Способ комплексной утилизации отходов окорки древесины

Изобретение относится к химической переработке древесины и может быть использовано на предприятиях деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности для переработки отходов окорки древесины хвойных пород с получением лубяного волокнистого полуфабриката, дубильного экстракта и технологического пара. Способ включает разделение отходов окорки на корково-древесную и лубяную фракции с одновременным их измельчением, сжигание корково-древесной фракции, четырехкратную водную экстракцию и термическую обработку горячей водой лубяной фракции с последующим размолом одубины, при этом четырехкратную водную экстракцию лубяной фракции проводят одновременно с термической обработкой и роспуском на волокна в гидродинамическом аппарате при гидромодуле 8:1, температуре 80-90°С в течение 20 мин с продолжительностью одного цикла 5 мин, а размол полученной одубины ведут в горячем виде при тех же температурах в течение 4-8 мин. Техническим результатом является повышение эффективности и экономичности способа комплексной утилизации отходов окорки древесины хвойных пород, а также его упрощение. 2 табл., 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к химической переработке древесины и может быть использовано на предприятиях деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности для переработки отходов окорки древесины хвойных пород с получением лубяного волокнистого полуфабриката (ЛВП), дубильного экстракта и технологического пара.

Уровень техники.

Известен способ переработки пихтовой коры, включающий измельчение, экстракцию неполярным растворителем, упаривание экстракта, который вакуумной разгонкой разделяют на пихтовое масло и пихтовый бальзам. Остаток коры активируют при температуре 200-260°С, давлении 3-5 МПа в течение 30-60 с, после чего кору экстрагируют водно-спиртовой смесью, выделяют дубильный экстракт, а оставшуюся кору окислительным пиролизом при температуре 600-800°С в течение 25-35 мин в присутствии катализатора - мартеновского шлака превращают в углеродные сорбенты (патент РФ №2142489, кл. С 09 F 1/00, С 14 С 3/10, 1998 г.).

Недостатками известного способа являются использование в технологическом процессе дорогостоящих химических реагентов; высокие температура и давление процесса, что требует специального и сложного оборудования; необходимость регенерации химикатов; невозможность переработки данным способом промышленных отходов окорки древесины в связи с неоднородностью их компонентного и фракционного состава.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ комплексной утилизации отходов окорки древесины ели, согласно которому отходы окорки разделяют на корково-древесную и лубяную фракции. Корково-древесная фракция подвергается сжиганию для получения технологического пара, а лубяная фракция подвергается четырехкратной водной экстракции статическим способом в емкостном аппарате при температуре 94-95°С с продолжительностью одного цикла 90 мин (общее время экстракции 360 мин) и гидромодуле 7:1. В результате экстракции получают дубильный экстракт и одубину. Одубину подвергают гидротермической обработке в котле периодического действия при температуре 140-150°С в течение 3 ч и гидромодуле 7:1 с получением лубяного волокнистого полуфабриката и гидролизата, который перерабатывается с получением кормовых дрожжей (см. ИВУЗ “Лесной журнал”, №5, 2002 г., стр.108-115). Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостатками известного способа, принятого за прототип, являются длительность процессов экстрагирования и гидротермической обработки; высокая температура гидротермической обработки (140-150°С), что требует специального оборудования, работающего под давлением, и высокого расхода энергии. К недостаткам способа относится также то, что при получении кормовых дрожжей образуется некоторое количество отходов в виде сточных вод.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого решения, - разделение отходов окорки древесины на корково-древесную и лубяную фракции с одновременным их измельчением; сжигание корково-древесной фракции; четырехкратная водная экстракция лубяной фракции; термическая обработка горячей водой с последующим размолом одубины.

Раскрытие изобретения.

Задача изобретения - повышение эффективности и экономичности способа комплексной утилизации отходов окорки древесины хвойных пород и его упрощение.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе, включающем разделение отходов окорки древесины на корково-древесную и лубяную фракции с одновременным их измельчением, сжигание корково-древесной фракции, четырехкратную водную экстракцию и термическую обработку горячей водой лубяной фракции с последующим размолом одубины, четырехкратную экстракцию лубяной фракции проводят одновременно с термической обработкой и роспуском на волокна в гидродинамическом аппарате при гидромодуле 8:1, температуре 80-90°С в течение 20 мин с продолжительностью одного цикла 5 мин, а размол полученной одубины ведут в горячем виде при тех же температурах в течение 4-8 мин.

Признаки заявляемого решения, отличительные от прототипа, - четырехкратную экстракцию лубяной фракции, термическую обработку и роспуск на волокна проводят одновременно в гидродинамическом аппарате при гидромодуле 8:1, температуре 80-90°С в течение 20 мин с продолжительностью одного цикла 5 мин; размол полученной одубины ведут в горячем виде при температуре 80-90°С в течение 4-8 мин. Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют повысить эффективность и экономичность способа комплексной утилизации отходов окорки древесины, а также его упростить.

