Установка для обработки лигноцеллюлозного материала

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социапистических Респубпик(53) УДК ав 1 дарвтввнкый квента6 оввта Мнннвтрвв 666нв двлав наоврвтвннйн отирыткй 6.1.022, 19(43) Опуб (45) Дата вт зоб Ч. П. Воробьев, Ю. С. Иван И. С. Кукуреченко, В. М. Муи В, А. Шнянон я Всесоюзное научно-производственноеобъединение целлюлоэн бумажной промышленности(71) Заявитель Я ОБРАБОТКИ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗ НОГОМАТЕРИАЛА 54 АНОВКА В частности, в целлюлоэно-бумажной промышленности такая устанонка может применяться для варки целлюлозы из щепы, стружек или опилок и .тому подобных материалов с использованием кислородсодержащего газа; для делигнификации и отбелки целлюлозных полуфабрикатов при применении кислородсодержащего газа; для.обработки кислородсодержащим газом в нейтральной и щелочной среде, например аммиака, мелкого волокна, .коры, измельченных ,отходов лесопиления, гидролизного лигнина, шлама очистных сооружений, с целью получения из них удобрений, а иэ растворенных веществ - субстрата для биохимической переработки.Известна установкадля обработки лигноцеллюлоэного ма ериала,нключающа зве сткой установк на не обеспечибработки целтериала, н те азличным фрак- следовательно, ть конечный пр статкая то являетс чтовает равномернойлюлозосодержащего мболее материала сционным составом,не позволяет полу м о 1Изобретение может быть использо- вано в. целлюлозно-бумажной, гидроли ной, микробиологической и смежных отраслях промышленности при обработке растительных материалов; щепы, .опилок, сечки однолетних растений, коры, мелкого волокна, гидролизного лигнина, целлюлозы и Л. О. Иоффе, С. М. Карпачевтов, В. П. Серебряков 2реакционную емкость, предназначеннуюдля работы под давлением, пренышающим атмосферное, питатель длянепрерывного введения водной древесноцеллюлоэной суспенэии в реакционную емкость. средства для перемешивания обрабатываемого материала,разгружатель устройства для подачи и вывода кислородсодержащего 10 газа и щелочных реагентов с трубопронодами для подачи кислородсодержащего газа. и щелочных реагентов и вывода отработанных газаи щелочных реагентов, устройстнадля изменения температуры и регулирования длительности обработкидренесноцеллюлозной суспензии, кроме того, реакционная емкость разделенапо высоте на зоны, в каждойиз которых применяются какие-либоперемешивающие устройства.конфигурации пластины: а - общийнид диска; б - нид сверху одного дукт с высокими качественными показателями.цель изобретения - обеспечение рав- иэ вариантов конструкции диска;номерной обработки исходного материала и получение конечного продукта свысокими качественными показателями.Это достигается тем, что установка имеет фракционирующее устройство, расположенное н нижней частиреакционной емкости и разделяющее 10ее объем на зоны аккумулированиямелких и крупных частиц обрабатываемого материала, средство длятранспортировки крупных частиц в верх.нюю часть емкости, и пульсационное устройство, соединенное пульсопроводомс зоной мелких частиц, а трубопровод вывода щелочных реагентов снабжен дополнительным входным трубопроводом, соединенным с зоной аккумулиронания мелких частиц, причем средстно для перемещения обрабатываемогоматериала выполнено в виде,дис:ов слопастями и ограничивающими пластинами,размещенных на вертикальном полом 25штоке, ось симмметрии которого совпадает с осью реакционной емкости,и установленном неподвижно в емкостикаждый диск срезан по хорде, отсека-,ющей дугу окружности, ранную 5-150 , 0и выполнен с прямоугольными отверстия-,ми, расположенными на плоскости поконцентрической окружности, две изсторон прямоугольных отверстий снабже"ны направляющими лопастями, расположенными параллельно одна другой инаклонно поверхности диска, по нсейдлине среза каждого диска установленанеподвйжно закрепленная ограничивающая 40пластина, а полый шток соединен сустройством для подачи щелочных реагентов н емкость.Кроме того, с целью снижения расхо.да свехуго кислородсодержащего газа,устройства для подачи и вывода газа снабжены очистителем и циркуляционным устройством.При этом .диски укреплены на штокен шахматном порядке относительносрезанной стороны, а ограничивающиепластины насрезе каждого диска установлены наклонно к его плоскостипод углом 5-150 О а направляющие:лопасти каждого диска наклонены к его 5плоскости .