66.Методы химической переработки лигнина.

1.Коллактивит наиболее дешевый и эффективный адсорбент, это обуславливает его широкое применение в производстве ксилита. Его получение основано на карбонизации лигнина под действием серной кислоты. Кислота отщепляет боковые алифатические цепи ароматических молекул присоединение по месту разрыва сульфитных групп. В условиях контакта с воздухом алифатические цепи окисляются до корбонильных и карбоксильных групп. Протекают процессы деструкции и конденсации приводящие к образованию трёхмерной сетки лигнина, которая в сильнокислой среде преобразуется в высокоориентированные ароматические структуры акт. угля.

Технологическая схема получения коллактивита из лигнина хлоп­ковой шелухи:

1 - склад лигнина; 2 - ленточ конвейер; 3 - бункер; 4 - бараб сушилк; 5 - циклоны; 6 - дымосос; 7 - бункер; 8 - винт-вариатор; 9 - весы-дозатор; 10 -напорный бак олеума; 11 - мерник; 12 - клапан; 13 - реактор; 14 - сб-мешалка; 15 - сб раствора соды; 16 - скруббер; 17 - кварцевые фильтры; 18, 19 - сб р-ра к-ты; 20 - сб обессоленной воды; 21 - сб суспензии коллактивита; 22 - мельница; 23 - сб-мешалка; 24 - нутч-фильтр

Стадии: 1) подготовка лигнина и транспортировка; 2) обработка олеумом; 3) отмывка избытка реогента; 4) размол коллактивита; 5) удаление и очистка реакционных газов.

Лигнин высушивают до влажности 15-20%, топочными газами. Одновременно с сушкой лигнин измельчается в баробане подвешенными цепями. После этого поступает в реактор13. В реакторе применяют либо олеум либо зарание подогретую до 100-150% серную кислоту. Олеум подаётся в количестве 100-200% от абс. сух. лигнина. Обработку лигнина олеумом проводят в ре­акторе непрерывного действия 13 корытообразного типа, снаб­женным метальным механизмом. Олеум подается через разбрызгива­тель в количестве 180-200% (в пересчете на моногидрат) от абсолютно сухого лигнина.

В рез-те экзотермических р-ций, прот-щих при обработке лигнина олеумом, t реакционной смеси резко поднимается до 180-190°С. Продолж-сть пребы­вания массы в реакторе 10-12 мин при вращении винта со скоростью 8 мин. Выдерживание реакционной массы больше 12 мин приводит к снижению выхода коллактивита, а больше 30 мин - к падению обесцвечивающей способности.

На выходе из реактора температура коллактивитной массы 140-150°С. Реакционная масса выгружается по желобу в сбор­ник-мешалку 14 или непосредственно в кварцевый фильтр.

Избыток кислоты удаляется из коллактивитной массы пу­тем отмывки коллактивита обессоленной водой при ее рас­ходе 20-25 м3/т. Подготовка массы к отмывке осуществляется в сборнике-мешалке 14, куда предварительно подается вода из сборника 20 или разбавленная H2SO4 из сборника 19, отоб­ранная при отмывке предыдущей партии коллактивита. Сбор­ник 14 заполняют реакционной массой за 3-4 ч при работаю­щей мешалке. Образовавшаяся кислая коллактивитная суспен­зия центробежным насосом подается на кварцевый фильтр 17, куда предварительно подается 1 м3 обессоленной воды. Квар­цевый фильтр имеет ложное днище из винипласта с отвер­стиями диаметром 4 мм, на которое насыпан слой кварца тол­щиной 0,3 м. Кварц сверху покрыт решеткой из винипласта.

Перемеш-ие коллакт-ной суспензии осущ-ся воздухом, подаваемым под ложное днище. Фильтрация и отбор кислых промывных вод после отстаивания проводятся в те­чение 30 мин без подачи воздуха. Длительность фильтрации составляет 2-2,5 ч. Раствор кислоты собирается в сборни­ках 18 и 19. На оставшийся в кварцевом фильтре коллактивит подается следующая порция обессоленной воды, и цикл пере­мешивание- отстой - фильтрация повторяется. Отмывают кол­лактивит 9-12 раз до кислотности менее 0,2%. Кол-во отмытой H2S04 составляет 65-70% от загруженного в реак­тор. По окончании отмывки коллактивита фильтр наполняют обессоленной водой, перемешивают суспензию воздухом и спу­скают ее в сборник 21 через штуцер, расположенный выше слоя кварца. Оборот кварцевых фильтров осуществляется в те­чение 16-20 ч. Отработанная кислота из сборника 18 направ­ляется в ксилитный цех для регенерации ионообменных смол. Возможно ее использование и в гидролизном цехе.

Коллактивит в момент образования представляет собой кок-сообразную массу черного цвета, легко разрыхляемую и из­мельчаемую. С повышением степени измельчения коллактивита его осветляющая способность повышается. Размол коллакти­вита осуществляется на стержневой или шаровой мельнице 22. Размолотый коллактивит (до размера частиц около 2•1О-3 м) поступает в сборник 23, снабженный мешалкой. Коллактивит­ная суспензия концентрацией 15-20 % направляется на очи­стку пентозного гидролизата и ксилитного раствора.

2. Производсва ПАВ. Препарат получают на основе нитролигнина, который образуется при действии азотной кислоты. При этом протекают реакции нитрования и окисления. Окисление связано с потерей метоксильных и увеличением числа карбоксильных групп. Нитрование 5-8% азотной кислотой, Т=40-450С, ГМ=1:10, время 6 ч.

3. Производство игетана. Получают дополнительным окислением нитролигнина в слабощелочной среде. Нитролигнин влажностью 60% смешивают в шнеке реакторе с измельчённой кальценированной содой, подоваемой в количестве 30% от массы НЛ.

4. В медицине. Получение полуфепана. Лигнин просеивают, обрабатывают 1-1,5% Na OH, ГМ=2 в теч 2-3 ч. Удаляют лигногуминовые и смолистые вещества. Продукт отмывают водой от щёлочи, сушат, размалывают.

5. Окислительная диструкция с целью получения субстратов для получения дрожжей. Процесс основан на переводе лигнина в органические кислоты. Поцесс протекает при 180-220ºС в течении 4-6 ч, ГМ=12, NaOH=6-10%, окислительный агент-воздух.Окислит деструкция обеспечивает получение N-содержащего удобрения (аммонизиров Л) и оксидатов для дрожжевого пр-ва и для получения лигностимулирующего пролангированного действия. Его выход 60-70 % от исходного Л. Он хорош: - 10-12% органики, связанной с N в различ форме; - явл. высокоэффективным органоминеральным удобрением длительного действия