śladowych metali ciężkich i kwasu pozostałego w surowcu po obróbce wstępnej. Woda jest doprowadzana przewodem rurowym do dodatkowej prasy ślimakowej 5B z prędkością 84,38 kg/min. Następnie woda powraca z dodatkowej prasy ślimakowej z prędkością 84,38 kg/min. Okresowo może być potrzebne neutralizowanie wody przez wprowadzenie około 9 kg wapna. Dokładną liczbę dni odstępu pomiędzy kolejnymi neutralizacjami ustala się eksperymentalnie.

Wejście:

Woda z dodatkowej prasy ślimakowej 5B: 84,38 kg/min (8 godzin na dobę, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Woda do dodatkowej prasy ślimakowej 5B: 84,38 kg/min (8 godzin na dobę, 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

11340 l, średnica wewnętrzna x wysokość 2,25 x 3,02 m, żywica prem/iso. z woalem Nexus, właz boczny i górny 60,96 cm oraz drabina powleczona żywicą epoksydową (bez klatki). Płaskie dno z przynajmniej czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi.

Zbiornik magazynowy stężonego kwasu siarkowego 30

Opis:

Zbiornik stężonego kwasu siarkowego służy jako zbiornik magazynowy dla stężonego kwasu siarkowego (70%) używanego w tym procesie. Zbiornik ten przyjmuje stężony kwas z parownika 18 z prędkością 2,57 kg/min przez 8 godzin pracy systemu obróbki wstępnej i

3,75 kkgmin podczzs pooostaaych i6 gocbz pracy i w sobotę i Stężony kwaa siaakOwy jest CbprowaCzcny przewodem rurowym ze zbiornika mcgcocyowcyic stężonego kwasu siarkowego do systemu hcCrolizy 12 z prędkością 12,51 kg/min, na przemian jedna godzina pomoowcyic i jedna godzina przestoju. Zbiornik mcgcoc'nbwanic stężonego kwasu ma atest ASME i spełnia z zapasem wszelkie państwowe i lokalne oraz przemysłowe wymagania, jak również wymagania EPA i innych agencji ochrony śrbdbwiskc. Ze względu na materiał w nim zawarty wymagana jest bariera ochronna 110%, uotcyowiona przez przepisy, by zatrzcmcwcć wszelkie wycieki materiału.

Wieście:

Stężony kwas siarkowy z pcrowyikc 18: 2,57 kg/min (0-8 godz., 5 dni w tygodniu).

Stężony kwas siarkowy z parownika 18: 3,74 kg/min (8-24 godz., 5 dni w tygodni oraz w sobotc i niedziele).

Potrzi0ni uzupełnienie kwasu siarkowego: H0125 kg na tydzień.

Wyjście:

Stężony kwas siarkowy do systemu hydrolizy 30: 12,51 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pracy i jedna godzina przestoju).

182 075

Dane techniczne:

Średnica wewnętrzna x wysokość 3,1 x 4,97 m, żywica premium/iso, właz górny i bocrny, draamn powleezona żywicą epoosydową i klatka. Plłakie dno z prr^z^y^^yj^F^ńi^j czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi. Przybliżona pojemność zbiornika 393121.

Zbiornik magazynowania ścieków (opcja) 30

Opis: . .

Ścieki miejskie mogą być wykorzystywane jako sunbstytut wody dodawanej do zbiorników warzelnych 13. Wszystkie bakterie i czynniki chorobotwórcze są niszczone przez kwas siarkowy i temperaturę powyżej 93°C. Zawartość wszelkich ciał stałych w ściekach jest minimalna i nie będzie zmniejszenia wartości opałowej ligniny. Wysoka zawartość azotu w ściekach działa nie tylko jako pożywka dla drożdży, ale również zmniejsza ilość amoniaku (jako źródła azotu) potrzebną do prawidłowej fermentacji. Ścieki (jeśli są stosowane) będą doprowadzane przewodem rurowym do grzejnika wody 32 z prędkością 49,95 kg/min.

Wejście:

Ścieki ze źródła: dostarczane luzem według potrzeb. Gdyby były stosowane same ścieki bez dodatku czystej wody, zapotrzebowanie wynosiłoby 18.000 kg na tydzień. Średnio prędkość doprowadzania wynosiłaby 25,02 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu).

Wyjście:

Ścieki do grzejnika wody 32: 49,95 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pompowania i jedna godzina przestoju).