Краткое описание чертежей.

На чертеже представлена принципиальная схема способа комплексной утилизации отходов окорки древесины хвойных пород.

Осуществление изобретения.

Способ комплексной утилизации отходов окорки древесины осуществляют следующим образом.

Отходы окорки древесины хвойных пород разделяют в аппарате ударного действия с получением корково-древесной фракции и лубяной фракции. Корково-древесную фракцию, имеющую более низкую влажность, чем лубяная фракция, используют для получения топливных брикетов либо технологического пара. Прессование топливных брикетов осуществляют без использования связующих, так как в процессе прессования брикета при повышенных температуре и давлении происходит полимеризация лигнина и фенольных соединений, содержащихся в коре, которые выполняют роль связующего. Лубяную фракцию отходов окорки древесины заливают горячей водой температурой 80-90°С до гидромодуля 8:1 и проводят четырехкратную экстракцию и термическую обработку в гидродинамическом аппарате в течение 20 мин с продолжительностью одного цикла 5 мин при данной температуре.

В результате такой обработки частично удаляются и переходят в раствор гемицеллюлозы и пектиновые вещества, которые связывают между собой лубяные волокна в коре, а также дубильные вещества, разрушаются и ослабляются связи между волокнами лубяной части как следствие действия высокой температуры и диспергирования. По истечении четырех циклов (20 мин) одубину отделяют от экстракта на воронке Бюхнера. Затем горячую одубину помещают в подогретые размольные стаканы центробежно-размалывающего аппарата (ЦРА), на внутренней стороне которых имеется насечка и внутри которых имеется размалывающий цилиндр с рифленой поверхностью. Далее разбавляют массу горячей водой температурой 80-90°С до концентрации массы 12%, размалывают с получением ЛВП.

Пример конкретного выполнения.

Отходы окорки хвойных пород древесины разделяли в аппарате ударного действия с получением корково-древесной фракции и лубяной фракции. Разделение происходит в потоке воздуха. В результате этого значительно уменьшается влажность корково-древесной фракции, что облегчает ее утилизацию. Лубяную фракцию отходов окорки хвойной древесины подвергали четырехкратной экстракции с одновременной термической обработкой горячей водой в гидродинамическом аппарате при температуре 80-90°С, гидромодуле 8:1 в течение 20 мин с продолжительностью одного цикла 5 мин. После обработки раствор, содержащий дубильные вещества, отделяли от лубяной массы на воронке Бюхнера. Далее горячую лубяную массу подвергали размолу в центробежно-размалывающем аппарате (ЦРА) или в дисковых мельницах в течение 4-8 мин. Из полученного волокнистого полуфабриката изготавливали отливки бумаги массой 1 м² 100 г на листоотливном аппарате ЛА-3. Из отливок вырезали образцы стандартных размеров, которые кондиционировали в течение 2,5 час при температуре воздуха 20±5°С и относительной влажности 50±2%, затем определяли физико-механические показатели полученных образцов: разрывную длину, сопротивление излому, продавливанию, раздиранию.

Условия каждой стадии технологического процесса утилизации отходов окорки хвойной древесины и качественные показатели получаемых продуктов приведены в табл. 1 и 2.

Использование предлагаемого способа позволяет:

- значительно уменьшить продолжительность процесса получения дубильного экстракта (с 360 мин до 20 мин), а также температуру (с 140-150°С до 80-90°С) и продолжительность (с 180 мин до 4-8 мин) процесса получения ЛВП за счет одновременного термогидролитического действия воды на лубяную фракцию отходов окорки хвойной древесины, диспергирования и воздействия на суспензию пульсационного, ударного и гидродинамического действия, совмещение которых обеспечивает дополнительное измельчение лубяной фракции и разделение ее на волокна, что позволяет получить дубильный экстракт и ЛВП удовлетворительного качества;

- снизить энергозатраты на переработку;

- применить оборудование, к которому не предъявляются специальные требования (работа под давлением и высокой температуре).

Это свидетельствует о повышенной эффективности и экономичности описанного способа комплексной утилизации отходов окорки древесины. Кроме того, предлагаемый способ является практически безотходным, так как позволяет утилизировать всю биомассу отходов окорки древесины с получением ценных продуктов.

Способ комплексной утилизации отходов окорки хвойной древесины, включающий разделение отходов окорки на корково-древесную и лубяную фракции с одновременным их измельчением, сжигание корково-древесной фракции, четырехкратную водную экстракцию и термическую обработку горячей водой лубяной фракции с последующим размолом одубины, отличающийся тем, что четырехкратную водную экстракцию лубяной фракции проводят одновременно с термической обработкой и роспуском на волокна в гидродинамическом аппарате при гидромодуле 8:1, температуре 80-90°С в течение 20 мин с продолжительностью одного цикла 5 мин, а размол полученной одубины ведут в горячем виде при тех же температурах в течение 4-8 мин.