Способ получения угля из гидролизного лигнина

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сетеа Советеккх

Соцналкетичеекик

Реенубпик

fiick 994548 (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 10.11.80 (2I ) 3223048/23-26 (5l)N. Кл.

С10 В 53 02 с присоединением заявки М—

Гевуаэреткаивй кеактет ьСьр ае фалам кзебрктквкк к еткрыткв (23) Приоритет— (S3).УДК 662.71 (088.8) Опубликовано 07.02.83 Бюллетень М

Дата опубликования описания 07.02.83

И. А. Алсуп, Г. Э. Домбург, Л. К. Дубава и В.Pl.

Д . б ." ;." с у д -.

Ордена Труцового Красного Знамени институт химии-,- -, древесины АН Латвийской ССР

< 1 (72). Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЯ ИЗ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА!

Изобретение относится к технологии деструктивной термической переработки гидролизного лигнина и может быть использовано цля попучения из него угля, пригоцного цля науглероживания жицкого металла в сталеплавильных агрегатах.

Известны различные способы деструктивной термической переработки гицролизного лигнина с целью получения угля и gpyrux продуктов. Получаемые угли исполь

fO зуются в металлургии при производстве сероуглероца нли перерабатываются в активные угли. Оцнако получаемые этими способами лигниновые угли не могут быть использованы в качестве карбонизаf5 тора для науглероживания жидкого металла изеа высокого содержания в них летучих веществ.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения полукокса из гицролизного лигнина. По этому способу гидролизный лигнин с добавкой 2-5% известняка вначале нагревают дымовыми газами цо 200-400 С, затем тверцым2 теплоносителем цо 500-600оС, в резуль тате чего получают твердый остаток, на зываемый полукоксом (1 ) .

Недостатком этого способа является значительное содержание в полукоксе ле тучих веществ (10,9% Ч" ) и серы (0,9%9о в ), что не позволяет исполь зовать его цля науглероживания жицкого металла в сталеплавильных агрегатах.

Uem изобретения - снижение содержа ния летучих вешеств, повышение соцержа ния углероца в целевом продукте и получение фенопсодержашей смолы.

Поставленная пель цостигается. тем. что согласно сйособу получения угля из гидролизного лигнина, нагрев на первоМ стации осушествляют цо 450-550 С в токе газообразного теплоносителя, соцер» жашего 1-10% кислорода, а нагрев на второй стации осуществляют до 70О-800 С.

Осуществление первой стации нагрева в условиях скоростного термолиза при

450-550 С, с цобавкой кислорода обеспечивает оптимальные условия протекания

3 094648 ф ктивных акпий, С целыми повышения содержания фено конденсапионнодестру ре в результате чего увеличивается выход твердого остатка на первой стадии на» грева, а также происходит более интен сивное образование фенолсодержащих смол..

При превышении этой температуры начи кается активное развитие термической деструкции, приводящее к заметному сни4 жению выходов твердого остатка и смолобразных продуктов. При низких веМпературах в условиях скоростного термо - . лиза конденсапионно-деструктивные ре» акции не развиваются достаточно глубоко, в результате чего снижается выход угля на второй стадии нагрева.

Прокаливание твердого остатка на вто рой стадии нагрева в бескислородной газовой среде приводит к вьщелению из него преимущественно кислорода и водорода в вице окиси углерода, метана и сво бодного водорода, за счет. чего и снижается содержание летучих веществ в угле до 2% и увеличивается содеркание углерода до 90% и выше.

Процесс карбонизации предпочтительнее вести в реакторе скоростного термо лиза циклонного типа. При движении газовзвеси в винтовом канале реактора частипы нагреваются до температуры, при которой происходит термодеструкция

36 с выделением летучих продуктов термо. распада и накоплением углерода в твердом остатке. Большая часть серной кислоты, находящейся в гидролизном лигнине„в условиях скоростного термолиза разлагается и удаляется из реакционной зоны одновременн с летучими продуктами

I термолиза.. Малое время нахождения образовавшихся смолообразных продуктов в зоне реактора с высокой температурой, за счет большой скорости движения газо40 вого потока, предохраняет их or разложения..

Способ осуществляется следующим образом.

Высушенный до влажности 5 15%

45 гидролизный лигнин фракционируют путем измельчения до размеров частиц не более

3 мм, подвергают скоростному нагреву в реакторе циклонного типа, в котором материал движется по винтовому каналу сверху вниз. Твердый остаток отделяют в циклонном сепараторе, а летучие продукты термолиза уносятся потоком теплоносителя через центральную трубу в вице парогазовой смеси. Последняя направлается либо в топку для сжигания, либо на конденсацию для получения жидкого конденсата. лов в конденсате нагрев гидролизного лигнина ведут при температуре не вьппе

500 С, при содержании кислорода в тенлоносителе 1 2% по объему. В качесъ ве теплоносителя, кроме дымовых газов, допустимо также использование перегрв» . того водяного пара или их смеси. Твер дый остаток скоростного термопиза пред ставляет собой мелкозернистый уголь с размером частип не более 2,5 мм.,Нля получения угля карбонизатора твердый остаток подвергают. нагреванию при

700-800оС, например, в барабанных пе» чах.

Способ осуществляют в лабораторном реакторе скоростного термолиза с длиной винтового канала 14 м и в барабанной вращающейся печи с электрообогреэ вом объемом О>003 м .

Пример 1 . Переработке подвергают высушенный и просеянный гидролизный лигнин со следующими характеристиками, %..%р 4,8; Дс 0,7, > 0,23;

С, 62 45. Hñ 5 20, Vс 56 10; крупность не более 3 мм.