под углом 1-60Такое конструктивное решение обеспечивает хороший контакт всех взаимодействующих фаз при обработке лигноцеллюлозного материала в двухфазнойф60системе: жидкость - твердое и в трех-фаэной системе; гаэ-жидкость-.твердое,реагентов, например водный раствор а также рациональное использование всего объема реакционной емкости.На фиг. 1 изображена схема установки; на фиг. 2 - диск и различные в, г, д, е - разрезы дисков с различными конфигурациями пластины.установка состоит иэ реакционной емкости 1, выполненной н виде цилиндрической камеры, питателя 2, средства 3 для перемещения обрабатываемого материала, устройств 4 и 5для подачи и. вынода кислород- содержащего газа соответственно с трубопронодами 6 и 7, устройств 8 и 9 для подачи и вынода щелочных реагентов с трубопроводами 10 и 11 установка имеет фракционирующее устройство 12, расположенное в нижней части реакционной емкости и разделяющее ее объем. на зоны 13 и 14 аккумулирования мелких и крупных частиц обрабатываемого материала, средство 15 длятранспортировки крупных частиц в верхнюю частьемкости, и пульсационное устройство 16, соединенное пульсопроводом 17 с зоной 13 мелких частиц, а трубопровод 11 вывода щелочных реагентов снабжен дополнительным входным трубопроводом 18, соединенным с зоной 13 аккумулирования мелких частиц, причем средство 3 для перемещения обрабатываемого материала выполнено в виде дисков 19 с лопастями 20 и ограничивающими пластинами 21, размещенных на Вертикальном полом што ке 22, ось симметрии которого совпадает с осью реакционной емкости,1, и .установленном неподвижно в емкости, каждый диск срезан по хорде, отсекающей дугу окружности, равную 5-150 и выполнен с прямоугольными отверстиями 23, расположенныМи на плоскостг по концентрической окружности. Кроме того, установка содержит раз;гружатель 24, устройство 25 для промывки и устройство 26 для изменения температуры. Устройство 4 и 5 для подачи и вывода газа снабжены очистителем 27 и циркуляционным устройством 28. установка работает следующим образом. Лигноцеллюлозный материал, например,пропаренная щепа через пита". тель 2 попадает в реакционную, емкость 1 на верхний диск 19, расположенный на вертикальном штоке 22. Вонее же с помощью устройства 8 подается раствор аммиака, через вертикальный шток 22 и пар для нагревания содержимого реак ционной еМкостиВ нижнюю часть последней также по" дается кислородсодержащий газ, который дробясь о направляющие лопасти 20 и эа счет пульсации жидкости, постепенно поднимается, не образуя сплош ной газовой фазы. В зону 13 мелких частиц посредством пульсопровода 17 подается . импульс пульсации жидкости впротивоположных направлениях, создаваемый в пульсационном устройстве 16. Импульс пульсации жидкости имеет интенсивность 100- 6000 мм/мин. Интенсивность пульсации характеризуется произведением час то 1 ы пульсаций в колебаниях н минуту на амплитуду пульсации в мм.Под действием. пульсации суспензия щепы становится вращающимся подвижным слоем и с верхнего диска 19 щепа через пластину 21 переваливается на второй диск 19 сверху, На этомдиске щепа, вращаясь впротивопо- ложную сторону, что достигается ,противоположным расположением направляющих лопастей 20, движется к пластине 21 и так далее до фракционирующего устройства 12, предназначенного для отделения . непровара от волокнистой суспенэии. 25Пластина 21 позволяет задержать обрабатываемый материал на время необходимое для пблного взаимодействия реагирующих веществ. Фракционйрующее устройство 12 обеспечивает 30 аккумулирование волокнистой суспензия в. зоне 13 мелких. частиц нижйей части реакционной емкости 1 и непровара в .зоне 14 крупныхчастиц.целлюлоэные волокна проходят реак ционную емкость быстрее крупных частиц, так как они перемещаются не только переваливаясь через пластины 21, но также и через прямоугольные отверстия 23 дисков 19, Тем самым обеспечи вается их более быстрый нывод из реакционной емкости. В результате создается врзможность обработки материала с различным фракционным составом. В том случае, когда прямоугольные45 отверстия 23 на . дисках 19 расположены таким образом, что их большие оси совпадают с касательными к дугам,проведенным через противоположныеточки (А и В) окружности, расположенные на диаметре, перпендикулярномлинии среза, достигается большая однородность конечного продукта. Времяпребывания каждой отдельной крупной( частицы обрабатываемого материала на . 55 поверхности диска 19 стабилиэированб,Суспензия целлюлоэных волокон выгружается через разгружатель 24 и направляется в устройство 25 для .