Утилизация гидролизного лигнина.

В нашей стране образуется около 1,5 млн. т лигнина в год. Используется около 50%, остальное идет в отвал.

Характеристика лигнина:

- влажность 50-70 %;

Состав:

- 5-30% полисахаридов, 2-10 % моносахаридов, 2-10% неорганических веществ, 0,5-2% серной кислоты

- размеры частиц колеблются от 0,001 мм до 10 мм.

Методы утилизации лигнина

1.Брикетирование лигнина

Лигнин сначала подается во вращающийся сушильный барабан, где подсушивается до влажности 30-40 %, затем подается в трубу-сушилку, где подсушивается до влажности 15 %. В качестве теплоносителя используются топочные газы. Затем высушенный лигнин подвергается прессованию. Брикетированный лигнин используется как топливо, заменитель древесного угля в металлургии.

2. Гранулирование лигнина

Лигнин подсушивают до влажности 35-40% и формируют гранулы. Использование аналогичное брикетированному лигнину.

3. Получение лигнинной муки.

Лигнин сушат до влажности 10%, а затем измельчают. Используется как наполнитель резинотехнических изделий, пластмасс, линолеума и т.д.

4. Сжигание лигнина

Для использования в качестве топлива его необходимо подсушивать до влажности 35-40 %, либо вводить дополнительно высокоэнергетическое топливо. Применение лигнина в качестве топлива позволяет сэкономить до

30 % топлива. При этом ликвидируются затраты на вывоз лигнина в отвалы и на содержание отвалов.

5. Получение коллактивита.

Коллактивит – активный угль, получаемый в результате химической карбонизации лигнина при взаимодействии его с концентрированной серной кислотой или олеумом. При обработке концентрированной серной кислотой идут реакции деструкции и поликонденсации, образуется трехмерная сетка, котрая затем преобразуется в высококонденсированные ароматические структуры угля.

Технология получения коллактивита включает 4 стадии:

1. подготовка лигнина

2. обработка олеумом или серной кислотой

3. отмывка избытка серной кислоты

4. размол полученного коллактивита

Лигнин подсушивают на отстойных полях, а затем в сушилках при 450-500⁰С. Одновременно лигнин измельчается подвешенными цепями. Высушенный лигнин дозируется в реактор, туда же подается олеум (если влажность лигнина более17%) или концентрированная серная кислота (если влажность лигнина менее17%). Используется реактор непрерывного действия, корытообразного типа, снабженный мешалкой. Олеум или кислота подается через разбрызгиватель. В результате взаимодействия серной кислоты с лигнином температура увеличивается до 180-200⁰С. Время пребывания лигнина в реакторе 10-12 минут. На выходе из реактора температура коллактивитной суспензии составляет 140-150⁰С. Суспензию выгружают в сборник с мешалкой, заполненный обессоленной водой, сборник заполняется за 3-4 часа при работающей мешалке.

Затем полученную кислую коллактивитную суспензию подают на кварцевый фильтр.

Фильтр имеет следующую конструкцию: внизу насыпан слой кварца, который сверху и снизу закрыт решеткой из винипласта с диаметром отверстий 4 мм.

Фильтровальный цикл включает следующие операции:

1. Подача 1 м³ обессоленной воды;

2. подача кислой суспензии коллактивита при перемешивании воздухом, подаваемым снизу через слой кварца;

3. отстаивание и фильтрация через слой кварцевого песка без подачи воздуха. Фильтровальный цикл повторяется 9-12 раз. Отмывку проводят до остаточной кислотности 0,2%. Количество отмытой серной кислоты составляет 65-70% от загруженной в реактор. Отработанная кислота используется в гидролизном производстве.

По окончанию отмывки коллактивита, фильтр наполняют обессоленной водой, перемешивают воздухом и спускают суспензию в сборник через штуцер, расположенный выше слоя кварца.

После отмывки коллактивит доизмельчают до 20-30 микрон и в виде 15-20% суспензии коллактивит подается на очистку ксилитных растворов.

При взаимодействии лигнина с серной кислотой выделяются реакционные газы, которые содержат пары серной кислоты, SO₂, SO₃. Коцентрация SO₂ может достигать 15%. Очистку отходящих газов проводят в скруббере. Орошающей жидкостью служит 7-8% раствор соды. После очистки остаточная концентрация сернистого газа составляет 0,3%. Очищенные газы выбрасывают через трубу высотой 50 метров в атмосферу.

6. Получение полифепана

Лигнин сначала активируют путем обработки щелочью с концентрацией

1-1,5 % в течениие1 часа при температуре 60⁰С. Это позволяет провести очистку от смолистых веществ и получить более высокоразвитую поверхность.

Затем суспензия лигнина разбавляется питьевой водой и направляется на ФПАКМ на трехступенчатую отмывку. После этого оставшуюся щелочь нейтрализуют уксусной кислотой до рН5.

Затем суспензию отфильтровывают и проводят двухступенчатую промывку питьевой водой. После этого суспензия подается на измельчитель (размер частиц до0,5 мм), и затем на фильтр-пресс, где обезвоживается до влажности 55-65%.

Полифепан выпускается в виде порошка или гранул. Препарат имеет темно-коричневый цвет. Не имеет запаха и вкуса. Его выпуск составляет 60 т/г на ленинградском гидролизном заводе.