Способ нейтрализации гидролизного лигнина

 

Использование: гидролизная промышленность , способы получения нейтрализованного лигнина. Сущность изобретения: древесное сырье загружают в гидролизный аппарат. Одновременно йа смэчивание подают рабочий раствор серной кислоты. Аппарат герметизируют, прогревают потом до 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. Лигнин равномерно нейтрализован и имеет рН 7. В качестве нейтрализующего агента используют гидроокиси щелочных и щелочноземельных металлов или их углекислые соли. 1 з.п. ф-лы. 2 табл. on С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s С 13 К 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ,;;.д;, ...

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,- .;,.,, -, " -"а

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) Использование: гидролизная промышленность, способы получения нейтрализованного лигнина. Сущность изобретения: древесное сырье загружают в гидролизный аппарат. Одновременно йа"смачивание подают рабочий раствор серной кислоты. Аппарат герметизируют, прогревают потом до (21) 4834241/13 (22) 26.04.90 (46) 15.01.93. Бюл, N 2 (71) Беларусский технологический институт им, С.М.Кирова (72) В.М,Шкут, Ч.Ю.Янковский, Н.С.Ручай, М.С.Кебич, В.Б.Морозов, В.В.Шантаренко, Е,П.Шишаков, В.Н.Павлечко, О.И.Федорова, Г.И.Семашко и А,С,Припепко (56) Авторское свидетельство СССР

N -1511253, кл. С 05 F 3/00, 1988. (54) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА

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„„5U„„1788015 А l

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 165190 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 .100195"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. Лигнин равномерно нейтрализован и имев рН

7. В качестве нейтрализующего агента используют гидроокиси щелочных и щелочноземельных металлов или их углекислые соли. 1 з.п. ф-лы. 2 табл. сле проведения перколяционного гидроли-! за, промывки твердого остатка, отжима избыточной жидкости, нейтрализацию лигнина проводят в выдувной трубе в ма° ей мент вытеснения лигнина в циклон путем Л подачи известкового материала из емкости

I по трубопроводу в распределительное устройство и смешение 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 неравномерностью дозировки an времени

1788015 известкового 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 щелочных и щелочноземельных металлов или их углекисль1е соли.

Отличие заявляемого способа состоит в том, что нейтрализацию лигнина осуществляют в гидролизаппарате на стадии проMblBKN или перед отжимом; температура и давление процесса нейтрализации 100195 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 углекислые 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 s 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 самым 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 их углекислых солей позволит расширить области использования нейтрализованного лигнина, Расход нейтрализующего агента 11—

150 кг/т абсолютно сухого лигнина выбран из условия получения лигнина с заданным значением рН в пределах 4-9, При расходе нейтрализующего агента менее 11 кг на одну тонну абсолютно сухого лигнина минеральная и органические кислоты отнейтрализовываются не полностью. В результате лигнин получают кислым, с рН 3, который не находит практического применения. Расход нейтрализующего агента более 150 кг/т сухого лигнина ведет к перещелачиванию лигнина, что также за20 трудняет его использование, Преимуществом предлагаемого способа нейтрализации в гидролизаппарате перед известным является существенное уменьшение количества вредных веществ в выбросах при удалении лигнина из гидролизаппарата, в частности, органических кислот, фурфурола, метилфурфурола и ряда других загрязняющих воздушную среду веществ, а также равномерное распределение нейтрализующего агента, вследствие чего лигнин в массе имеет одинаковое рН, Предлагаемый способ нейтрализации лигнина из патентной и другой научно-технической литературы не известен и нами

35 предлагается впервые.

Пример 1, В качестве сырья используют измельченную до фракции 3-5 10 м технологическую щепу хвойно-лиственной древесины. Сырье влажностью 457 в коли40 честве 0,2 кг по абсолютно сухой древесине загружают в аппарат для гидролиза. Одновременно на смачивание подают 0,4 кг раствора серной кислоты 1%-ной концентрации. Аппарат герметизируют, нагревают паром до температуры 165 С и давления 0,7 МПа и осуществляют перколяционный гидролиз древесины раствором серной кислоты 0,5 j,-ной концентрации, Процесс проводят в течение 90 мин при температуре 165-190 С и давлении 0,71,3 МПа со скоростью 6,6 гидромодуля/ч. За процесс отбирают 2,0 кг гидролизата. После гидролиза твердый остаток в гидролиэаппарате промывают водой при температуре

195 С и давлении 1,4 МПа с отбором 1,25 гидромодуля или 0,25 кг гидролизата, После этого в аппарат подают водную суспензию гидроокиси кальция (известковое молоко) концентрацией 100 — 150 г/л СаО в количестве, обеспечивающем подачу в аппарат 4,2 г

1788015

3О угольных брикетах. соли.

Таблица 1

Не йтрализующий агент

Пример

Режим нейтрализации кг/т температура, С давление, МПа

Гидроокись кальция (известковое

195

1,4 молоко

Ca(OH)z 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.

Пример 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 100150 г/л СаО в количестве, обеспечивающем выдачу 5,4 г Ca(OH)z 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 операции промывка" избыток жидкости (0,24 кг) отжимают, и лигнин удаляют иэ гидролизаппарата, Нейтрализующий агент равномерно распределен в лигнине, рН равно 7.

Пример 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

Ca(OM)z или в пересчете 47 кг/т сухого лигФормула 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 шийся тем, что, с целью снижения количества вредных веществ в парах самоиспарения, повышения качества лигнина, 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 (K ).

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 — a 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 нейтрализующего агента на стадии промывки или перед отжимом при 100 — 195ОС. и давлении 0,1-1,4

МПа, расходе нейтрализующего агента 11150 кг/т абсолютно сухого лигнина, 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нейтралиэующего агента используют гидроокиси щелочных и щелочно-земельных металлов или их углекислые

Стадия подачи Расход нейтра- рН нейтрализующе- лиэующего аген- лигнина

ro агента та

Середина про- 4,2 мывки

1788015

Продолжение табл. 1

Режим нейтрали- Стадия подачи Расход нейтра- рН зации нейтрализующе- лизующего аген- лигнина

ro агента та

Нейтрализующий агент

Г1ример кг/т давление, MIla температура, С

1,3 В начале про- 5,4

2 Гидроокись каль- 190 ция (известковое

68 мывки молоко ) 3,8

1,4 Перед отжимом

0,9

1,4

3,3

1,8

1,4

1,3

190

17

1,4

Перед отжимом

В середине про- 3,0 мывки

0,9 При отжиме

150

0,9

0,1 При отжиме

195

0,9

11

1.4 Перед отжимом

7.5

1,4 Середина про- 8,3

195

104 мывки

1,4 Перед отжимом

4,1

1,4

1,4

12,0

Перед отжимом

Перед отжимом

10,2 ко) 42

1,4 Пе е отжимом

195

15 Углекислый нат ий

3,3

Таблица 2

12

13

Гидроокись натрия

Гидроокись калия

Углекислый кальций (меловое моло195

195

195

При отжиме

Середина промывки

47

29

51

127

1788015

Продолжение табл. 2

Составитель М. Кебич

Техред 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-35, Раушская наб.. 4/5