Способ нейтрализации гидролизного лигнина и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для получения органического удобрения. Цель изобретения - снижение энергозатрат на нейтрализацию лигнина. В предлагаемом способе суспензию известкового материала вводят непосредственно в высокоскоростной поток паролигниновой смеси, образующейся при вытеснении лигнина из гидролизного аппарата паром. Температуру вводимой суспензии поддерживают ниже температуры лигнина. После смешения компнонентов полученная смесь выдерживается в атмосферных условиях до окончания процесса нейтрализации лигнина. Установка для нейтрализации гидролизного лигнина содержит гидролизаппарат 1, соединенный через клапан 2 выгрузки лигнина с выдувной трубой 3, которая связана с циклоном 4. В разъеме выдувной трубы расположен распределитель 5 суспензии известкового материала. Распределитель суспензии известкового материала состоит из конического патрубка 20, соединенного меньшим основанием с выдувной трубой, а большим основанием - с кольцом 21, закрепленным также на выдувной трубе. По периметру полого тора 22 расположены равномерно насадки 23, соединенные большим основанием 21 патрубка 20, при этом полый тор соединен с трубопроводом, связанным с емкостью известкового материала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)5 С .05 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

O A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMH TET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4257367/30-15 (22) 25.03.87 (46) 07.05.90. Бюл. У 17 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт микробиологических производств (72) В.Р,Ваакс, Ч.N.Янковский, А,И,Николаевич, Л.АД1ербаков, В.Н.Павлечко, Г.M.Пискунов, Н.В.Москаленко, 0.M.D1åâ÷óê и А.Г.Осиновский (53) 631-812:631.879.3(088,8) (56) Корольков И.И. Перколяционный гидролиэ растительного сырья. — М.:

Лесная промьппленность, 1978, с. 96. (54) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для получения органического удобрения. Цель изобретения — снижение энергозатрат на нейтрализацию лигнина. В предлагаемом способе сусйенэию известкового материала вводят непо„„SU„„> 562336 A1

2 средственно в высокоскоростной поток паролигниновой смеси, обраэуюшейся при вытеснении лигнина иэ гидролизного аппарата паром. Температуру вводимой суспензии поддерживают ниже температуры лигнина. После смешения компонентов полученная смесь выдерживается в атмосферных условиях до окончания процесса нейтрализации лигнина.

Установка для нейтрализации гидролиз ного лигнина содержит гидролиэаппарат 1, соединенный через клапан 2 выгрузки лигнина с вьщувной трубой Э, которая связана с циклоном 4. В разьеме выдувной трубы расположен распределитель 5 суспензии известкового материала. Распределитель суспенэии известкового материала состоит из ко- . нического патрубка, соединенного меньшим основанием с выдувной трубой, а большим основанием — с кольцом, закрепленным также на выдувной трубе, По периметру полого тора расположены, равномерно насадки, соединенные боль1562336 шим основанием патрубка, при этом полый тор соединен с трубопроводом, свя1

Изобретение относится к сельскому . хозяйству и может быть использовано для получения органического удобре- 10 ния .

Цель изобретения — снижение энергозатрат на нейтрализацию лигнина.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки для нейтрализации l гидролизного лигнина; на фиг. 2— узел Е на фиг. 1, В предлаг аемом сто соб е суспензия известкового материала вводится непо20 средственно в высокоскоростной поток паролигниновой смеси, образующейся при ее истечении из гидролизаппарата по выдувной трубе в процессе выгрузки лигнина, и поэтому процесс смешения компонентов осуществляется в основном за счет располагаемой энергии потока паролигниновой смеси, причем расходуется энергия только на подачу одного компонента (суспензии известкового материала) и дополнительных специальных устройств для окончательного перемешивания компонентов не требуется.

Пример 1. Образующийся после окончания процесса гидролиза растительного сырья в гидролизалпарате лигнин влажностью 65Х при рН 2,7 и содержанием кислоты 0,68Х вытесняется по выдувной трубе за счет давления в гидролизаппарате, равного 0,7 NIIa, в циклон, В процессе вытеснения лигнина в выдувную трубу с помощью распределительного устройства непрерывно вводят водную суспензию извести в количестве 0,1 м на 1 т лигнина при массовой концентрации СаО в суспензии lOX. В результате контакта известкового материала с лигнином происходит нейтрализация содержащейся в нем серной кислоты. Обрабатываемый таким образом лигнин имеет влажность

67Х рН 8,0 и не содержит остаточной кислоты. Затраты энергии на процесс нейтрализации составляют

0,2 кВт/ч на 1 т лигнина.

