Способ нейтрализации гидролизного лигнина

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 С 13 К 1/ ВТОРСКОМ ДЕТЕ В ическии институ овский, Н.С.РуВ,В.Шантареечко, О.И,федрипепкоство СССР00, 1988.ИЗАЦИИ ГИД чай, нко, ороО ная пром нейтрал изобрете гидролиз ачивание ислоты, А ют потомГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(57) Использование: гидролиз ленность, способы получени ванного лигнина. Сущность древесное сырье загружают в аппарат. Одновременно на"см ают рабочий раствор серной к рат герметизируют, прогрев Изобретение относится к гидролизной промышленности, в частности к способам получения нейтрализованного лигнина, образующегося в результате гидролитической переработки растительного сырья, например хвойной и лиственной древесины с получением питательной среды для биохимической переработки, Нейтрализованный лиснин может быть использован для получения органического удобрения для сельского хозяйства или топливных лигноугольных брикетов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ нейтрализации лигнина и устройство для его осуществления, где по 165 С при давлении 0,7 МПа и осуществляют перколяционный гидролиз древесины 0,5%-ным раствором серной. кислоты. Процесс проводят в течение 90 мин при 165- 190 С и давлении 0,7-1,3 МПа со скоростью перколяции 6,6 гидромодуля/г. После гидролиза твердый остаток в гидролизаппарате промывают водой при температуре .100- 195"С и давлении 0,1 - 1,4 МПа с отбором гидролизата. После этого в аппарат подают водную суспензию нейтрализующего агента в количестве 11-150 кг/т абсолютно сухого лигнина и твердый остаток промывают далее при той же температуре и давлении, Избыток жидкости отжимают и удаляют лигнин из гидролизаппарата. Лиг- Я нин равномерно нейтрализован и имее 1 рН 7, В качестве нейтрализующего агента ис- Д пользуют гидроокиси щелочных и щелочно- земельных металлов или их углекислые соли, 1 з.п, ф-лы. 2 табл. сле проведения перколяционного гидролиза, промывки твердого остатка, отжима избыточной жидкости, нейтрализацию лигнина проводят в выдувной трубе в момент вытеснения лигнина в циклон путем подачи известкового материала из емкости по трубопроводу в распределительное устройство и смещение нейтрализующего агента с лигнином.Недостатком способа является выброс в воздушную среду с парами самоиспарения жидкости при удалении лигнина из гидролизап парата значительного количества вредных веществ. неоднородность нейтрализованного лигнина, которое вьгзвано неравномерностьюдозировки во времениизвесткового материала в массу лигнина. движущуюся по выдувной трубе к циклону, а также повышенная влажность нейтрализованного лигнина. Кроме этого, для осуществления процесса нейтрализации необходимо использование распределительного устройства нейтралиэующего агента,Целью способа является существенное снижение количества вредных веществ в па.рогазовых выбросах, повышение качества аигнина.Поставленная цель достигается тем, что в способе нейтрализации гидролизного лигнина. включающем перколяционный гидролиз растительного сырья, промывку твердого остатка - технического лигнина, отжим избытка жидкости, нейтрализацию и удаление лигнина из аппарата, нейтрализацию осуществляют в гидролизаппарате путем введения водного раствора или суспензии нейтрализующего агента на стадии промывки или перед отжимом при температуре 100 - 195 С, давлении 0,1 - 1,4 МПа и расходе нейтралиэующего агента 11 - 150 кг/т абсолютно сухого лигнина.В качестве нейтрализующего агента используют гидроокиси щелочньх и щелочно- земельных металлов или их углекисль 1 е соли.Отличие заявляемого способа состоит в том, что нейтрализацию лигнина осуществляют в гидролизаппарате на стадии промывки или перед отжимом; температура и давление процесса нейтрализации 100- 195 С, 0,1-1,4 МПа; расход нейтрализующего агента 11 - 150 кг на одну тонну абсолютно сухого лигнина; в качестве нейтрализующего агента используют гидроокиси щелочных и щелочно-земельных металлов или их угле- кислые соли.