Lignin - šta je to? Lignin je hidrolitičan. Primjena hidrolitičkog lignina, svojstva

Hidrolizovani lignin - odlično visokokalorično gorivo i lako dostupna obnovljiva sirovina za proizvodnju gorivih peleta i briketa.

Trenutno je aktuelnost pitanja proizvodnje alternativnih izvora energije u stalnom porastu. Postoji niz razloga za to.

1. Tradicionalne energetske resurse - gas, ugalj, naftu - iz godine u godinu postaje sve teže vaditi, a to dovodi do stalnog povećanja njihove cijene. Kao što je poznato, pitanje cijene uvezenog plina je od posebnog značaja za Ukrajinu.

2. Rezerve tradicionalnih energetskih resursa se brzo iscrpljuju, što proizvodnju alternativnih izvora energije čini vrlo perspektivnim područjem poslovanja.

3. Proizvodnja alternativnih izvora energije stimulisana je od strane vlada svih razvijenih zemalja, uključujući i Ukrajinu.

Lignin Skladište lignina gori

Ligninski peleti Pini&Key ligninski briketi

Novi zakon O promicanju proizvodnje i korištenja bioloških goriva „Preduzeća koja proizvode biogoriva, uključujući gorive pelete i brikete, izuzeta su od oporezivanja dobiti do januara 2020. godine. Postoji i niz ekonomskih, ekoloških i društvenih preduslova koji doprinose širenju tržišta biogoriva općenito, a gorivi peleti i briketi u Posebno Ali mnogi privrednici koji su svoje napore i kapital usmjerili u ovaj perspektivni segment privrede naišli su na neočekivane probleme.

Glavna konkurencija u ovoj industriji ne leži u prodaji- s tim nema nikakvih problema i, u osnovi, svi proizvodi se otpremaju za izvoz u zemlje Evropske unije - i to u oblasti nabavke sirovina. Činjenica je da mnoga preduzeća koja imaju instaliranu opremu za briketiranje ili granulaciju biomase trenutno ne rade punim kapacitetom, a često i potpuno miruju zbog nedostatka sirovina. To je prvenstveno zbog sezonske dostupnosti određenih vrsta sirovina (ljuske suncokreta, slame, otpaci od žitarica, otpad od prerade kukuruza, druge vrste poljoprivrednih sirovina), pogrešnog izbora lokacije za postavljanje opreme (npr. udaljenost od potencijalni izvori sirovina), visoki logistički troškovi za isporuku repromaterijala, koji po pravilu ima vrlo malu nasipnu masu (npr. nasipna težina ljuske suncokreta je 100 kg/m3).

U takvoj situaciji, lignin je dobra alternativa poljoprivrednom otpadu kao sirovini, budući da su njegove rezerve dostupne u dovoljno velikim količinama bez obzira na sezonu prerade, lignin se zbog svojih odličnih vezivnih svojstava dobro podnosi granulaciji i briketiranju, a ima prilično velika nasipna težina (do 700 kg/m3), što ga čini isplativim za transport na znatne udaljenosti čak i ne u granuliranom obliku, ima dobru kalorijsku vrijednost uporedivu s ugljem, sa mnogo nižim sadržajem pepela i cijenom sirovina, lignin, je relativno niska. Zbog posebnih svojstava lignina, u tehnologiji njegove pripreme za dalju upotrebu, poseban značaj pridaje se pitanju sušenja lignina.

Ako razmotriti lignin sa fizičko-hemijske tačke gledišta, tada je u svom izvornom obliku ova tvar složena masa nalik piljevini, čiji sadržaj vlage doseže do sedamdeset posto. U stvari, lignin je jedinstveni kompleks tvari koji se sastoji od polisaharida, posebne grupe tvari koje pripadaju tzv. lignohuminom kompleksu, monosaharida, raznih mineralnih i organskih kiselina različite zasićenosti, kao i određenog dijela pepela. Hidrolizovani lignin je masa nalik piljevini sa sadržajem vlage od približno 55-70%. Po svom sastavu predstavlja kompleks supstanci, koji uključuje lignin same biljne ćelije, deo polisaharida, grupu supstanci lignohuminog kompleksa, mineralne i organske kiseline neisprane nakon hidrolize monosaharida, pepeo i druge supstance. Sadržaj samog lignina u ligninu kreće se od 40-88%, polisaharida od 13 do 45%, smolastih supstanci i lignohuminih kompleksnih supstanci od 5 do 19%, a elemenata pepela od 0,5 do 10%. Pepeo hidroliznog lignina je uglavnom aluvijalan. Hidrolitički lignin se odlikuje velikim volumenom pora koji se približava poroznosti drvenog uglja, visokom reaktivnošću u odnosu na tradicionalne redukcione agense i dvostruko većim sadržajem čvrstog ugljika u odnosu na drvo, koji dostiže 30%, odnosno skoro polovinu ugljika od drvenog uglja.

Hidrolitički lignin se odlikuje sposobnošću da se transformiše u viskoplastično stanje kada se primeni pritisak od oko 100 MPa. Ova okolnost je odredila jedno od perspektivnih područja za korištenje hidrolitičkog lignina u obliku briketiranog materijala. Utvrđeno je da su lignobriketi visokokalorično niskodimno gorivo za domaćinstvo, visokokvalitetno redukciono sredstvo u crnoj i obojenoj metalurgiji, zamjenjuje koks, polukoks i drveni ugalj, a mogu se koristiti i za proizvodnju ugalj kao što je drveni ugalj i ugljični sorbenti. To su pokazala istraživanja i eksperimentalni rad niza organizacija o briketirani hidrolitički lignin može biti vrijedna sirovina za metalurški, energetski i hemijski sektor nacionalne privrede zemlje, kao i kvalitetno komunalno gorivo.

Za implementaciju se mogu preporučiti tehnološki razvoji koji omogućavaju dobijanje sljedećih briketiranih ligno proizvoda:
- lignobriketi za zamjenu tradicionalnih ugljičnih metalurških reduktora i paušalnog punjenja u proizvodnji kristalnog silicija i ferolegura;
- niskodimni goriv lignobriketi;
- briketirani lignin ugalj umjesto drveta u hemijskoj industriji;
- ugljenični sorbenti iz lignobriketa za prečišćavanje industrijskih otpadnih voda i sorpciju teških i plemenitih metala;
- energetski briketi iz mješavine sa sijevima uglja.

Briketi od lignina su visokokvalitetno gorivo sa kalorijskom vrijednošću do 5500 kcal/kg i niskim sadržajem pepela. Kada sagore, briketi od lignina sagorevaju bezbojnim plamenom, a da pritom ne emituju dim. Gustina lignina je 1,25 - 1,4 g/cm3. Indeks loma je 1,6.