Пример 2, Гидролизный лигнин . начальными параметрами, как и в примере 1, вытесняется из гидролиззанным с емкостью известкового материала. 2 с. и 2 з.п, ф-лы, 2 ил. аппарата по выдувной трубе в циклон, В процессе вытеснения лигнина в выдувную трубу вводят водную суспензию извести в количестве 0,8 м на 1 т лигнина при массовой концентрации

СаО в суспензии 10Х. Обрабатываемый таким образом лигнин имеет влажность

67Х, рН 6,98 и остаточное содержание кислоты 0,01Х. Затраты энергии на процесс нейтрализации составляют

О,I5 кВт/ч на 1 т лигнина.

Пример 3. Гидролизный лигнин с начальными параметрами, как и в примере 1, загружают в механический смеситель. В массу лигнина добавляют известь в виде порошка из расчета

10 кг СаО на 1 т лигнина. Смесь компонентов тщательно перемешивают лопастной мешалкой до образования однородной смеси. Обработанный таким образом лигнин имеет рН 8,0 и не содержит остаточной кислоты„ Затраты энергии на процесс перемешивакия 5 кВт/ч на 1 т лигнина.

Пример 4. Гидролизный лигнин с начальными параметрами, как и в примере 1, загружают в механический смеситель, В массу лигнина добавляют известь в виде порошка из расчета 8 кг

СаО н@ 1 т лигнина, Смесь компонентов тщательно перемешивают лопастной мешапкой до образования однородной смеси, Обработанный таким образом лигнин имеет рН 6,98 и остаточное содержание кислоты 0,01Х, Затраты энергии на процесс перемешивания 5 кВт/ч на

1 т лигнина.

Из приведенных примеров видно, что осуществление нейтрализации лигнина с непосредственной подачей известкового материала в выдувную трубу гидролизаппарата дает воэможность проводить этот процесс с очень малыми затратами энергии. Для перемешивания компонентов по данному способу используется располагаемая энергия потока паролигниновой смеси при вытеснении лигнина из гидролизаппарата в циклон, Дополнительная энергия потребуется только для приготовления суспенэии известкового материала и ее перекач1562336 ки к месту потребления и составляет, как видно из примеров 1 и 2, не более 0,2 кВт/ч на 1 т лигнина.

В примерах 3 и 4 приводятся данные

5 по нейтрализации лигнина при перемешивании его с известью в виде порошка в шнековом лопастном смесителе. Сопоставление этих данных с данными. (пример 1, 2) показывает, что применение предлагаемого способа позволяет получить аналогичные конечные показатели нейтрализованного лигнина при затратах энергии в 25 раз меньше, чем при использовании для перемешивания 15 лигнина смесителем, При этом, в случае использования смесителей, потребуются еще затраты энергии на транс- портировку лигнина из циклона к месту расположения смесителей, Из срав:нения примеров 1-4 можно также сделать вывод об отсутствии потерь известкового материала с парами испарения в выхлопную трубу циклона, так как значен РН получаемого лиги а 25 по предлагаемому способу практически совпадают с таковыми, полученными при перемешивании в механическом смееителе, в котором унос пылевидного известкового материала полностью ис- 30 ключается.

Установка для нейтрализации гидролизного лигнина содержит гидролизалпарат 1, соединенный через клапан

2 выгрузки лигнина с выдувной трубой

3, которая связана с циклоном 4. В разъеме выдувной трубы расположен распределитель 5 суспензии известко-, вого материала. Выгрузка лигнина из циклона производится через люк 6 с 40 помощью скребкового механизма .-7 ° Отвод паров самоиспарения, образующихся при выгрузке лигнина, производится по выхлопной трубе 8. Для суспензии известкового материала предусмот- 45 рена емкость 9, снабженная мешалкой

10. От емкости для известкового материала через клапан 11 суспензия на нейтрализацию лигнина подается по общему трубопроводу 1?. К этому тру- 50 бопроводу подсоединяется патрубок 13 подачи суспензии в гндролизаппарат с дроссельным вентилем 14.