Dane techniczne:

Średnica wewnętrzna x wysokość 3,1 x 4,97 m, żywica izoftalowa, właz górny i boczny 60,96 cm, drabina powleczona żywicą epoksydową (bez klatki). Płaskie dno z przynajmniej czterema łapami przytrzymującymi i nogami wsporczymi. Przybliżona pojemność zbiornika 39312 1.

Grzejnik wody 32

Opis:

Czysta woda ze zbiornika magazynowania wody 29A jest doprowadzana do grzejnika wody z prędkością 49,95 kg/min (jeśli stosuje się ścieki, ciecz będzie doprowadzana przewodem rurowym ze zbiornika magazynowania ścieków 31 z taką samą prędkością). Wodę nagrzewa się do około 88°C i doprowadza się przewodem rurowym do zbiorników warzelnych 13 z prędkr^ędk^ścią 5kg/mm,jedna dodzmapompow;miątjcdna dodeiod przestoju.

Wejście:

Woda ze zbiornika magazynowania wody 29A lub ze zbiornika magazynowania ścieków 31: 49,95 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pompowania i jedna godzina przestoju).

Wyjście:

Woda do zbiornika warzelnego 12: 49,95 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, na przemian jedna godzina pompowania i jedna godzina krpustoju).

Dane techniczne:

Bezpośrednio opalany grzejnik magazynowania gorącej wody, średnica x długość 91,44 x 132,08 cm, pionowy zbiornik ASME przupdaczody do pracy pod ciśnieniem 862,5 kPa z wewnętrzną powłoką miedzianą i z płaszczem izolującym. Pojemność zbiornika 756 l.

Zespół ten jest dostarczany z zaworem odciążającym P&T, z miernikami ciśnienia i z jednościennym gIrpJnikiem zbiornika z rurą z ^«^<^1^2/ nieżelaznej z βίοηοczynnym zaworem regulacji pary, z ogranicznikiem wlotu pary, z łekeczem kropli i z łapaczem F&T. Przepustowość wynosi 3780 l na godzinę 16-88°C, ciśnienie kery 690 kPa. Zespół ten przy ciągłej pracy daje 3780 l na godzinę i ma kojumdość magapddowania 756 1, kiedy nie pracuje.

Zbiornik magezddowedia ligniny A

Opis:

Zwykły zbiornik magazynowy, w którym skroszSowίada lignina jest przuchowywede, aż materiał zostanie ręcznie krzetredskortowedd do strefy płukania i neutralizacji. Lignina jest usuwana z prasy filtracyjnej 15 z prędkością 2,34 kg/min. Lignina jest ładowana ręcznie do dodatkowej prasy ślimakowej 5B, gdzie jest przepłukiwana i następnie suszona za pomocą

182 075 suszarni 6 w przybliżeniu z prędkością 7,02 kg/min. Po wysuszeniu lignina daje 14,064 MJ/kg i dostarczana jest do zbiornika magazynowania surowca dla kotła B.

Wejście:

Lignina z prasy filtracyjnej 15: 2,34 kg/min (24 godziny na dobę, 5 dni w tygodniu, obsługa ręczna).

Wyjście:

Lignina do dodatkowej prasy ślimakowej 5B: 7,02 kg/min (8-16 godz., 5 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Przenośne leje magazynowe, wymiary w przybliżeniu 1,8 x 1,8 x 1,5 m dla pojemności magazynowej około 16,2 m3

Zbiornik magazynowania surowca dla kotła B.

Opis:

Prosty zbiornik magazynowy na sproszkowaną ligninę i wióry drzewne i/lub niechlorowane tworzywo sztuczne. Mieszanina ta służy jako paliwo dla kotła. Lignina jest przenoszona do zbiornika magazynowania surowca dla kotła z prędkością 7,02 kg/min. Prędkość spalania paliwa w kotle będzie wynosić około 7,11 kg/min z wytwarzaniem pary w ilości 1710 kg na godzinę.

Wejście:

Lignina z suszami 6: 7,02 kg/min (8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu).

Wióry drzewne i niechlorowane tworzywo sztuczne: według potrzeb (zależnie od ilości wyprowadzanej ligniny).

Wyjście:

Paliwo do kotła C: 7,11 kg/min (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

Lej magazynowy surowca dla kotła, wymiary w przybliżeniu 3 x 3 x 4,8 m dla pojemności magazynowej około 144 m³.

