Способ нейтрализации гидролизного лигнина и установка для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С.05 Г 7/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ТЕТПо ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ ССС(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, ЧЯ,Янковский, А,И,Николаевич, Л.АД 1 ербаков, В.Н.Павлечко, Г,М.Пискунов, Н.ВЛоскаленко, О.МД 1 евчук 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 6 80156233 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 гидролизного 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 ма" а териала. Распределитель суспенэии известкового материала состоит из конического патрубка, соединенного меньшим основанием с выдувнойтрубой, ( а большим основанием - с кольцом, закрепленным также на выдувной трубе,1 По периметру полого тора расположеныравномерно насадки, соединенные боль1562336 шим основанием патрубка, при этом полый тор соединен с трубопроводом, свяИзобретение относится к сельскому,хозяйству и может быть использованодля получения органического удобрения.Цель изобретения - снижение энергозатрат на нейтрализацию лигнина,На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки для нейтрализации 15гидролизного лигнина; на фиг. 2 -узел Е на фиг, 1,В предлаг аемом сто соб е суспензияизвесткового материала вводится непо 20средственно в высокоскоростной потокпаролигниновой сиеси, образующейсяпри ее истечении из гидролизаппаратапо выдувной трубе в процессе выгрузкилигнина, и поэтому процесс смешениякомпонентов осуществляется в основномза счет располагаемой энергии потокапаролигниновой смеси, причем расходуется энергия только на подачу одного компонента (суспензии известкового материала) и дополнительных специальных устройств для окончательного перемешивания компонентов не требуется.П р и м е р 1, Образующийся послеокончания процесса гидролиза растительного сырья в гидролизалпарате лигнин влажностью 653 при рН 2,7 и содержанием кислоты 0,683 вытесняетсяпо выдувной трубе за счет давленияв гидролизаппарате, равного 0,7 КЧа,в циклон, В процессе вытеснения лигнина в выдувную трубу с помощью распределительного устройства непрерывно вводят водную суспензию извести вколичестве 0,1 м на 1 т лигнина примассовой концентрации СаО в суспензии 103. В результате контакта известкового материала с лигнином происходит нейтрализация содержащейся внем серной кислоты. Обрабатываемыйтаким образом лигнин имеет влажность673, рН 8,0 и не содержит остаточной кислоты. Затраты энергии на процесс нейтрализации составляют0,2 кВт/ч на 1 т лигнина,П р и м е р 2, Гидролизный лигнинс начальными параметрами, как и впримере 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 суспензиюизвести в количестве 0,8 м на 1 тлигнина при массовой концентрацииСаО в суспензии 107, Обрабатываемыйтаким образом лигнин имеет влажность673, рН 6,98 и остаточное содержаниекислоты 0,017 Затраты энергии напроцесс нейтрализации составляют0,15 кВт/ч на 1 т лигнина.П р и м е р 3, Гидролизный лигнинс начальными параметрами, как и впримере 1, загружают в механическийсмеситель, В массу лигнина добавляютизвесть в виде порошка из расчета1 О 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/чна 1 т лигнина,П р и м е р 4. Гидролизный лигнинс начальными параметрами, как и в примере 1, загружают в механический смеситель, В массу лигнина добавляют известь в виде порошка из расчета 8 кгСаО на 1 т лигнина, Смесь компонентовтщательно перемешивают лопастной мешалкой до образования однородной смеси, Обработанный таким образом лигнин имеет рН 6,98 и остаточное содержание кислоты 0,01 Е, Затраты энергиина процесс перемешивания 5 кВт/ч на1 т лигнина,Из приведенных примеров видно, чтоосуществление нейтрализации лигнинас непосредственной подачей известкового материала в выдувную трубу гидролизаппарата дает воэможность проводить этот процесс с очень малымизатратами энергии. Для перемешиваниякомпонентов по данному способу используется располагаемая энергия потокапаролигниновой смеси при вытеснениилигнина из гидролизаппарата в циклон,Дополнительная энергия потребуетсятолько для приготовления суспенэииизвесткового материала и ее перекач1562336 Емкость для суспензии снабженатрубопроводом 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 8, на котором расположенклапан 19, свободный от суспензииобъем емкости для известкового материала связан с верхней частью гидро 1лиэаппарата, заполненной паром поддавлением.Распределитель суспенэии известкового материала состоит иэ конического патрубка 20, соединенного меньшим и большим основанием с выдувнойтрубой, при этом большим основанием21 он связан также с полым тором 22,закрепленным на выдувной трубе, Попериметру полого тора 22 расположеныравномерно насадки 23, соединенные сбольшим основанием 21 патрубка 20,при этом полый тор соединен с трубопроводом, связанным с емкостью известкового материала.