Hidrolizirani lignin ima kalorijsku vrijednost koja za apsolutno suvi lignin iznosi 5500-6500 kcal/kg za proizvod sa 18-25% sadržaja vlage, 4400-4800 kcal/kg za lignin sa 65% sadržaja vlage, 1500-1650 kcal za lignin sa sadržajem vlage većim od 65%. Prema svojim fizičko-hemijskim karakteristikama, lignin je trofazni polidisperzni sistem sa veličinama čestica u rasponu od nekoliko milimetara do mikrona ili manje. Istraživanja lignina dobijenih u raznim postrojenjima pokazala su da njihov sastav u prosjeku karakteriše sljedeći sadržaj frakcija: veličine veće od 250 mikrona - 54-80%, veličine manje od 250 mikrona - 17-46% i sa veličinom manjom od 1 mikrona - 0,2-4,3%. Po strukturi, čestica hidrolitičkog lignina nije gusto tijelo, već je razvijen sistem mikro- i makropora, čija je veličina unutrašnje površine određena vlažnošću (za vlažni lignin je 760-790 m2/g, a za suhi lignin samo 6 m2/g).

Kao što su pokazala dugogodišnja istraživanja i industrijska ispitivanja brojnih istraživačkih, obrazovnih i industrijskih preduzeća, iz hidrolitičkog lignina se mogu dobiti vrijedne vrste industrijskih proizvoda. Za energetski sektor, briketirano komunalno gorivo i gorivo za ložište može se proizvoditi od originalnog hidroliziranog lignina, a briketirano energetsko gorivo može se proizvoditi iz mješavine lignina sa sijevima za obogaćivanje uglja.

Proces sagorevanja lignina u tehnološkim pećima bez direktnog prenosa toplote ima značajne razlike u odnosu na peći parnih kotlova. Oni nemaju površinu za primanje snopa, pa je stoga, kako bi se izbjeglo trošenje pepela, potrebno pažljivo izračunati aerodinamičke načine procesa. Temperatura jezgre plamena, zbog nedostatka direktnog prijenosa topline, ispada višom i koncentrirana je u manjem volumenu nego u pećima parnih kotlova. Za spaljivanje lignina preporučljivo je koristiti peć na baklje Shershnevovog sistema, koja osigurava dovoljno visoku efikasnost za goriva s visokim stupnjem disperzije.

Lignin se može efikasno koristiti kao gorivo za sagorevanje u generatoru toplote kompleksa za sušenje za sušenje piljevine ili druge biomase u linijama za proizvodnju granulata goriva, peleta i gorivnih briketa. Pažljivo pripremljeno gorivo u prahu je blisko tekućem gorivu po stopi sagorevanja i potpunosti sagorevanja. Potpuno sagorijevanje u gorioniku osigurava se manjim omjerom viška zraka, a time i višom temperaturom. Prilikom izvođenja procesa sagorijevanja s malim viškom zraka osiguravaju se protueksplozivni radni uvjeti za kompleks za sušenje, što pozitivno razlikuje sušenje direktnom upotrebom dimnih plinova od metode sušenja zagrijanim zrakom.

Dakle, lignin je odlično, visokokalorično gorivo i lako dostupna obnovljiva sirovina za proizvodnju gorivih peleta i briketa.

Primena lignina u prahu.

Lignin u prahu je pogodan kao aktivni aditiv u asfaltnom betonu za puteve, kao i za dodavanje loživog ulja kada se koristi u energetici i metalurgiji. Hidrolizirani lignin, koji se koristi kao mineralni prah, omogućava:
1. Povećati kvalitet asfalt betona (čvrstoća - za 25%, vodootpornost - za 12%, otpornost na pucanje (lomljivost) - od -14°C do -25°C) kroz dodatnu modifikaciju naftnog bitumena.
2. Uštedite materijale za izgradnju puteva: a) naftni bitumen za 15-20%; b) mineralni kreč u prahu 100%.
3. Značajno poboljšati ekološku situaciju u zoni skladištenja otpada.
4. Vratiti plodna zemljišta koja su trenutno zauzeta deponijama.

Tako, provedene studije o upotrebi tehnološkog hidrolitičkog lignina (THL) u proizvodnji asfalt betona pokazuju da postoje mogućnosti da se značajno proširi sirovinska baza materijala za izgradnju savremenih puteva (republičkih, regionalnih i gradskih), a da se istovremeno poboljšanje kvaliteta njihovog premaza modifikacijom naftnog bitumena hidrolitičkim ligninom i potpunom zamjenom skupih mineralnih prahova.

Objavljeno 06.01.2010

Porijeklo i proizvodnja lignina

Lignin od lat. lignum- drvo, - složeni (mrežni) aromatični prirodni polimer koji je dio kopnenih biljaka, proizvod biosinteze. Nakon celuloze, lignin je najzastupljeniji polimer na zemlji i igra važnu ulogu u prirodnom ciklusu ugljika. Do pojave lignina došlo je tokom evolucije biljaka tokom prelaska iz vodenog u kopneni način života kako bi se osigurala krutost i stabilnost stabljika i debla (slično hitinu kod člankonožaca).

U engleskom i njemačkom jeziku lignin je lignin, rjeđe lignen ili lignin.

Kao što je poznato, biljno tkivo se sastoji uglavnom od celuloze, hemiceluloze i lignina. Drvo četinara sadrži 23-38% lignina, listopadno drvo 14-25%, a slama žitarica 12-20% po masi. Lignin se nalazi u ćelijskim zidovima i međućelijskom prostoru biljaka i drži celulozna vlakna zajedno.

Zajedno sa hemicelulozama određuje mehaničku čvrstoću stabala i stabljike. Lignin osigurava nepropusnost staničnih zidova (za vodu i hranjive tvari) i, zahvaljujući bojama koje sadrži, određuje boju lignificiranog tkiva.

Lignin je čvrsto fizički i hemijski ugrađen u strukturu biljnog tkiva, a njegovo efikasno izolovanje odatle industrijskim metodama predstavlja veoma složen inženjerski problem.

Uobičajeno je razlikovati protolignin, lignin sadržan u biljci u svom prirodnom obliku, i njegove tehničke oblike dobivene ekstrakcijom iz biljnog tkiva različitim fizičko-hemijskim metodama. Lignin se ne proizvodi posebno; on i njegovi hemijski modifikovani oblici su otpad iz biohemijske proizvodnje. Tokom fizičko-hemijske obrade biljnog tkiva, molekularna težina lignina se nekoliko puta smanjuje, a njegova hemijska aktivnost se povećava.

U industriji hidrolize dobija se prah tzv. hidrolitički lignin.

U proizvodnji pulpe nastaju oblici lignina rastvorljivi u vodi. Postoje dvije glavne tehnologije izrade pulpe, češća kraft (alkalna) pulpiranje i rjeđe korištena sulfitna (kiselina) pulpiranje.

Lignin dobijen u proizvodnji sulfata, tzv. sulfatni lignin se u velikoj mjeri koristi u elektranama tvornica celuloze.