Нейтрализация лигнина в гидролизаппарате на стадии промывки или перед отжимом позволяет уменьшить количество вредных веществ в парогаэовых выбросах при выгрузке лигнина, равномерно распределить нейтрализующий агент в массе лигнина,Температурный интервал нейтрализации лигнина определяется условиями проведения процесса перколяционного гидролиза растительного сырья, Повышение температуры выше 195"С значительно увеличивает деструкцию образующихся в процессе гидролиза моносахаридов, снижает их выход и тем самь 1 м эффективность перколяционного гидролиза, Снижение температуры процесса нейтрализации ниже 100"С нецелесообразно в связи с удалением лигнина иэ гидролиэаппарата. Применение в качестве нейтрализующего агента гидроокисей щелочных и щелочно-земельных металлов или ихуглекислых солей позволит расширить обла 5 сти использования нейтрализованного лигнинаРасход нейтрализующего агента 11 -150 кг/т абсолютно сухого лигнина выбраниз условия получения лигнина с заданным"0 значением рН в пределах 4-9, При расходенейтрализующего агента менее 11 кг на одну тонну абсолютно сухого лигнина минеральная и органические кислотыотнейтрализовываются не полностью. В ре 15 зультате лигнин получают кислым, с рН 3,который не находит практического применения, Расход нейтрализующего агента более 150 кг/т сухого лигнина ведет кперещелачиванию лигнина, что также за 20 трудняет его использование,Преимуществом предлагаемого способа нейтрализации в гидролизаппарате перед известным является существенноеуменьшение количества вредных веществ в25 выбросах при удалении лигнина из гидролизаппарата, в частности, органических кислот, фурфурола, метилфурфурола и рядадругих загрязняющих воздушную среду веществ, а также равномерное распределение30 нейтрализующего агента, вследствие чеголигнин в массе имеет одинаковое рН,Предлагаемый способ нейтрализациилигнина из патентной и другой научно-технической литературы не известен и нами35 предлагается впервые,П р и м е р 1, В качестве сырья используют измельченную до фракции 3-5 102 мтехнологическую щепу хвойно-лиственнойдревесины. Сырье влажностью 45 О в коли 40 честве 0,2 кг по абсолютно сухой древесинезагружают в аппарат для гидролиза. Одновременно на смачивание подают 0,4 кг раствора серной кислоты 1 %-нойконцентрации. Аппарат герметизируют, нагревают паром до температуры 165 С и давления 0,7 МПа и осуществляютперколяционный гидролиз древесины раствором серной кислоты 0,5-ной концентрации, Процесс проводят в течение 90 мин50 при температуре 165-190 С и давлении 0,71,3 МПа со скоростью б,б гидромодуля/ч, Запроцесс отбирают 2,0 кг гидролизата, Послегидролиза твердый остаток вгидролиэаппарате промывают водой при температуре55 195 С и давлении 1,4 МПа с отбором 1,25гидромодуля или 0,25 кг гидролизата, Послеэтого в аппарат подают водную суспензиюгидроокиси кальция (известковое молоко)концентрацией 100 - 150 г/л СаО в количестве, обеспечивающем подачу в аппарат 4,2 г1788015 51 О15 20 25 30 угольных брикетах. Формула изобретения 1. Способ нейтрализации гидролизного лигнина, включающий перколяционный гидролиз растительного сырья, промывку технического лигнина, отжим избытка жидкости, нейтрализацию и выгрузку лигнина с.отделением паров самоиспарения и последующим отделением лигнина, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения количества вредных веществ в парах само- испарения, повышения качества лигнина,соли. Таблица Не йтрализующий агентПри- мер Режим нейтрали- зации кг/т температура, С давление, МПа Середина про,2 1,4 вки Са(ОН)г и твердый остаток промывают далее при той же температуре и давлении, Всего за промывку отбирают 2,5 гидромодуля (0,5 кг) гидролиэата, Избыток жидкости отжимают 1,2 гидромодуля (0,24 кг) и удаляют лигнин из гидролизаппарата, Лигнин имеет рН 7 и нейтрализующий агент равномерно распределен во всей массе.