Установка работает следующим образом,После окончания процесса гидролизав гидролизаппарате 1 образуется кислый лигнин с рН 2,7-3,5, который занимает нижнюю часть аппарата, составляющую не более 30-407 общего объемавсего аппарата, Остальная верхняячасть аппарата занята водяным паромдавлением 0,8-1 М 1 а, соответствующимтемпературе лигннна, Для выгрузки лигнина из гидролиэаппарата давление пара в паровой подушке снижают до О,б 0,7 И 1 а. При открывании быстродейст"вующего клапана 2 под действием давления пара лигнин вытесняется по выдувной трубе 3 в циклон 4,За счет падения давления в выдувнсй трубе происходит самоиспарениечасти жидкости в объеме массы лигнинаи образование пузырьков пара, приэтом образуется паролигниновая смесь,обладающая хорошей текучестью, чтообеспечивает надежное вытеснение лигнпна иэ гидролизаппарата.В циклон 4 лигнин отделяется отпаров самонспарения и неконденсирующихся газов, которые отводятся через, вьилопную трубу 8 в атмосферу,Согласовано с моментом открытиябыстродействующего клапана 2, открьгвается клапан 11, и из емкости 9 по В гидролизном производстве используется несколько гидролизаппаратов и поэтому предусмотрена индивидуальная подача суспензии иэ общего трубопровода,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 данные5по нейтрализации лигнина при перемешивании его с известью в виде порошкав шнековом лопастном смесителе. Сопоставление этих данных с данными(пример 1, 2) показывает, что приме- Онекие предлагаемого способа позволяетполучить аналогичные конечные показатели нейтрализованного лигнина при затратах энергии в 25 раз меньше, чемпри использовании для перемешивания 5лигнина смесителем, При этом, в случае использования смесителей, потребуются еще затраты энергии на транс-портировку лигнина из циклона к месту расположения смесителей, Из сравнения примеров 1-4 можно также сделать вывод об отсутствии потерь известкового материала с парами испарения в выхлопную трубу циклона, таккак значени рн получаемого лигнина 25по предлагаемому способу практическисовпадают с таковыми, полученнымипри перемешивании в механическом смееителе, в котором унос пылевидногоизвесткового материала полностью исключается,Установка для нейтрализации гидролизного лигнина содержит гидролизалпарат 1, соединенный через клапан2 выгрузки лигнина с выдувной трубой3, которая связана с циклоном 4. Вразъеме выдувной трубы расположенраспределитель 5 суспензии известко-,вого материала. Выгрузка лигнина изциклона производится через люк б с 40помощью скребкового механизма 7Отвод паров самоиспарения, образующихся при выгрузке лигнина, производится по выхлопной трубе 8. Для суспензии известкового материала предусмотрена емкость 9, снабженная мешалкой10, От емкости для известкового материала через клапан 11 суспензия нанейтрализацию лигнина подается по общему трубопроводу 12, К этому трубопроводу подсоединяется патрубок 13подачи суспензии в гндролизаппарат сдроссельным вентилем 14.трубопроводу 12 и патрубку 13 производится подача суспензии известкового материала в распределитель 5, расположенный непосредственно на выдув 5ной трубе,Дроссельным вентилем 14 устанавливается необходимый расход суспензиив выдувную трубу.Суспензия известкового материалав емкости 9 готовится предварительноперед осуществлением выгрузки лигнина из гидролизаппарата 1, Дпя этогочерез дозатор 16 и открытый клапан 17подается требуемое количество порошкообразного известкового материала, ачерез открытый клапан 15 необходимоеколичество 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 25из паровой "подушки гндрол.аппарата 1 по трубопроводу 18, при открытом клапане 19, который открываетсянепосредственно перед выгрузкой .лигнина иэ гидролизаппаратаЗа счет использования энергии сжатого пара из гидролиэаппарата для вытеснения суспензии отпадает необходимость в расходовании сжатого воздуха для наддува емкости, а достаточнобольшой объем паровой "подушки" вгйдролизаппарате по сравнению с объемом емкости для известкового материала обеспечивает практически постоянное давление пара в течение всего вре мени подачи суспензии, а следовательно, и постоянный расход суспензия.Попадая в полый тор 22, суспензияпо насадкам 23 поступает в коническийпатрубак 20, в котором взаимодейст-.- 45вует с потоком паролигниновой смеси.