U proizvodnji sulfita nastaju rastvori sulfitnih lignina (lignosulfonati), od kojih se neki akumuliraju u lignostažištima, a neki odlaze sa otpadnim vodama preduzeća u reke i jezera.

U engleskoj književnosti postoje i:

Lignin bez sumpora (hidrolitički lignin);

Sumporni lignin - sumporni lignin (tj. lignin iz proizvodnje celuloze).

Recikliranje lignina u ovom ili onom stepenu obavljaju preduzeća koja ga sami proizvode, ali su na tržištu prisutni i hidrolitički lignin, sulfatni lignin i lignosulfonati kao komercijalni proizvodi. Ne postoje međunarodni ili ruski standardi za tehničke lignine i oni se isporučuju prema različitim fabričkim specifikacijama.

Formula i hemijska svojstva lignina

U hemijskom smislu, lignin je uslovni i generalizirajući koncept. Kao što nema dva ista čoveka, tako ni dva lignina nisu ista.

U literaturi se nalazi nekoliko varijanti formule lignina.

Na slici je prikazan prikaz hemijske strukture lignina koji preporučuje Međunarodni institut za lignin (ILI - International Lgnin Institute).

Lignini dobijeni iz različitih biljaka značajno se međusobno razlikuju po hemijskom sastavu.

Molekula lignina je neograničeno velika i ima mnogo različitih funkcionalnih grupa.

Zajednička strukturna jedinica svih vrsta lignina je fenilpropan (C 9 H 10), a razlike su povezane sa različitim sadržajem funkcionalnih grupa.

U skladu sa savremenim saznanjima, lignin je složeni trodimenzionalni mrežni polimer aromatične prirode, koji nastaje polikondenzacijom nekoliko monolignola - cimetnih alkohola (parakumarin, koneferil, sinap), vidi formule.

U normalnim uslovima, lignin je slabo rastvorljiv u vodi i organskim rastvaračima. U hemijskim tehnologijama iu životnoj sredini, lignin može učestvovati u širokom spektru hemijskih reakcija i transformacija. Ima biološku aktivnost.

Lignin pokazuje plastična svojstva pri povišenom pritisku i temperaturi, posebno kada je vlažan.

Korištenje lignina u prirodi

Lignin se praktički ne apsorbira tijekom probave kod viših životinja; u prirodi su u njegovu preradu uključene razne gljive, insekti, gliste i bakterije. Glavnu ulogu u ovom procesu igraju basidiomycete gljive. To uključuje mnoge gljive koje žive na živim i mrtvim stablima, kao i gljive koje razgrađuju lišće. Među ligninolitičkim gljivama postoje jestive (medarica, bukovača, šampinjon).

Do razgradnje polimernog lignina dolazi pod uticajem enzima ekstracelularnih gljivica oksidoreduktaze. Ovi enzimi prvenstveno uključuju lininolitičke peroksidaze: lignin peroksidazu i Mn peroksidazu, kao i ekstracelularnu oksidazu – lakazu. Također, ligninolitički kompleks gljiva sadrži pomoćne enzime, prvenstveno za proizvodnju vodikovog peroksida za peroksidaze i farme aktivnog kisika. To uključuje enzime kao što su piranoza oksidaza, glukoza oksidaza, glioksal oksidaza, alkil aril oksidaza i celobioza dehidrogenaza.

Glavni proizvod razgradnje lignina u prirodi je humus. Razgradnja lignina u prirodnim uslovima nastaje u prisustvu drugih elemenata biljnog tkiva - celuloze i hemiceluloze.

Ekonomski značaj lignina

Svake godine svijet proizvede oko 70 miliona tona tehničkog lignina. Enciklopedije pišu da je lignin vrijedan izvor hemijskih sirovina. Nažalost, ove sirovine još nisu dostupne organizacijski, ekonomski i tehnički.

Na primjer, razgradnja lignina na jednostavnije kemijske spojeve (fenol, benzen, itd.) sa uporedivim kvalitetom rezultirajućih proizvoda skuplja je od njihove sinteze iz nafte ili plina. Prema Međunarodnom institutu za Lgnin, u svijetu se u industrijske, poljoprivredne i druge svrhe koristi najviše 2% tehničkih lignina. Ostatak se spaljuje u elektranama ili zakopava u groblje.

Teškoća industrijske prerade lignina uzrokovana je složenošću njegove prirode, multivarijantnosti strukturnih jedinica i veza između njih, kao i nestabilnošću ovog prirodnog polimera, koji nepovratno mijenja svoja svojstva kao rezultat kemijskih ili termičkih učinaka. Kao što je već navedeno, industrijski otpad ne sadrži prirodni protolignin, već u velikoj mjeri modificirane tvari koje sadrže lignin ili mješavine supstanci koje imaju veliku hemijsku i biološku aktivnost. Osim toga, one su kontaminirane drugim tvarima. Vjeruje se da život u blizini “ligno-skladišta” nije sasvim koristan. Imaju neugodno svojstvo spontanog izgaranja uz oslobađanje sumpora, dušika i drugih štetnih spojeva, a gašenje je izuzetno teško zbog njihove velike veličine i karakteristika procesa sagorijevanja. Na fotografiji lijevo je „lignostaža“, desno gori lignin.

Neke studije su zabilježile mutagenu aktivnost tehničkih lignina.

Dakle, u nacionalnom ekonomskom bilansu tehnički lignini i dalje predstavljaju značajnu negativnu vrijednost koja stalno raste.

Svojstva hidrolitičkog lignina

Hidrolitički lignin je amorfna praškasta tvar gustine 1,25-1,45 g/cm 3 od svijetlo krem do tamno smeđe boje sa specifičnim mirisom. Molekularna težina 5000-10000. Veličine čestica lignina kreću se od nekoliko milimetara do mikrona (ili manje). Sadržaj samog lignina u hidroliziranom ligninu kreće se od 40-88%, polisaharida koji se teško hidroliziraju od 13 do 45%, smolastih tvari i tvari lignohuminog kompleksa od 5 do 19%, a elemenata pepela - od 0,5 do 10% .

Sastav ligninskog pepela: Al 2 O 3 – 1%; SiO 2 – 93,4%; P 2 O 5 – 1,5%; CaO – 1,5%; Na2O – 0,3%; K 2 O – 0,3%; MgO – 0,3%; TiO 2 – 0,1%.

Lignin je netoksičan i ima dobar sorpcijski kapacitet.

