CC BY
0
УДК 547.992.3:67.02
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМОВАННОГО ГИДРОЛИЗНОГО
ЛИГНИНА
*
Ю. Я. Симкин , А. И. Лемешевский
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: simkinyurii51@mail.ru
Выявлены технологические особенности формованного лигнина, получаемого на промышленных грануляторах и прессах. При переработке лигниновых полигонов с участием этих процессов можно получать различные продукты, в том числе и авиационное топливо.
Ключевые слова: гидролизный лигнин, гранулирование, прессование, брикеты, формование.
TECHNOLOGICAL SPECIFICS OF MOLDED HYDROLYSED LIGNIN
Yu. Ya. Simkin*, A. I. Lemeshevsky
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: simkinyurii51@mail.ru
Technological specifics of molded lignin obtained with the aid of industrial granulators and briquetting presses are revealed. A variety of products including aviation fuel can be obtained during recycling lignin waste landfills using these processes.
Keywords: hydrolysed lignin, granulation, compression molding, briquettes, forming.
После прекращения существования гидролизной промышленности на территории России остались десятки полигонов, содержащих вывозимый в период деятельности гидролизных заводов технологический отход - гидролизный лигнин. Лигниновые полигоны занимают значительные полезные территории, наносят ощутимый вред окружающей среде, часто самовозгораются и нуждаются в постоянном наблюдении [1]. Вместе с тем, гидролизный лигнин принимая во внимание содержание в нём минеральных компонентов представляет для ряда отраслей промышленности сырье, которое можно использовать в получении восстановителей, сорбентов, твёрдых, жидких и газообразных топлив, пластмасс, органо-минеральных удобрений и других продуктов[2]. В большинстве технологий требуется применение такого сырья в окускованном виде, что предполагает формование обладающего высокой дисперсностью лигнина при его использовании из полигонов хранения. Лигнин, сформованный в гранулы или брикеты занимает меньший объем, удобен в обращении в операциях транспортирования, перегрузки и хранения и может без подготовки непосредственно применяться потребителем на своём производстве. В зависимости от технологических условий различных производств изменяются также требования к размерам формованного лигнина его плотности и прочности. Решающую роль в процессах окусковывания гидролизного лигнина играет его способность формоваться без использования специальных связующих веществ. С учётом содержания влаги в лигнине разработаны три основных способа его формования без других добавок: «влажное» и «полусухое» гранулирование и брикетирование лигнина [3].
Секция « Техносферная безопасность »
Гранулированный лигнин «влажного» формования использовался на опытном производстве активных углей Бирюсинского гидролизного завода [4]. Технология получения лигниновых гранул включала приготовление лигниновой пульпы, извлечение из нее отжимом на прессах ФПАКМ лигнина, его подсушку до содержании влаги 50-55 %, гранулирование на грануляторе ГФШ-200-2 и окончательную сушку гранул до 10-12 % влажности в барабанной сушилке. Полученные гранулы имеют оптимальные размеры 5-8 мм в длину при диаметре 3 мм, достаточную прочность для использования в процессах пиролиза и активации. Их меньшая в сравнении с другими способами формования плотность вполне обеспечивает проникновение во внутреннюю часть гранул газообразных активирующих агентов и улучшает, тем самым, условия получения активных углей. Стадия приготовления лигниновой пульпы, позволяет значительно снизить содержание минеральных компонентов в лигнине, а также значительно повышает качество получаемых активных углей. Вместе с тем, на начальной стадии сушки слабая механическая прочность поступающих гранул (прочность гранул увеличивается по мере продолжительности сушки) приводит к образованию лигниновой пыли, чему способствует также истираемость большой поверхности мелких гранул во вращающемся слое барабанной сушилки. Образование высоких концентраций сухой лигниновой пыли значительно увеличивает риск загораний и взрывов в сушилке и возникновение аварийных ситуаций. Также такая технология формования лигнина в сравнении с другими отличается большей сложностью и её применение более оправдано в получении активных углей.
«Полусухое» формование осуществляется на промышленных грануляторах с кольцевой матрицей типа ОГМ 1,5 и ДГ-1 при влажности гидролизного лигнина 30-35 %. Эти способы применяются в промышленных масштабах, а используемые в них проверенные долгой эксплуатацией технические решения процесса сушки лигнина значительно снижают риск загораний и взрывов, обеспечивая стабильную работу производства. Получаемые гранулы имеют размеры большие (диаметр 19,5 мм, длина 30-50 мм), чем при влажном формовании и обладают большей кажущейся плотностью 0,9-1,1 г/см3, прочность на сжатие составляет 3-5 кПа [3].
Брикетированный лигнин получают при его влажности 10-14 % на промышленных валковых и штемпельных прессах. За счет более высокого давления прессования 90-150 МПа в сравнении с давлением прессования при получении гранул «полусухого» формования - 5-10 МПа и гранул «влажного» формования - 1-2 МПа брикеты отличаются более высокой плотностью имеют более высокую механическую прочность на сжатие.
Применение гранул «полусухого» формования и лигниновых брикетов в процессах получения активных углей осложнено их большими размерами и кажущейся плотностью, что требует дополнительного измельчения получаемых из них углей перед активированием для проникновения активирующих агентов к внутренним слоям обрабатываемых материалов. Такие виды формованного лигнина с успехом могут использоваться в качестве малодымного твёрдого промышленного и бытового топлива, в получении углеродного восстановителя для металлургии и в химической промышленности, в газогенераторных процессах, в получении жидких топлив, используемых в том числе для авиационных двигателей, и в других направлениях. Существующие на основе этих способов технологии позволяют формовать лигнин с более крупными частицами. Сушка и сортировка лигнина в этих процессах сопровождается образованием минимального количества отходов, работа грануляторов и прессов отличается стабильностью, также исключено применение дорогостоящих и сложных в обслуживании прессов ФПАКМ.
Создание вблизи полигонов хранения гидролизного лигнина производств по получению из него продуктов различного формования способствует решению проблемы этих полигонов.
Библиографические ссылки
1. Болтовский В. С. Состав гидролизного лигнина из отвалов ОАО «Бобруйский завод биотехнологий» и рациональные направления его использования // Труды БГТУ «Химия, технология органических веществ и биотехнология», Минск, 2014, № 4, С. 105-108.
2. Спицын А. А., Черноморкина Д. В. Технология термохимической конверсии растительной биомассы в жидкие и твердые продукты // Тезисы докладов конф. «Химия и полная переработка биомассы леса» проходившей 14-18 июня в Санкт-Петербурге (Репино) / СПб.:2010 — С. 96-97.
3. Чудаков А. В. Промышленное использование лигнина. М., 1978. 386 с.
4. Освоение технологии производства активных углей из гидролизного лигнина на Бнрюсинском гидродизном заводе / Б. А. Цыганов, В.А. Рык, СЛ. Гпушанков и др. // Термическая переработка древесины и ее компонентов Тез. докл, конф. 1-3 июня 1988 г. -Красноярск, 1988. С. 65.
© Симкин Ю. Я, Лемешевский А. П., 2020