В ГидрОли знОм прОиз ВОдст Ве исполь» у зуется несколько гид ролиз аппаратов и поэтому предусмотрена индивидуальная подача суспензии иэ общего трубопровОда

Емкость для суспензии снабжена трубопроводом подачи жидкости на приготовление суспензии с клапаном 15, трубопроводом подачи порошкообразного известкового материала, на котором последовательно установлены дозатор 16 и клапан 17. С помощью трубопровода 18, на котором расположен клапан 19, свободный от суспензии объем емкости для известкового материала связан с верхней частью гидро1 лиэаппарата, заполненной паром под давлением.

Распределитель суспенэии известкового материала состоит иэ конического патрубка 20, соединенного меньшим и большим основанием с выдувной трубой, при этом большим основанием

21 он связан также с полым тором 22, закрепленным на выдувной трубе. По периметру полого тора 22 расположены равномерно насадки 23, соединенные с большим основанием 21 патрубка 20, при этом полый тор соединен с трубопроводом, связанным с емкостью известкового материала.

Установка работает следующим образом.

После окончания процесса гидролиза в гидролизаппарате 1 образуется кислый лигнин с рН 2,7-3,5, который ".анимает нижнюю часть аппарата, составляющую не более 30-407 общего объема всего аппарата. Остальная верхняя часть аппарата занята водяным паром давлением 0,8-1 MIa, соответствующим температуре лигнина. Для выгрузки лигнина из гидролиэаппарата давление пара в паровой подушке снижают до 0,60,7 NIa. При открывании быстродействующего клапана 2 под действием давления пара лигнин вытесняется по выдувной трубе 3 в циклон 4.

За счет падения давления в выдувной трубе происходит самоиспарение части жидкости в объеме массы лигнина и образование пузырьков пара, при этом образуется паролигниновая смесь, обладающая хорошей текучестью, что обеспечивает надежное вытеснение лигнпна иэ гидролизаппарата.

В циклон 4 лигнин отделяется от паров самонспарения и неконденсирующихся газов, которые Отводятся через

; вьилопную трубу 8 в атмосферу.

Согласовано с моментом открытия быстродействующего клапана 2, открывается клапан 11 и из емкости 9 по

1562336 трубопроводу 12 и патрубку 13 производится подача суспензии известкового материала в распределитель 5, расположенный непосредственно на выдув5 ной трубе.

Дроссельным вентилем 14 устанавливается необходимый расход суспензии в выдувную трубу.

Суспензия известкового материала в емкости 9 готовится предварительно перед осуществлением выгрузки лигнина из гидролизаппарата 1. Дпя этого через дозатор 16 и открытый клапан 17 подается требуемое количество порошкообразного известкового материала, а через открытый клапан 15 необходимое количество воды. Для образования однородного состава суспензии производится ее перемешивание мешалкой 10, После приготовления суспензии клапаны 15 и 17 закрываются. Подвод суспензия в распределительное устройство 5 из емкости 9 осуществляется путем ее вытеснения паром, поступающим 25 из паровой подушки" гндрол аппарата 1 по трубопроводу 18, при открытом клапане 19, который открывается непосредственно перед выгрузкой .лигнина иэ гидролизаппарата

За счет использования энергии сжатого пара из гидролиэаппарата для вытеснения суспензии отпадает необходимость в расходовании сжатого воздуха для наддува емкости, а достаточно большой объем паровой "подушки" в гйдролизаппарате по сравнению с объемом емкости для известкового материала обеспечивает практически постоянное давление пара в течение всего вре-0 мени подачи суспензии, а следовательно, и постоянный расход суслензии.

Попадая в полый тор 22, суспензия по насадкам 23 поступает в конический патрубак 20, в котором взаимодейст- 45 вует с потоком паролигниновой смеси.

Насадки 23, расположенные равномерно по всему основанию 21, позволяют распределить суспензию равномерно по поверхности движущейся массы паро- 0 лигниновой смеси, Одновременно за счет кинетической энергии вытекающих из насадок 23 струй происходит внедрение суспензии в объем паролигниновой смеси. Этому оказывает благоприятное влияние расположение насадок 23 под углом к оси выдувной трубы и присутствие в движущейся смеси пузырей пара, которые частично конденсируются при контактировании с суспензией, имеющей более низкую температуру, чем паролигниновая смесь, Поступающая в конический патрубок 20 паролигниновая смесь за счет резкого изменения поперечного сечения канала расширяется с образованием местных рециркуляций смешиваемых компонентов в зонах, прилегающих к основанию 21„

Из распределительного устройства

5 паролигниновая смесь, несущая с собой частицы известкового материала, движется по :ья. .: " трубе с достаточно больш. и скор ью (более

200 м/.l поэтому ри ее набегании иа цилиндрическую поверхность циклона

1роис:-одит не только сепарация час яд .з1тнина и известкового материала, но и их интенсивное перемешиванне в смеси, и результате чего однородность распределения компонентов в смеси повышается, Попадающая в циклон 4, смесь лигнипа и известкового матери :-ла выгружается скребковым устройством 7 через л- : 6 в автотранспорт и отвозится для хранения.