U suhom obliku je vrlo zapaljiva tvar, au obliku spreja može biti opasna. Sadržaj čvrstog ugljenika do 30%. Kalorična vrijednost suhog lignina je 5500-6500 kcal/kg i približna je kalorijskoj vrijednosti standardnog goriva (7000 kcal/kg). Temperatura paljenja lignina je 195°C, temperatura samopaljenja je 425°C, a temperatura tinjanja je 185°C. Temperatura samopaljenja: ligninskog aerogela je 300°C, vazdušne suspenzije je 450°C; donja granica koncentracije širenja plamena 40 g/m 3 ; maksimalni pritisak eksplozije 710 kPa; maksimalna brzina porasta pritiska 35 MPa/s; minimalna energija paljenja 20 mJ; Minimalni sadržaj eksplozivnog kiseonika je 17%.

Neka područja primjene hidrolitičkog lignina:

Proizvodnja gorivnih briketa, uklj. pomiješan sa piljevinom, ugljenom i tresetnom prašinom;

Proizvodnja loživog gasa, uklj. s proizvodnjom električne energije u plinskim klipnim plinskim generatorima;

Gorivo za kotao;

Proizvodnja briketiranih redukcijskih sredstava za metale i silicij;

Proizvodnja ugljena, uključujući i aktivni;

Sorbenti za čišćenje gradskih i industrijskih otpadnih voda, sorbenti za izlivene naftne derivate, sorbenti za teške metale, tehnološki sorbenti;

Sorbenti za medicinske i veterinarske svrhe (“Polyphepan” itd.);

Sredstvo za napuhavanje u proizvodnji cigle i drugih keramičkih proizvoda (umjesto piljevine i drvnog brašna);

Sirovine za proizvodnju nitrolignina (reduktor viskoziteta za glinene otopine koje se koriste u bušenju bunara);

Punilo za plastiku i kompozitne materijale, vezivo za kompozitne materijale (“Arboform”, lignoplasti, itd.);

Priprema organskih i organsko-mineralnih gnojiva, strukturnih sredstava za prirodna i umjetna tla, herbicida za uzgoj određenih kultura (mahunarke);

Sirovine za proizvodnju fenola, octene i oksalne kiseline;

Dodatak asfalt betonu (priprema lignin-bitumenskih mješavina i sl.).

Lignosulfonati

Lignosulfonati su vodotopivi sulfonatni derivati lignina, nastali sulfitnom metodom delignifikacije drveta, a predstavljaju natrijumove soli lignosulfonskih kiselina sa primesom redukcionih i mineralnih supstanci.

Komercijalni lignosulfonati se dobijaju isparavanjem bezušećerenog sulfitnog lužnjaka i proizvode se u obliku tečnih i čvrstih koncentrata sulfitno-alkoholnih ostataka (molekulske mase od 200 do 60 hiljada i više), koji sadrže 50-90% suvog ostatka. Lignosulfonati imaju visoku površinsku aktivnost, što im omogućava upotrebu kao surfaktanata u raznim industrijama, Na primjer:

U hemijskoj industriji - kao stabilizator, disperzant, vezivo u proizvodnji briketiranih sredstava za zaštitu bilja;

U naftnoj industriji - u obliku reagensa za regulaciju svojstava tekućina za bušenje;

U ljevaonici - kao vezivni materijal za kalupljenje pijeska, aditivi neljepljivim bojama;

U proizvodnji betona i vatrostalnih materijala - kao plastifikator za mješavine;

U građevinarstvu za učvršćivanje materijala i tla niske čvrstoće, kao i za uklanjanje prašine sa putnih površina, kao emulgator u emulzijama za puteve;

U poljoprivredi i šumarstvu za tretman tla protiv erozije;

Kao sirovina za proizvodnju vanilina;

Aditiv za granuliranje prašnjavih materijala, sredstvo protiv zgrušavanja.

Sulfat lignin

To je otopina natrijevih soli koju karakterizira velika gustina i otpornost na kemikalije. Suvi sulfatni lignin je smeđi prah. Veličina čestica lignina varira u širokom rasponu od 10 (ili manje) mikrona do 5 mm. Sastoji se od pojedinačnih poroznih sfernih čestica i njihovih kompleksa sa specifičnom površinom do 20 m 2 /g.

Sulfatni lignin ima gustinu od 1300 kg/m3. Rastvorljiv je u vodenim rastvorima amonijaka i hidroksida alkalnih metala, kao i u dioksanu, etilen glikolu, piridinu, furfuralu i dimetil sulfoksidu.

Industrijski proizvedeni sulfatni lignin sadrži u prosjeku, %: pepela - 1,0-2,5, kiseline po sumpornoj kiselini - 0,1-0,3, tvari rastvorljivih u vodi - 9, smolastih tvari - 0,3-0,4, Klason lignina - oko 85. Lignin ima prilično konstantan funkcionalni sastav. Sumporni lignin sadrži sumpor, čiji je maseni sadržaj 2,0-2,5%, uključujući nevezani sumpor - 0,4-0,9%.

Termička obrada sulfatnog lignina uzrokuje njegovu razgradnju sa stvaranjem isparljivih tvari počevši od temperature od 190 o C.

Sulfatni lignin je klasifikovan kao praktično netoksičan proizvod; kada se koristi u obliku vlažne paste, ne stvara prašinu i ne predstavlja opasnost od požara.

Upute za korištenje sulfatnog lignina:

Sirovine za proizvodnju fenol-formaldehidnih smola i plastike;

Vezivo za papirne ploče, kartone, iverice i ploče od vlakana;

Aditiv - modifikator gume i lateksa;

Stabilizator kemijske pjene;

Plastifikator za beton, keramiku i vatrostalne proizvode;

Sirovine za proizvodnju aktivnih ugljika za posvjetljivanje kolaktivnog tipa.

Literatura o ligninu i njegovoj primjeni

Vrlo velika literatura posvećena je ligninu i tehničkim ligninima (desetine knjiga, stotine disertacija i hiljade članaka u časopisima) na svim glavnim jezicima. Mnogi od njih su dostupni i na internetu, pogledajte, na primjer, članak “Lignin” na Wikipediji.

Da biste stekli prvi utisak možete koristiti npr. Sljedeće knjige su dostupne na internetu:

Hemija lignina, F.E. Browns, D.A. Browns, M. Timber Industry, 1964;

Hemija drveta i celuloze V.M. Nikitin, A.V. Obolenskaya, V.P. Shchegolev M. Drvna industrija, 1978;

Prerada sulfatnih i sulfitnih tečnosti, ur. P.D. Bogomolov i S.A. Sapotnitsky, M. Drvna industrija, 1989;

Strukturni materijali od ligninskih supstanci, V.A. Arbuzov, M. Ekologija, 1991.

Bilješka. Postojeće tehnologije za preradu i delignifikaciju celuloznih sirovina povezane su sa velikim kapitalnim ulaganjima i nisu u potpunosti savršene sa stanovišta ekologije i drugih faktora. Naučnici su dugo tražili druge, efikasnije načine da organizuju celulozu i biohemijsku proizvodnju, ali do sada ovi razvoji nisu našli široku industrijsku primenu.