промывки конечного продукта. С помощью 60устройства 25 обеспечивается сгущенйеконечного продукта, его отмывка и получение отработанного щелочка в КонЦентрированном виде. Часть отработанного щелока, определяемая жидкостным модулем в реакционной емкости 1 и объемом подачи свежих реагентон. в нее,а также условиями работы разгружателя 24 массы с. помощью устройства.9 для нагнетания направляется черезтрубопровод 11 и входной .трубопро. -.вод 18 в нижнюю часть реакционнойемкости 1. ОдновременнО этот щелок используется для очистки фракционирующего устройства 12 и лучшего отделения целлюлозных волокон от непровара. Другая часть отработанного раствора направляется надальнейшее использование, например,для производства белковыхкормовых дрожжей. Непронариншаясящепа из эоны 14 крупных частиц спомощью транспортирующего устройстна 15 подается в верхнюю частьреакционной емкости 1 для повторнойобработки. Это позволяет улучшитькачество конечного продукта эа счетболее длительной .обработки крупныхчастиц. Непровар также может бытьнаправлен для дальнейшего использования, тем самым объем реакционнойемкости 1 используется более рационально. В зависимости от выбранного температурного режима. обработки щепы различные по высоте зоны реакционной емкости 1 могут нагреваться или охлаждаться с помощью устройства 26 для изменения температуры. ОтработаЪ- ный гаэ .удаляется из верхней части реакционной емкости через устройство 5,. проходит через очиститель 27 кислородсодержащего газа и из него с помощью циркуляционного устройства 28 подается снова в устройство 4. Туда же дополнительно вводится свежий кислородсодержащий газ для восполнения его потерь и расхода на химичесКие реакции, Применение такой схемы рециркуляции отработанного газа обеспечивает снижение расхода свежего кислородсодержащего газа и повышает экономическую эффективность работы установки. Предлагаемая установка может применяться при обработке лигноцеллюлозосодержащего материала для отбелки кислородсодержащим газом в щелочной среде с перемещением материала в реакционной емкости 1 снизу вверх или сверху вниз.При перемещении обрабатываемого материала сверху вниз. обрабатываемый материал подается с помощью питателя 2 в верхнюю часть реакционной емкости 1, где расположены круглые диски 19 с прямоугольными отверстиями 23 и лопастями 20, размещенные по концентрическим окружностям. Через отверстия 23 ,проходит обрабатываемый материал сверху вниз.Перемешивание обрабатываемого ма- какой-либо одной или двумя фазами притериала с жидкими реагентареагентами и взаимодействии трех фаз.кнслородсодержащим газом,азом подаваемым го объем реакционной емкости уменья нижнюю часть реакционной емкости, шается на.10-20. Применяемые в уса также его перемещение осуществляет тановке неподвижные перемешивающиеся эа счет периодической подачий подачи им- устройства совместно с пульсациежидкости обеспечивают дробление гапульса с помощью пульсационногоустройства 1а 16. зовой фазы до пузырей размером меТ . . атурный режим содержиТемпературны нее 1 мм и равномерное их распреде"й емкости 1 также ление во всем объеме реакционной еммого реакционной емкостипомощью устрой- кости, даже при использованииподдерживается с помощьюства 26. Обработанный материал вы-. щепы.гружается через разгружатель 2тель 24Установка позволяет повторнои направляется в устройство 25 дляобрабатывать наиболее крупные части.пРомывки. ОтРаботанный газ УДа цы исходного материала и эффектйвляется из реакционной емкости 1но использовать кислородсодержащийчерез устройство 5. При поступлениигаэ за счет его повторного испольобрабатываемого материала в нижнююэования после очистки.часть реакционной емкости. 1 питаВоэврат части отработанного щелотель 2 и разгружатель 24 массы 20 ка в нижнюю часть реакционной емменяются местами. Для аккумулирова- :кости значительно расширяет воэможния отработанного газа место присое ности применения установки, как.динения устройства 5 к реакционной в отношении поддержания желаемогоемкости .1 расположено выше, чемжидкостного модуля в процессе обместо присоединения разгружателя 24 25 работки, так и конструктивного выЭффективность применения описывае- полнения разгружателя массы. Кромого устройства для обработки лиг- ме того, этот щелок одновременноноцеллюлоэного материала эаключает- может использоваться для промывкися в том, что оно позволяет прово- фракционирующего устройства и отдить процесс в трехфаэной системеделения мелких частиц конечного прос использованием материала, имею 30дукта из эоны крупных частиц.