1,00 кг гидролизного лигнина подвергают скоростному термолизу в потоке смеси водяного пара с воздухом, содержащей 1,0% кислорода по обьему, при

450 С и соотношении материала к теплоносителю 1:7. Производительность уста» новки по лигнину 0,978 кг/ч. Получают

0,540 кг твердого остатка, 0,093 кг осадочной смолы. Из жидкого конденсата выделяют 0,149 кг водорастворимой смолы. Твердый остаток подвергают термической обработке во вращающейся печи при 700 С s течение 15 мин. Получают

0,247 кг карбонизатора - угля со следующей характе ристикой, Ь: д с2,55, .

9 0,09. Сс 91 18. Нс 2 43, <с4 86

Выход продуктов от абс. сухого гидролиз» ного лигнина,%:

Уголь -. карбонизатор 25,9

Осадочная смола 9,8

Водорастворимая смола 15,7

П- р и м е р 2 . 1,00 кг гицролизно го лигнина (как в примере 1) подвергают скоростному термолизу в потоке смеси водяного пара с воздухом, содержащей

1,5% кислорода по объему, при 475 С и соотношении материала к теплоносителю 1:8. Производительность установки по лигнииу 0,923 кгlч. Получают О, 325 кг твер-, дого остатка, 0,113 кг осадочной смолы. Из жидкого конденсата выделяют О, 177 кг водорастворимой смолы. Твердый остаток подверсухого гинрщ и

28,2

7,2

5,9.

1 стация наFPBBB

Темпе ратура, Ñ.

550 200=400

450 475

481

Соцержание кисл ороца,% 1,0

10,0

5,8

П стадия нагрева

Температур, C

700 725

SOO 500-600

725

Продолжительность, мин

Выход продуктов от абс. сухого лигнина,%:

Уголька рбонизатор

25,9 22,9 28,2

15,7 9945 гают термической обработке («ак в приме=-— ре 1) при 725 С. Получают 0,21S «г угля со слецуюшими характеристи«ами,%:А 2193Ý S О,О8, - С 93905i Í 2,24, с

Ч -1„93, Выход процуктов от або. сухого . s гицролизного лигнина,%:

Уголь - карбонизатор 22,9

Осадочная смола 11,9Воцорастворимая смол& 18,6. >6 ,. П р и и е р 3 . 1,000 кг гидролизного.лигнина, как в примере 1, подвермют скоростному термолизу в потоке

1 смеси водяного нара с воздухом, содеркаш&й. 5,9% кислорода по объему, GpH = и

481еC и, соотношении материала к тепло носителю 1:5. Ироиэвоцительносгь установ» .- ки по лигнину 1,395 «г/ч. Получают

0,397. zr твердого остатка, 0,069 «г . осадочной смольь Из жицкого конденсата рй выделяют 0,056 «г воцорастворимой смолы. Твердый остаток подвергают термической обработке, как в примере 1, при 725сС. Получают 0,268 кг угля со следующей хара«теристикой,% Ас 2,17. 2s с 0 08, СС 93 31, Не 2 19-- Мс. 1 72

4S 6 . Выход продуктов от або. ного лигнина,%;.

Уголь - карбонизатор

Осадочная смола

Водорастворимаи смола

Пример 4 . 1,000 кг гидролиз . ного лигнина, «ак в примере ti.испвеРГают скоростному термолизу в потоке сме« си воцяного пара с возцухом, соперник щей 10,0% кислорода по объему, при

550 С и соотношении материала к тепло носителю 1:6. Произвоцительность уста новки по лигиину 0,950 кг/ч. Попучаай

0,200 «г твердого остатка, который tt ai» . вергают термической обработке, как в примере 2, при 800 С.. Получают, 0,149 кг угля со следующей характерно тихой,%:.Л 4,22, 9с 0,06; С 92,10;

Нс 1,60; Ч 0,63. Выход угля 15,7%. от або. сухого гидролизного лигы ииа.

Осацочная и водорастворимая смолы не получаются.

Полученные результаты по примерам

1-4 приведены в таблице.

Продолжение таблицы

Осадочная смо.9,8 11,9 7,2

Не обла наруже» но

Водораст» воримая смола

15,7 18,6 5,9

Харцкте ристи» ка угля-карбонизатера,%: А

2,55 2,93 2,17

0,09 0,08 0,08

4,22

19,6

«е . 4c .

0,06

92,10

0.,9

Ю f с

91,18 93 05 93,31

84,6 С

1,9 Н

10,9 Ч

1,60

Нс

2,43

2,24 2,19

4,86

1,93

1,72

0,63

Н с

В пересчете на С, Н, Чс составляет соответственно 68,0, 1,5 и 8,8%.

Составитель Н. Стрижова

Редактор Н. Киштулинец Техред С.Ми унова Корректор И. Булла

Заказ 564/7 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

"по делам изобретений и озйрытий

-113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, суммарное содержание летучих веществ и влаги (не выше 5%) и содержание углерода до 93% в полученном угле полностью удовлетворя

ЭЗ ет требованиям, предъявляемым к порошковым карбонизаторам. Поэтому полученный предлагаемым способом уголь может заменить дефицитный и дорогостоящий графит, применяемый в качестве карбонизатора при производстве стали.

Формула изобретения

Способ получения угля из гидролизного лигнина, включаощий сушку лигнина, первую стадию нагрева газообразным . Теплоносителем и вторую стадию нагреь ва, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью снижении содержания летучих . веществ и повышения содержания углерода в,делевом продукте и получения фенолсодержащей смолы, нагрев на первой стадии осуществляют до 450-350 С газообразным теплоносителем, содержащим . 1-10% кисл; рода, и нагрев на второй стадии осуществляют до 700-800 С.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 661000, кл. С 10 8 53/02, 1974.