Mnogi kontradiktorni problemi razvoja biohemijske proizvodnje ogledaju se u kapi vode u problemu Bajkalske fabrike celuloze i papira, gde se vodila dugogodišnja borba za zatvaranje fabrike. Moguće je da će fabrika biti zatvorena. Naravno, mnogi stanovnici naše zemlje željeli bi živjeti na ekološki čistom mjestu kao što je regija Bajkal i piti istu čistu vodu kao iz Bajkalskog jezera. Nažalost, to je nemoguće i neće uskoro biti moguće, čak ni teoretski. U proteklih 100-150 godina razvijena teritorija naše zemlje, iz raznih razloga, zagađivala se brže nego što to dozvoljavaju njene sposobnosti samočišćenja. U određenoj mjeri, ovo je plaćanje za ekonomski napredak, a u određenoj mjeri plaćanje za neozbiljnost ili pohlepu lidera.

Nivo potrošnje i proizvodnje celuloze, papira i drugih biohemijskih proizvoda smatraju se najvažnijim pokazateljima razvoja privrede u celini velikih zemalja. Naravno, nisu biohemičari ti koji odlučujuće doprinose zagađenju prirode raznim otpadom i štetnim materijama, ali tamo gdje postoje velika biohemijska preduzeća, njihov doprinos zagađenju atmosfere i vodnih resursa može biti vrlo značajan.

Očigledno je da su čelnici šumskohemijske podindustrije decenijama prilično uspješni ucjenjivali državu, a čini se da se ta pojava nastavlja i danas. Taoci su, kao i uvek, radnici preduzeća, lokalni stanovnici i „naša mala braća“. Zatvaranje i prenamjena tvornice celuloze i papira u Priozersku već je donijelo primjetno poboljšanje ekologije jezera Ladoga, međutim, veliki broj stanovnika Priozerska do danas ostaje nezaposlen, a grad Priozersk je u depresivnom stanju.

Bilo bi pogrešno negirati mogućnost upotrebe lignina u industriji i poljoprivredi. Stotine naučnih organizacija širom sveta decenijama se bave istraživanjem i razvojem u oblasti korišćenja sveže ekstrahovanog i uskladištenog lignina. Mnogi od njih su već godinama uvedeni u industriju. Ovi radovi dobijaju dodatnu važnost u svjetlu povećanog interesa posljednjih godina za rješavanje ekoloških problema i za industrijsko korištenje cjelokupnog spektra biljnih resursa (biorafinerija).

Najvjerovatnije neće biti moguće riješiti probleme racionalnog razvoja biohemijske proizvodnje bez pažnje vlade, jer tržište nema glavu, a njegovi nervni čvorovi, poput onih kod kišne gliste, nalaze se u jednjaku. Što je, naime, još jednom dokazala „započeta 2008. ekonomska kriza. Nije bitno da li se to dogodilo uz pomoć njegove čuvene nevidljive ruke ili nekog drugog skrivenog člana.

Na sadašnjem nivou potrošnje šumskih resursa, faktor njihove pune upotrebe je fundamentalan. Od tri glavna područja prerade drveta: kao građevinski materijal, gorivo i izvor sirovina za hemijske proizvode, ovo drugo čini 13% svjetske sječe ili oko 2,6 milijardi m 3 . Ali od ove količine samo se komponente ugljikohidrata još uvijek efikasno koriste. Kao nusproizvod u proizvodnji sulfatne pulpe proizvodi se 40 miliona tona/godišnje lignina, 5 miliona tona/godišnje tehničkih lignosulfata (TSL – suha tvar sulfitnih tečnosti iz otpada od proizvodnje celuloze i papira) i 3,5 miliona tona/god. tehničkog hidrolitičkog lignina (THL) 65% vlažnosti se kvalifikovano koristi na samo 0,1%. U osnovi, ovi proizvodi, zvani otpad, se spaljuju ili odlažu na deponiju.

Istovremeno, kako se proizvodnja širi i otvaraju nove isparivačnice, prinos TSL može dostići 3,0 miliona tona godišnje, a u vezi sa razvojem proizvodnje hidroliznog kvasca, prinos TGL će se povećati u CGP pet- godišnji plan na 9-10 miliona tona/godišnje (vlažnost 65%). Treba imati na umu da su pri preradi drveta ovi otpadi aktivni narušatelji ekološke ravnoteže životne sredine, stoga je utvrđivanje načina reciklaže ligninskog otpada iz industrije celuloze i papira i hidrolize najvažniji nacionalni ekonomski zadatak. Prije svega, prilikom izrade smjernica za reciklažu treba uzeti u obzir prirodu ovih materijala koji sadrže ugljik, njihovu reaktivnost prema kisikovim i vodonik-ugljičnim kompleksima, te sposobnost stvaranja biološki aktivnih spojeva.

1.1. KARAKTERISTIKE PROIZVODNJE HIDROLIZE OTPADA

U postrojenjima za hidrolizu (HP), u procesu hemijske katalitičke prerade drvnog otpada (iver i piljevina) i poljoprivrednih sirovina (klipovi kukuruza, suncokretove i pirinčane ljuske, pamučne ljuske itd.), kao rezultat hidrolize, polisaharidi se pretvaraju u monosaharide - pentozu i heksozu:

1) pretvaranje heksosana u heksozu

2) pretvaranje pentozana u pentozu

Glavni proizvodi hidroliznih postrojenja, ovisno o smjeru prerade, su proteinski kvasac, etilni alkohol, furfural i njegovi derivati, ksilitol, polihidrični alkoholi i karbonati, što određuje profil biljaka. Istovremeno, prinos otpada dostiže 80% utrošenih sirovina.

Hidroliza biljnih sirovina vrši se u aparatima koji povremeno rade, perkolacijom 0,5-1,0% rastvora sumporne ili hlorovodonične kiseline kroz sloj drveta na temperaturi zasićene vodene pare od 180-185°C. Kiselinske otopine djeluju kao katalizatori procesa.

Drvo i poljoprivredni otpad bilo koje vrste mogu se koristiti u profilu kvasca, jer omjer šećera pentoze i heksoze nije bitan za sojeve kvasca. Na alkoholno-kvasnom profilu potrebno je prerađivati uglavnom masu četinarskog drveta, čijom hidrolizom nastaje više šećera heksoze, neophodnih za alkoholne sojeve kvasca pri fermentaciji u etilni alkohol. Za profile furfurol-kvasac i ksilitol-kvasac koristi se listopadno drvo i poljoprivredni otpad koji sadrži više šećera pentoze.

Treba napomenuti da je cjelokupna masa sirovina koje se koriste za hidrolizu kontaminirana zemljom i pijeskom tokom transporta i skladištenja na otvorenim površinama postrojenja civilne zaštite. Osim toga, superfosfat se isporučuje u aparate za hidrolizu, čija otopina se mora pripremiti izvan ovih aparata. Kao rezultat, povećava se sadržaj pepela u TGL-u, što pogoršava njegove komercijalne kvalitete.