щего различный фракционнйй состав.Все отмеченные достоинства предло-.Иэлишне длительная обработка мелких женной установки позволяют примечастиц приводит к ухудшению качества . нять ее для обработки лигноцел.конечного продукта, в то время как люлоэного материала в трехфазнойкрупные частицы материала .требуют 35системе не только при использованииболее длительной обработки, вследкислородсодержащего газа, но такжествие длительности диффузии реаген-и с другими газообразными реагентамитов внутри крупных частиц, В ходе в. кислой, нейтральной или щелочнойреакции из крупных частиц образуются среде, например, с озоном, хлором,мелкие частицыконечного продукта. 40 двуокисью хлора.Мелкие частицы готового продукта, Эффективно ее применение и вобразовавшиеся как из мелких, так двухфазной системе, например,. ви из крупных частиц исхоДноГо матерна- процессе отбелки целлюлозы растворала, непрерывно удаляются из реакционной ми перекиси, гипохлорита двуокисиемкости, в то время как крупные час- . 45 хлора и др.тицы обрабатываются дольше. Тем самымдостигается улучшение качества конечного продукта, образующегося из Формула изобретенияразличных фракций исходного материа 50 1. Установка для обработки лигноПри этом выход конечного продук- целлюлозного материала, включающаята составляет 60-65, разрывная реакционную емкость, питатель, раэдлина - 1000 м, сопротивление излому- гружатель средства для перемещения2500 г, сопротивление раздиранию - обрабатываемого материала, устройства80-100 г, .белнзна - 55-75 а, для подачи и вывода кислородсодеожащаПреимуществом этой установКи явля- го газа и щелочных реагентов с трубо"ет ся отсутствие внутри реакционной проводами для подачи кислородсодержаботанных газаемкости каких-либо подвижных узлов щего газа и вывода отработанных гаили деталей, что значительно повышает и щелочных реагентов, устройства длянадежность ее работы и в 2-3 разаф изменения температуры,о т л и ч а юснижает эксплуатационные Расходы. щ а я с я тем,что, с це Р30елью авномернойБольшое значение имеет и рациональ" обработки исходного материала иное использование .объема реакционной получения конечного пРодукта с высоемкости, в которой взаимодействующие кими качественными .показателями, устафазы очень тесно контактируют и от- новка имеет фракционирующее устройство,сутстнуют большие объемы, занятые % расположенное в нижней части Реакционной емкости и разделяющее ее объем наэоны аккумулирования мелких и крупныхчастицобрабатываемого материала,средство для транспортировки крупныхчастиц в верхнюю часть емкости,и пульсационное устройство, соединенное пульсопроводом с зоноймелких частиц, .а трубопровод выводащелочных, реагентов снабжен дополнительным входным трубопроводом,соединенным с зоной аккумулированиямелких частиц, причем средство .для перемещения обрабатываемогоматериала выполнено в виде дисковс лопастями и ограничивающими пластинами, размещенных на вертикальномполом штоке, ось симметрии которого совпадает с осью реакционнойемкости, и установленном неподвижно вемкости;. каждый диск срезан похорде, отсекающей дугу окружности, фравную 5-150 ф: и выполнен с прямоугольными отверстиями, расположенными на плоскости по концентри-.ческой окружности, две из сторонпрямоугольных отверстий снабжены на- хаправляющими лопастями, расположенными параллельно одна другой и наклонно поверхности диска, по всей длине среза каждого диска установлена неподвижно закрепленная ограничивающая пластина, а полый шток соединен с устройством для подачи щелочных реагентов в емкость.2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения расхода свежего кислород- содержащего газа, устройства для подачи и вывода газа снабжены очистителем и циркуляционным устройством.3. Установка по пп. 1-2, о тли ч а ю щ а я с я тем, что диски укреплены на штоке .в шахматном порядке относительно срезанной стороны, а ограничивающие пластины на срезе каждого диска установлены наклонно к его плоскости под углом 5- 150 .4. Установка по пп.1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что направляющие лопасти каждого диска наклонены к его плоскости под углом 1-60,фант 54 б/24 НИИПИ Государстве по д 113035,ИоскТираж 497 нного комитета елам изобретен а, Ж,. РаЗака ное ССС ПППфПатент, г, Ужгород, ул. Проектная нл Редактор Г. Кузьмина Сове й и ушская