П р и м е р 2. Способ осуществляется аналогично примеру 1 до стадии промывки, После перколяционного гидролиза в гидро"лизаппарат подают водную суспенэию гидроокиси кальция при температуре 190 С и давлении 1,3 МПа концентрацией 100- 150 г/л СаО в количестве, обеспечивающем выдачу 5,4 г Са(ОН)2 или в пересчете 88 кг/т и твердый остаток промывают водой при температуре 195 С и давлении 1,4 МПа в течение 30 мин с отбором 2,5 гидромодуля (0,5) гидролизата, После операциипромывка" избыток жидкости (0,24 кг) отжимают, и лигнин удаляют иэ гидролизаппарата, Нейтрализующий агент равномерно распределен в лигнине, рН равно 7.П р и м е р 3. Способ осуществляется аналогично примеру 1 до стадии промывки, После перколяционного гидролиэа древесины твердый остаток промывают водой при температуре 195 С и давлении 1,4 МПа, Затем в аппарат подают суспензию гидроокиси кальция концентрацией 100-150 г/л СаО в количестве, обеспечивающем выдачу 3,8 г Са(ОН)г или в пересчете 47 кг/т сухого лиг 1 Гидроокись каль ция (известковое молоко нина, После подачи нейтрализующего агента отжимают избыток жидкости (0,24 кг). Нейтрализованный таким образом лигнин удаляют из гидролизаппарата, Нейтрализующий агент распределен равномерно во всей массе лигнина, рН лигнина равно 7,В других примерах (пример 4-15), выполненных и представленных в табл,1, изменились количество и вид нейтрализующего агента.Качество лигнина характеризуется коэффициентом неоднородности (Кс).В табл,1 представлены условия проведения процесса нейтрализации, в табл,2 - количество выбросов и качество лигнина, Гидроокиси щелочных металлов применялись в виде 10 -ных водных растворов, как и углекислая соль натрия (пример 15). Водная суспензия углекислого кальция или меловое молоко использовалась с концентрацией 100-150 г/л (пример 14).Таким образом, нейтрализация лигнина по предлагаемому способу позволяет уменьшить в среднем содержание в парогазовых выбросах в сравнении с прототипом муравьиной и уксусной кислот в 20-70 раз, фурфурола и метилфурфурола в 3-9 раз, метанола - в 1,6 раза, получить нейтрализованный лигнин с равномерно распределенным нейтрализующим агентом и испольэовать его в качестве органоминерального удобрения или в топливных лигнонейтрализацию осуществляют путем введения раствора или суспензии нейтрализую- щего агента на стадии промывки или перед отжимом при 100-195 С. и давлении 0,1-1,4 МПа, расходе нейтрализующего агента 11150 кг/т абсолютно сухого лигнина,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве нейтралиэующего агента используют гидроокиси щелочных и щелочно-земельных металлов или их углекислые Стадия подачи Расход нейтра- рНнейтрализующе- лиэующего аген- лигнина го агента та1788015 Продолжение табл, 1 Режим нейтрэли- Стадия подачи Расход нейтра- рН зации нейтрализующе- лизующего аген- лигнина го агента таПри- мер кг/т давление, МПа температура, С 1,3 В начале про,4 2 Гидроокись каль ция (известковое 68 мывки молоко ) 3,8 1,4 Перед отжимом 0,9 1,4 3,3 1,8 1,4 1,3 195 190 17 38 1,4 Перед отжимом В середине про,0 мывки 0,9 При отжиме150 0,9 0,1 При отжиме 100 195 0,9 11 94 1,4 Перед отжимом 7.5 10 1,4 Середина про,3 195 104 мывки 1,4 Перед отжимом 4,1 1,41,4 12,0 10,2 ко) 42 1,4 Пе е отжимом 195 15 Углекислый нат ий 3,3 Таблица 2 12 13 14 Гидроокись натрияГидроокись калияУглекислый кальций (меловое моло 195 175 195 195 195 195 При отжимеСередина промывки Перед отжимомПеред отжимом 47 29 22 5115012710 1788015 Продолжение табл. 2 Составитель М. КебичТехред М. Моргентал Корректор Л, Филь Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 537 Тираж Подписное ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5