U proizvodnji hidrolize nastaju sljedeći veliki otpad: THL, mulj, primarni kanalizacijski mulj akumuliran u primarnim taložnicima, višak aktivnog mulja koji nastaje nakon biološkog tretmana otpadnih voda i industrijske otpadne vode.

Prema podacima, za gasno postrojenje sa produktivnošću od 28 hiljada tona/godišnje stočnog kvasca, količina čvrstog otpada koja se stvara dnevno na osnovu aps. suha materija je približno (t): TGL-130, mulj - 80, primarni sediment - 12, višak aktivnog mulja - 16. Osim toga, formira se približno 25-30 hiljada m 3 /dan industrijske otpadne vode. THL je jedan od najvećih hidroliznih proizvodnih otpada i čini 30-40% mase prerađenih sirovina.

1.1.1. TGL struktura

THL je vrlo složena i ponekad nepredvidiva mješavina tvari iz hidrolitičke razgradnje biljnih ostataka. Uključuje dio sirovine koji se ne može hidrolizirati, sam lignin, dio teško hidrolizirajućih polisaharida, redukcijske tvari (monosaharidi, furfural), djelomično smole, voskove, masti, ostatke pepela, ostatke sumporne i organske kiseline, humusne materije, vlaga (do 70%). Granulometrijski sastav TGL uvelike varira. Sastav i svojstva THL variraju od kuvanja do kuvanja, pa je njegova analitička karakteristika prosječna statistička vrijednost. Prema VNIIGidrolizi, sadržaj pojedinih grupa tvari u TGL varira u sljedećim granicama (%):

Da bismo bolje razumjeli svojstva TGL-a, potrebno je proučiti hemiju i strukturu samog lignina, koji određuje mnoga mehanička svojstva drveta. Poslednjih godina veliki broj studija posvećen je proučavanju hemijske strukture prirodnog lignina, što je dovelo do značajnog napretka u ovoj oblasti.

Ćelijski zid biljnog tkiva je složen biohemijski kompleks koji se može smatrati nekom vrstom grafpolimera formiranog od celuloze, lignina, hemiceluloze i poliuronida. Koristeći savremene fizičke metode proučavanja ćelijske morfologije, ustanovljeno je da se radi o proizvodu aromatične strukture. Proučavajući mjesto stvaranja lignina u biljkama, Manskaya je pokazala da su prve faze lignifikacije moguće ne samo u kambiju, već iu bilo kojem meristematskom (sposobnom za podjelu) tkivu. Kao rezultat toga, lignifikacija u biljnom organizmu se odvija ne samo u ćelijskim zidovima, već iu kamenim ćelijama, sklerenhimskim vlaknima, kori, pluti itd.

IN
U svjetlu modernih ideja, lignin se ne može smatrati ustavno definiranim spojem koji nastaje kao rezultat polimerizacije uniformnih strukturnih jedinica. Prema Shorygini, lignin je mješavina ligninskih supstanci, kao što proteinske tvari postoje u prirodi. Nedavno se, prema Freudenbergovom prijedlogu, ligninske supstance nazivaju polignoli. Dakle, pod ligninom se podrazumijeva prirodni polimerni produkti nastali spontanom dehidrogenacijom polikondenzacije mono- i oligolignola (di-, tri-, tetra-, itd.). Tri glavna početna principa djeluju kao monolignoli: n-kumarni (/), koniferil (//), sinapski (///) derivati cimetovog alkohola:

U ovom procesu, makromolekula lignina nastaje kao rezultat kombinacije fenoksil radikala, slično drugim fenolnim prirodnim supstancama. Lignin nije homopolimer, već kopolimer, jer se formira od tri monomera, koji se razlikuju samo u prisustvu jedne ili dve metoksilne grupe.

Treba napomenuti da su prirodni lignini podložni značajnim promjenama čak i pod blagim kemijskim utjecajem, pa još nije pronađena metoda koja bi omogućila da se lignin potpuno izolira iz biljaka bez promjene njegove kemijske strukture.

Na osnovu eksperimenata proizvodnje umjetnog lignina enzimskom dehidrogenacijom koniferil alkohola, predložen je dijagram strukture smrekovog lignina. Ova struktura se smatra najuspješnijom od svih poznatih hipotetičkih struktura (slika 1-1). Naravno, ne može se smatrati pravom formulom lignina, međutim, uz njegovu pomoć možete razumjeti prirodu veza u makromolekuli lignina. Nedavno se koristi za simulaciju reakcija stvaranja lignina na kompjuteru. Osim toga, autori su pošli od općeprihvaćenih principa da je lignin trodimenzionalni polimer razgranate mreže koji sintetiziraju biljke. Smatralo se da je enzimski pokrenuta kombinacija fenola pokretačka snaga polimerizacije.

Detaljnu analizu savremenog shvatanja makromolekularne strukture lignina izvršio je J. A. Gravitis na Institutu za hemiju drveta Akademije nauka Letonske SSR. Zasnovan je na ideji lignina kao polimera razgranate mreže uronjenog u okolinu ugljikohidrata. Koristeći savremene istraživačke metode, autor ispituje strukturne nivoe koji utiču na topološku i supramolekularnu strukturu mrežnih polimera.

Zanimljivi podaci dobijeni su metodom elektronske spektroskopije za hemijsku analizu lignina. Na primjer, ova metoda je omogućila novu procjenu izvornih podataka o raspodjeli lignina u različitim analitičkim mjerljivim elementima drveta. Koristeći savremene istraživačke metode, kao i najnovije podatke o makromolekularnoj strukturi lignina, J. A. Gravitis je zajedno sa P. P. Erinsom kreirao model lignina prema kojem ima izraženo heterogeno umrežavanje.

Za kvantitativno karakterizaciju heterogenosti lignina može se koristiti tzv. fraktalna dimenzija. Po prvi put, lignin kao fraktalni volumen (objekt s frakcijskom dimenzijom) proučavao je V. G. Ozol-Kalnin. Oni su razmatrali model lignina po analogiji sa modelima agregacije čestica-klaster ili klaster-klastera. S obzirom da je lignin u ćelijskoj ljusci samo dio cjeline, makromolekularne komponente ljuske predstavljene su kao poluprožimajući mrežni sistem.

Dakle, istraživanja lignina korištenjem savremenih metoda fizike polimera omogućila su procjenu strukture lignina na nov način i značajno dopunili tradicionalne metode proučavanja ove složene prirodne tvari. Kompjutersko modeliranje lignina kombinovanjem svih najpouzdanijih podataka o strukturi ovog prirodnog polimera pokazalo je da se on već sastoji od 80 strukturnih jedinica umjesto 18 ranije pronađenih.