Нейтрализация серной кислоты в лигнине при перемешивании ее с известковым материалом в обычных атмосферных условиях происходит сравнительно медленно и поэтому для использования полученной смеси, например, в качестве органического удобрения требуется ее выдерживание после осуществления процесса смешения в течение 2,53 мес.. При нейтрализации лигнина на существующей установке процесс смешения осуществляется при 90-100 С о и поэтому требуемое время выдерживания смеси при атмосферных условиях сокращается примерно в 8 раз. Этому в значительной степени также способствует увеличение содержания жидкости в смеси, поступающей с суспензией известкового материала, которая, являясь несвязанной с лигнином, обеспечивает большую подвижность кислоты относительно частиц известкового материала, Введение известкового материала в поток лигнина при его вытеснении иэ гидролизаппарата по выдувной трубе

3 представляет возможность полезно использовать кинетическую энергию потока для перемешивания компонентов.

Причем достижение положительного эф1562336 фекта в образовании однородной смеси создается как за счет формирования слоистой структуры движущихся компонентов в трубе, так и их перемешивания непосредственно в зоне ввода суспензии, а также на участке трубы от распределительного устройства до циклона и в самом циклоне. Однако. такие условия имеют место тогда, ког- 10 да температура вводимой в поток суспензии меньше температуры лигнина при его вытеснении из гидролизаппарата (t (165 С),Причем чем больше температурный перепад, тем эффективнее проникновение суспензии в массу движущегося лигнина, Так как известковый материал для смешения с гигнином подается в виде водной суспензии, то исключается унос 20 пылевидных частиц известкового материала с отходящими в циклоне парами самоиспарения в выхлопную трубу. Кроме того, при этом достаточно просто решается проблема равномерной подачи порошкообразного известкового материала в трубу без применения достаточно сложных специапь :ых устройств. В результате применения предлагаемого технического решения исключаются эа- 30 траты энергии на транспортировку и многократную перегрузку лигнина при его доставке от места получения к смесителям, не требуются дополнительные затраты энергии на перемешивание 3g лигнина с известковым материалом, предлагаемое распределительное устройство имеет малую металлоемкость и стоимость по сравнению с известными смесителями, сокращается время ней- 10 трализации лигнина.

Применение предлагаемого способа и установки для его осуществления в гидролизных производствах позволит существенно уменьшить капитальные 45 затраты на строительство установки для нейтрализации лигнина и эксплуатационные затраты на процесс смешения.

Формула изобретения

1. Способ нейтрализации гидролизного лигнина, включающий вытеснение лигнина из гидролизаппарата паром в циклон, смешивание его с известковым материалом и выдерживание смеси в атмосферных условиях, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, известковый материал использучот в виде водной суспензии, смешивание лигнина и известкового материала осуществляют в процессе вытеснения лигнина из гидролиэаппарата путем введения потока известковой суспензии в поток вытесняемого лигнина., при этом температуру вводимой суспензии поддерживают ниже

I температуры лигнина.

2. Установка для нейтрализации гидролизного лигнина, содержащая гидролиэаппарат, соединенный выдувной трубой с циклоном, распределитель суспензии известковогс материала, соединенный трубопроводом с емкостью известкового материала, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью снижения энергозатрат на нейтрализацию лигнина, распределитель суспензии известкового материала размещен в разъе" ме выдувной трубы и выполнен в виде конического патрубка, большее основание которого соединено с полым тором насадками, при этом оба основания конического. патрубка соединены с выдувной трубой, а полый тор соединен с трубопроводом, 3. Установка по п. 2, о т л и— ч а ю ш а я с я тем, что насадки расположены од углом к оси выдувной трубы.

4. Установка по п. 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что емкость известкового материала связана трубопроводом с верхней частью гндролиэаппарата.

1562336

Составитель Л.Рубинова

1?едактор Н, Гунько Техред M. Ходанич Корректор И. Самборская

Заказ 1037 Тираж 38 7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп. Гагарина, 101