CC BY
28
УДК 684.4.05.
И. Б. Ефремов, М.Ю. Кишнякин, С. А. Кишнякина, Б. А. Ефремов, М. К. Герасимов, А. В. Шарафутдинова
ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
В ПРОИЗВОДСТВЕ ДУБИТЕЛЯ ИЗ ОТХОДОВ ДРЕВЕСИНЫ
Ключевые слова: переработка, отходы, древесина, экстракция, органические дубильные вещества, пульсация, вода, поры,
эффективность, экология.
Рассмотрена экологически чистая пульсационная технология и оборудование экстракции органических веществ из отходов лесоматериалов. Технологическая линия укомплектована экстрактором который реализует процесс периодического сжатия клетчатки, что повышает эффективность массопередачи, снижает его температуру и превращает отходы в удобрение. Установка в производстве мембранного фильтра вместо выпарного аппарата уменьшает потери сырья и энергии
Key words: recycling of industrial waste, wood, еxtraction, organic substances of oak, pulcation, hot water, porous, effect, ecology.
Are considered ecology clear technology the pulsation extraction processes and equipment of organic substances waste timber forest. The device realizes processes compression of celluloses and raises efficient of mass transfer lower temperature and turn the waste in fertilizer. A set up production the membrane filter instead the apparatus steam cup down loss of materials and energy
Актуальной задачей деревоперера-батывающей отрасли является разработка ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий переработки вторичных материальных ресурсов. Вывоз отходов переработки многих пород деревьев на поля сельскохозяйственных угодий в качестве удобрений исключён из за присутствия в них таннидов , отравляющих землю на несколько лет. К таким отходам относятся стружки и опилки дубовых и буковых пород деревьев, используемых в производстве паркета. Танниды являются основой дубильных веществ кожи в меховых и обувных производствах. Перевозка подобных отходов требует больших транспортных расходов и поэтому перерабатывают их вблизи лесотехнических производств.
Технология извлечения таннидов основана на выщелачивании их в батарее диффузоров из неподвижного слоя сырья водой при температуре 1000и повышенном давлении. Существенными недостатками диффузоров в этой технологии являются неравномерность обтекания твёрдых частиц жидкостью с образованием застойных зон, унос частиц сырья и значительное возрастание гидравлического сопротивления слоя при набухании сырья [1].
В этих аппаратах не используются природные физические свойства клеточного строения частиц древесины, а именно, её способность к деформации сжатия под действием отрицательных напряжений и полному восстановлению объёма за счёт упругости клетчатки при снятии воздействия. Для совершенствования технологии выщелачивания таннидов был использован пульсационный экстрактор, в конструкции которого указанные отрицательные явления отсутствуют [2]. Наблюдаемый эффект "губки" клеточной структуры сырья при смене знака импульса
давления газа ускоряет процесс извлечения целевого компонента растворителем [3], а равномерная структура пульсирующего потока
растворителя при отсутствии застойных зон в слое сырья позволила осуществить процесс при температуре 800 и атмосферном давлении. Модернизация диффузора в существующем производстве таннидов в экстрактор
пульсационного типа потребовала незначительных капитальных затрат. Для концентрирования полученного экстракта и отделения избытка воды использована мембранная установка
ультрафильтрации. Предложенная технология переработки вторичных видов сырья производства паркета была реализована в проекте института "Союзхимпромпроект" для предприятия "Диалог" г. Горячий Ключ, находящегося в сейсмически активном районе Краснодарского края.
На рисунке 1 представлена схема ресурсосберегающей технологии получения дубителя из отходов производства паркета. Производство включает несколько участков, укомплектованных нестандартным оборудова-нием [4]: транспортный - пневмотранспорт сырья, циклон- осадитель; подготовки импульса давления -пульсатором [5] и ресивером сжатого воздуха; приготовления растворителя с температурой 800 -бойлер; выщелачивания - экстрактор
пульсационный [6]; концентрирования экстракта таннидов - мембранная установка ультрафильтрации с емкостями для приёма дубителя 8 и фильтрата (вода) 9.
Извлечение таннидов из отходов древесины осуществляется следующим образом. Стружки и опилки пневмотранспортом 2 подают в циклон -осадитель 3, в котором происходит их отделение от транспортирующего воздуха.
Загрузка пульсационного экстрактора 1 осуществляется при поднятой тарелке экстрактора. С целью исключения всплытия на загруженное сырьё опускают тарелку и заливают нагретую до 800С воду. Воду нагревают в бойлере 6 острым паром.