Rice. 1-1. Shema strukture lignina prema Freudenbergu

Prema Evilevichu, Raskin et al., prirodni lignin biljnog tkiva može se smatrati neuređenim polimerom izgrađenim od strukturnih elemenata kisikovih derivata fenilpropana, djelimično metoksilovanih ili nemetoksiliranih. Proizvodi koji čine lignin ujedinjeni su zajedničkim hemijskim karakteristikama, ali im u isto vreme nedostaju mnoge važne fizičke karakteristike svojstvene ustavno definisanoj supstanci.

1.1.2. Glavna svojstva TGL-a

Molekularna težina prirodnih lignina je relativno visoka i kreće se od nekoliko hiljada, ali niža od težine tehničkih lignina. Imaju prilično poroznu strukturu i razvijenu specifičnu površinu.

Na osnovu proučavanja hemijske prirode lignina, njegova sklonost kondenzaciji, za razliku od celuloze i hemiceluloze, objašnjava se prvenstveno prisustvom u njegovoj molekuli labilnih bočnih propan lanaca sa hidroksidom, etrom, aldehidom, ketonom, karboksilom i drugim funkcionalnim grupe, kao i prisustvo benzenskih prstenova reaktivnih fenolpropanskih strukturnih jedinica. Osim toga, funkcionalne grupe koje nastaju tokom razgradnje polimolekula, kao i prilikom otvaranja cikličkih struktura tipa pinorezinola i fenilkumarona, su reaktivne. Dakle, kako se zagrijava, uočava se gubitak termoplastičnosti lignina, što se objašnjava pojavom reakcija kondenzacije i prelaskom u nerastvorljivo stanje. Tačka topljenja lignina je u rasponu od 125-255°C i ovisi o molekularnoj težini i njihovom sadržaju vlage. Tako je tačka topljenja suvog dioksanskog lignina 130, a vlažnog - 50 °C.

Hidroliza drva se svodi na proces parnog kuhanja sirovina, prethodno navlaženih pri punjenju otopinom sumporne ili hlorovodonične kiseline. Tokom hidrolize dolazi do dubokih promjena u lignougljikohidratnom matriksu ćelijskih zidova drveta. Na 50-60°C, hemiceluloze će početi da omekšaju, a na 90-100°C, sam lignin će početi da omekšava i preći će u viskozno tekuće stanje.

Visokomolekularni lignin u vrućim otopinama sumporne kiseline se ne peptizira i nakon uklanjanja većine hidroliziranih ugljikohidrata perkolacijom se uklanja (puca) iz aparata. Pod utjecajem vrućih otopina sumporne kiseline uočavaju se pojave koalescencije globula lignina i stvaranje novih intramolekularnih veza ugljik-ugljik, uključujući i konjugirane, što komplicira i zgušnjava strukturu lignina u drvetu.

Čudakovljevi radovi pokazuju da se u procesu hidrolize prekidaju veze lignin-ugljikohidrat i uništava cjelokupna ligninska mreža. Zbog neiskorištenih funkcionalnih grupa dolazi do konverzije, formiraju se sekundarne aromatične strukture i kao rezultat toga reaktivnost lignina naglo opada.

TGL se značajno razlikuje od prirodnih i tehničkih lignina dobijenih tokom proizvodnje celuloze. Ima znatno manji sadržaj glavnih funkcionalnih grupa osim metoksi grupa koje su otporne na hidrolizu. Dakle, THL dobijen od četinarskog drveta sadrži sljedeće grupe (%): metoksi - 10-11, kiseli - 9-14, hidroksil - 6-8, karboksil - 5-6 i oko 3 - fenolni. THL je nerastvorljiv u alkalijama i polarnim rastvaračima; Za razliku od prirodnih, THL, kada se oksidira alkalnim permanganatima, stvara benzenpolikarboksilne kiseline. Ovo svojstvo THL-a je veoma važno kada se ocjenjuje kao sirovina za hemijsku preradu i upotrebu u nacionalnoj privredi.

TGL se razlikuje od ugljenih hidrata po visokom sadržaju ugljenika, koji se povećava tokom procesa kondenzacije. Njegov elementarni sastav uveliko varira. Praksa je utvrdila da ove fluktuacije više ovise o načinu i načinu vađenja nego o prirodi drveta (tablica 1.1).

Kao rezultat proučavanja funkcionalnih grupa i proučavanja produkata duboke oksidacije, rad daje shemu za konstrukciju THL fragmenta. (Sl. 1-2). Kako autor ističe, ova šema se može koristiti za predviđanje određenih pravaca obrade lignina, za objašnjenje formiranja sekundarnih struktura i akumulacije konjugiranih veza koje određuju prirodu radikala određene ESR metodom.

Tabela 1.1. Elementarni sastav THL-a iz brojnih hidroliznih postrojenja



Arkhangelsk biljka				Krasnojarsk fabrika
Fabrika u Bobrujsku				Kropotkinsky plant
Zaporožje postrojenje				Lenjingradski pogon
Kirovsky plant				Khorsky plant

U skladu sa gornjom shemom, može se predvidjeti da se prilikom karbonizacije TGL-a mogu dobiti različite vrste uglja. Lakom oksidacijom može se dobiti vanilin, a dubokom oksidacijom oksalna kiselina. Na osnovu kondenzovane strukture THL-a moguće je dobiti kinonske proizvode sa biostimulativnim svojstvima. Kao rezultat oksidativne modifikacije ili kopolimerizacije, THL se može pretvoriti u proizvode potrebne za poljoprivredu.

Na osnovu dijagrama moguće je predvidjeti mogućnost formiranja čvrstog monolitnog komada prilikom njegovog briketiranja zbog dodatnog umrežavanja pojedinačnih TGL fragmenata u slobodne funkcionalne grupe. Mokri THL se može smatrati trofaznim polidisperznim sistemom: čvrsta materija - voda - vazduh.

Disperznost THL uglavnom zavisi od frakcionog i botaničkog sastava prerađenih sirovina. Ona se kreće od nekoliko centimetara do nekoliko mikrometara. Više od 60% mase TGL-a predstavlja frakcija manja od 1 mm (tablica 1.2).

Rice. 1-2. Shema strukture hidrolitičkog lignina

Gustina TGL se kreće od 1,3,5-1,4 g/cm 3 . THL je hidrofilna tvar koja može bubriti u vodi i drugim rastvaračima na isti način kao celuloza i hemiceluloza. Specifičnu površinu drveta i njegovih komponenti u stanju bubrenja karakterišu sledeći podaci (m 2 /g): nativni lignin - 180-280, drvo - 215, lignin - 177, celuloza - 164, celulignin - 152.

Zbog svoje razvijene porozne strukture, TGL ima izražena sorpciona svojstva. Tako je zabilježena sposobnost THL-a da apsorbira pare organskih rastvarača, fenola itd. Ovo također određuje sklonost THL-a da se podvrgne procesima fizičke adsorpcije i bubrenja. Prema podacima, maksimalni stepen adsorpcije vodene pare pri zasićenju za osušeni THL iznosi 110-120 mg/g.