Kocioł C

Opis:

Kocioł o specjalnej konstrukcji jest wykorzystywany do wytwarzania pary i do grzania wody dla systemu. Elementami systemu wymagającymi pary i gorącej wody są: zbiornik warzelny 13, system odzyskiwania kwasu 17, zbiorniki fermentacyjne 24 i kolumna destylacyjna

26. Generator pary przewidziany jest do spalania maksimum 427,5 kg na godzinę paliwa złożonego z ligniny i wiórów drzewnych, by wytwarzać około 1.710 kg pary na godzinę dostarczanej pod ciśnieniem 862,5 kPa.

Wejście:

Paliwo ze zbiornika magazynowania surowca dla kotła B: 7.125 kg na minutę (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Wyjście:

Para: 1.710 kg na godzinę (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu).

Dane techniczne:

System kotła zawiera system doprowadzania paliwa, system pieca stycznego, ciśnieniowe zbiorniki kotła HRT, mechaniczny oddzielacz pyłu, dmuchawę z indukowanym ciągiem i komin, system powrotu skroplin i zasilania kotła, pompę zasilania kotła i system sterowania, tablicę sterowania oraz system zasilania chemicznego i zespół zmiękczania wody.

Podsumowanie systemu przetwarzania odpadów stałych

Sposób przetwarzania odpadów stałych, osadów i złomowanych opon i wytwarzania użytecznych produktów przemysłowych jest system z zerowym odprowadzaniem. Proces jest całkowicie zamknięty z kontrolą wydostawania się nieprzyjemnych zapachów. Cała woda jest filtrowana i oczyszczana po użyciu, a wszelkie nieprzyjemne zapachy i pył są oddzielane i filtrowane.

Chociaż przedmiotowy przykład opisuje proces o przepustowości 10 ton na dobę, można łatwo zwiększyć jego skalę o 50-1000 ton na dobę. Zmienią się tylko natężenia przepływu i/lub liczba godzin pracy procesu w ciągu doby.

182 075

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz Cena 6,00 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania etanolu z celulozy zawartej w miejskich odpadach stałych, obejmujący wstępną obróbkę odpadów, rozdrobnienie składnika celulozowego zawartego w miejskich odpadach stałych oraz fermentację materiału celulozowego, znamienny tym, że rozdrabnia się składnik celulozowy zawarty w odpadach miejskich, po czym traktuje się rozdrobniony składnik celulozowy stężonym kwasem siarkowym przy stosunku wagowym kwasu do rozdrobnionego składnika 1:1, w temperaturze od 30°C do 80°C, otrzymując częściowo zhydrolizowaną mieszaninę, następnie rozcieńcza się częściowo zhydrolizowaną mieszaninę wodą o temperaturze od 80°C do 100°C przy stosunku wagowym 2-6 części wody na 1 część częściowo zhydrolizowanej mieszaniny, po czym miesza się rozcieńczoną częściowo zhydrolizowaną mieszaninę do otrzymania przefermentowanej mieszaniny, oddziela się ciała stałe z przefermentowanej mieszaniny otrzymując filtrat i rozdziela się filtrat na roztwór zawierający kwas i roztwór zawierający cukier, następnie zatęża się roztwór zawierający cukier do stężenia cukru 12-14% i doprowadza się współczynnik pH zatężonego roztworu zawierającego cukier do wartości 6, fermentuje się otrzymany roztwór przy użyciu drożdży otrzymując ciecz pofermentacyjną, usuwa się drożdże z cieczy pofermentacyjnej, a następnie wydziela się etanol z przefiltrowanej cieczy pofermentacyjnej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że częściowo zhydrolizowaną mieszaninę rozcieńcza się ściekami zawierającymi azot.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że częściowo zhydrolizowaną mieszaninę rozcieńcza się wodą o temperaturze od 80°C do 100°C przy stosunku wagowym 2-4 części wody na 1 część częściowo zhydrolizowanej mieszaniny.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że częściowo zhydrolizowaną mieszaninę rozcieńcza się wodą o temperaturze od 80°C do 100°C przy stosunku wagowym 4-6 części wody na 1 część częściowo zhydrolizowanej mieszaniny.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciała stałe oddzielone z przefermentowanej mieszaniny suszy się otrzymując materiał palny.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że materiał palny spala się w celu uzyskania ciepła.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciała stałe oddzielone z przefermentowanej mieszaniny suszy się a następnie spala się w celu uzyskania ciepła.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wysuszony materiał miesza się z tworzywem sztucznym nie zawierającym chloru przed jego spaleniem.