Ci/pie
отходы va паля
"Vé"
IX]__________^Зу Китель
Рис. 1 - Схема ресурсосберегающей технологии получения дубителя из отходов производства паркета
Для создания пульсирующего движения воды в слое сырья, прижатого тарелкой, заполняют ресивер 5 сжатым воздухом и включают пульсатор 4 . Скорость вращения ротора пульсатора устанавливают равной 2 об./мин. Частота пульсации жидкости в слое составит 0,033гц.
Жидкость, находящаяся в коаксиальном цилиндре экстрактора, выдавливается газом в заполненную древесными отходами кольцевую часть аппарата, омывая их. При сбросе давления по закону сообщающихся сосудов растворитель с извлечёнными из сырья дубильными веществами возвращается в начальное положение ,омывая сырьё обратным потоком. Такое движение нагретой воды повторяется с заданной частотой.
По мере экстрагирования таннидов из древесины стружка и опилки пропитываются водой и разбухают. Порозность слоя уменьшается, гидравлическое сопротивление последнего возрастает.
Поплавок в коаксиальном цилиндре всплывает, перемещая турбину в коаксиальный цилиндр малого диаметра.
Турбина приобретает вращательное движение за счёт возросшей скорости газа.
Вал турбины приводит во вращение гайку механизма типа "домкрат", которая поднимает, посредством штанг, тарелку экстрактора и, тем самым, восстанавливает гидравлическое
сопротивление слоя сырья и расчётную скорость фильтрации растворителя.
Периодически проверяют концентрацию таннидов в растворителе и при достижении заданного значения, процесс экстракции
прекращают, а экстракт прокачивают через мембрану установки 7, ультрафильтрации ,отделяя воду до получения концентрированного дубителя. Воду накапливают в сборнике 9 и затем возвращают в технологический цикл, а дубитель собирают в ёмкости 8 и отправляют на расфасовку.
Процесс переработки отходов древесины паркетного производства по предложенной технологии позволяет извлечь танниды и получить дубитель для обработки кож мехового и обувного производств. Освобождённые от таннидов древесные стружка и опилки из экстрактора выгружают и применяют в качестве органического удобрения в сельском хозяйстве .
Использование пульсационного экстрактора вместо диффузоров позволило снизить температуру
процесса выщелачивания на 200, давление в аппарате до атмосферного значения.
Установка мембранного сгустителя экстракта таннидов, вместо выпарного аппарата, снизила энергетические затраты производства на 30%, а возврат воды в технологию обеспечил экономию сырьевых ресурсов на 15%.
Достигнутые результаты в производстве позволяют считать технологию ресурсосберегающей и экологически безопасной.
Литература
1. Р.Г.Сафин. Технологические процессы и оборудование дерево перерабатывающих производств. МГУЛ, Москва,2002,688с.
2. Патент РФ 2268767(2006)
3. И.Б.Ефремов, А.Н.Николаев, В.Ф.Шарафутдинов, Б.А.Ефремов, А.В.Шарафутдинова. Вестник Казан. технол. ун - та. 16,2.72 - 76(2013).
4. И.Б. Ефремов, М.Г. Кузнецов, А.Н. Николаев, М.К. Герасимов. Атлас нестандартного технологического оборудования винодельческих и ликёроводочных предприятий. КГТУ. Казань.2009.91с.
5. Авт. Свид. СССР №1303876 (1984)
6. И.Б.Ефремов, В.Ф.Шарафутдинов, А.Н.Николаев, Б.А.Ефремов, Л.К. Ахметшина, Л. К.Ахметшина Вестник Казан. технол. ун - та. 14,19.148 - 154(2011)
© И. Б. Ефремов - Магистрант каф. оборудования пищевых производств КНИТУ, ОПП - SRV @rambler.ru; М. Ю. Кишнякин - Магистрант той же кафедры, С. А. Кишнякина - Магистрант той же кафедры, Б. А. Ефремов - к.т.н., доцент той же кафедры, М. К. Герасимов - д.т.н., проф. каф. оборудования пищевых производств КНИТУ; А. В. Шарафутдинова к.т.н., доцент КГСАУ.
© I. B. Yefremov - magistrate of the department "Equipment for food production" - KNRTU, OPP - SRV @ rambler.ru; M. U. Kichnakin - magistrate of this department; C. A. Kichnakina - magistrate of this department; B. A. Yefremov - c.t.n., docent, of this department; M. K. Geracimov - d.t.n. ,professor of the department " Equipment for food production" KNRTU; A.V.Shrafutdinov - k.t.n., docent, KGASU.