Насадки 23, расположенные равномернопо всему основанию 21, позволяют рас"пределить суспензию равномерно поповерхности движущейся массы паролигниновой смеси, Одновременно за счеткинетической энергии вытекающих изнасадок 23 струй происходит внедрениесуспензии в объем паролигниновой смеси, Этому оказывает благоприятноевлияние расположение насадок 23 подуглом к оси выдувной трубы и присутствие в движущейся смеси пузырей пара, которые частично конденсируются при контактировании с суспензией, имекицей более низкую температуру, чемпаролигниновая смесь, Поступающая вконический патрубок 20 паролигниноваясмесь за счет резкого изменения поперечного сечения канала расширяется собразованием местных рециркуляций смешиваемых компонентов в зонах, прилегающих коснованию 21Из распределительного устройства5 паролигниновая смесь, несущая с собой частицы известкового материала,движется по :ья1трубе с достаточно больш. й скор ью (более200 м/поэтому при ее набеганиииа цилиндрическую поверхность циклонапроис:одит не только сепарация часяд .п 1 тнина и известкового материала,но и их интенсивное перемешиванне всмеси, и результате чего однородностьраспределения компонентов в смесиповышается,Попадающая в циклон 4, смесьлигнина и известкового матери:-ла выгружается скребковым устройством 7 через пщ 6 в автотранспорт иотвозится для:.;ранения,Нейтрализация серной кислоты влигнине при перемешивании ее с известковым материалом в обычных атмосферных условиях происходит сравнительномедленно и поэтому для использованияполученной смеси, например, в качестве органического удобрения требуется ее выдерживание после осуществления процесса смешения в течение 2,53 мес. При нейтрализации лигнина насуществующей установке процесс смешения осуществляется при 90-100 Сои поэтому требуемое время выдерживания смеси при атмосферных условияхсокращается примерно в 8 раз. Этомув значительной степени также способствует увеличение содержания жидкостив 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 эффекта в образовании однородной смесисоздается как за счет формированияслоистой структуры движущихся компонентов в трубе, так и их перемешивания непосредственно в зоне вводасуспензии, а также на участке трубыот распределительного устройства доциклона и в самом циклоне. Однако.такие условия имеют место тогда, когда температура вводимой в поток суспензии меньше температуры лигнина приего вытеснении из гидролизаппарата( ( 165 С),Причем чем больше температурный перепад, тем эффективнеепроникновение суспензии в массу движущегося лигнина,Так как известковый материал длясмешения с гигнином подается в видеводной суспензии, то исключается унос 20пылевидных частиц известкового материала с отходящими в циклоне парамисамоиспарения в выхлопную трубу. Кроме того, при этом достаточно просторешается проблема равномерной подачипорошкообразного известкового материала в трубу без применения достаточно сложных специапьных устройств. Воезультате применения предлагаемоготехнического решения исключаются затраты энергии на транспортировку имногократную перегрузку лигнина приего доставке от места получения ксмесителям, не требуются дополнительные затраты энергии на перемешивание 35лигнина с известковым материалом,предлагаемое распределительное устройство имеет малую металлоемкость истоимость по сравнению с известнымисмесителями, сокращается время нейтрализации лигнина.Применение предлагаемого способаи установки для его осуществления вгидролизных производствах позволитсущественно уменьшить капитальные 45затраты на строительство установкидля нейтрализации лигнина и эксплуатационные затраты на процесс смеше-ния е Формула изобретения1. Способ нейтрализации гидролизного лигнина, включающий вытеснениелигнина из гидролизаппарата паром вциклон, смешивание его с известковымматериалом и выдерживание смеси ватмосферных условиях, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, известковый материал используют 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 температурувводимой суспензии поддерживают ниже1температуры лигнина,2. Установка для нейтрализациигидролизного лигнина, содержащая гидролизаппарат, соединенный выдувнойтрубой с циклоном, распределительсуспензии известкового материала,соединенный трубопроводом с емкостьюизвесткового материала, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью снижения энергозатрат на нейтрализациюлигнина, распределитель суспензии известкового материала размещен в разъе"ме выдувной трубы и выполнен в видеконического патрубка, большее основание которого соединено с полым торомнасадками, при этом оба основания конического. патрубка соединены с выдувной трубой, а полый тор соединенс 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.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 гндролизаппарата.1562336 Составитель Л,Рубиноваредактор Н,Гунько Техред М,Ходанич Корре Самборская КНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент ужгород, уя. Гагарина, 101 Заказ 1037 Тираж 387 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5