Tabela 1.2. Disperznost THL-a



Lenjingradski pogon
Fabrika u Bobrujsku
Krasnojarsk fabrika
Andijan plant
Shumerlinsky plant

Strukturna i mehanička svojstva TGL-a značajno zavise od njegovog sadržaja vlage, disperzije, vanjskog pritiska i drugih faktora. Pod utjecajem mehaničkih opterećenja dolazi do volumetrijskog zbijanja mase materijala, povećanja broja kontakata između čestica i, kao rezultat, jačanja njegovog strukturnog okvira. Najvažnija stvar u procesu TGL kalupovanja je njegova vlažnost, koja određuje pritisak presovanja. Tako pri granuliranju TGL-a u kalupima, gdje se razvija pritisak od oko 2,5-3,0 MPa, da bi se stvorila najtrajnija struktura granula, vlažnost bi trebala biti približno 50%, a kod briketiranja na presama visokog pritiska na 100-120 MPa , TGL treba da sadrži 10-18% vlage po radnoj masi.

Dakle, uzimajući u obzir fizička i mehanička svojstva TGL-a, kao polidisperznog višefaznog sistema sposobnog za strukturiranje pri određenom sadržaju vlage, pritisku pritiska i disperziji, moguće je odrediti tehnologiju njegove aglomeracije kako bi se dobili aglomerirani lignoproizvodi sa navedenim svojstva koja su potrebna potrošaču.

Prilikom dobijanja uglja iz aglomerisanog TGL-a treba voditi računa o prisutnosti gotove trodimenzionalne strukture, koja se može koristiti direktno prilikom mehaničkog presovanja i pod termičkim uticajem dograditi do duboko aromatizovane strukture uglja.

Kada se THL procjenjuje kao sirovina za hemijsku industriju, treba imati na umu sposobnost njegovog polimolekula da podliježe oksidativno-hidrolitičkoj degradaciji. Uprkos oštrom tretmanu kiselinom, THL sadrži značajan broj reaktivnih i esterifikovanih fenolnih i alifatskih hidroksidnih grupa i nesupstituisanih ugljenika jedinica fenilpropan lignina. S tim u vezi, lignin lako stupa u interakciju s elektrofilnim reagensima uz uvođenje dodatnih ionogenih grupa u molekulu, a također se podvrgava oksidativno-hidrolitičkom cijepanju u kiselim i alkalnim sredinama. Stoga, kako ističu autori, jedan od glavnih pravaca obrade THL-a treba da bude njegova modifikacija.

Osim toga, prisustvo u strukturi THL značajnog broja hidroksidnih i eterskih grupa određuje njegovu sposobnost da formira kelate sa formiranjem intramolekularnih vodikovih veza. Takvi proizvodi se mogu smatrati aktivnim kompozitima u proizvodnji polimera.

1.2. INDUSTRIJSKO ODLAGANJE TGL

Trenutno su identifikovana tri glavna pravca industrijske upotrebe TGL-a: u njihovom prirodnom obliku bez i nakon mehaničke obrade, kroz termičku i hemijsku obradu. Glavni dio hidroliziranog lignina se koristi kao gorivo za kotlove, što je krajnje neracionalno. Stoga će u nastavku biti dati najperspektivniji načini korištenja ove vrijedne sirovine za mnoge sektore nacionalne ekonomije.

1.2.1. Hemijska obrada TGL-a

Vrlo obećavajući smjer za upotrebu THL-a je onaj koji je povezan s njegovim kemijskim transformacijama. Posljednjih godina provedeno je veliko istraživanje i pilot rad na stvaranju tehnologije za hemijsku obradu lignina.

Budući da je THL prirodni polimer, glavna istraživanja su bila usmjerena na pronalaženje načina za njegovu modifikaciju kako bi se, bez razaranja, dobile vrijedne strukture koje su po sastavu i svojstvima slične grupama supstanci koje se mogu koristiti bez prethodnog odvajanja. To olakšava pronalaženje velikih potrošača proizvoda za uništavanje.

Među različitim metodama za uništavanje lignina, najjeftinija i najperspektivnija je njegova oksidacija, koja dovodi do kidanja C-O- i C-C veza i obogaćivanja novonastalih fragmenata funkcionalnim grupama koje sadrže kisik.

Značajna promjena u hemijskom sastavu lignina i davanje mu novih svojstava moguća je kroz njegovu kokondenzaciju sa različitim oligomer-polimerima, kao i pri proizvodnji polimera u prisustvu lignina kao supstrata. Ukazano je da takve metode modifikacije lignina omogućavaju stvaranje materijala s kontroliranim svojstvima.

Kombinacija svojstava polimera i elektrolita u ligninima otvara nove mogućnosti za ciljanu modifikaciju dobijanjem polielektrolitnih kompleksa, čime se povećava, na primjer, efikasnost djelovanja lignosulfonata na dispergirane sisteme (plastifikatori cementa, formirači strukture tla). Također se pokazalo da vlastita polifunkcionalnost lignina i uvođenje novih funkcionalnih grupa omogućavaju njegovu upotrebu ne kao pasivno punilo za polimerne mješavine, već kao aktivnu komponentu presnih prahova u proizvodnji plastike.

Od velikog su interesa studije o upotrebi lignina, uključujući i modificirane, kao komponenti polimernih kompozicija koje sadrže biološki aktivne tvari, na primjer, herbicide, insekticide, enzime itd.

Izbor smjera za hemijsku obradu THF-a treba odrediti uzimajući u obzir niz faktora. Prije svega, ekonomska efikasnost procesa, stabilnost i dostupnost reagenasa za modifikaciju lignina i njihova toksičnost. Istovremeno, proces bi trebao biti jednostavan sa stanovišta organiziranja tehnološke opreme, kao i usklađenosti sa zahtjevima životne sredine.

U industriji hidrolize, u pilot ili industrijskim uslovima, korišćene su tehnologije za hemijsku preradu lignina, kao što je proizvodnja nitrolignina, koloktivita (svetleći ugalj, amonijumove soli polikarboksilnih kiselina, lignostimulirajuća đubriva). Projektuju se šeme za proizvodnju demineralizatora i demulgatora ulja, stabilizatora za specijalna rastvora, sastojaka za kompozicije visokomolekularnih jedinjenja, sredstava za zaštitu bilja, sorbenata i dr.

Tehnologija proizvodnje nitrolignina - produkta nitracije i oksidacije THL sa 8-10% azotne kiseline na 40-50 °C - razvijena je u Institutu za organsku hemiju Akademije nauka SSSR.

Nitrolignin se koristi u industriji nafte i plina kao aktivni regulator strukturnih i mehaničkih svojstava glinenih otopina pri bušenju naftnih bušotina umjesto sintetičkih preparata kao što su PFLKh-1 i UshchR. Upotreba nitrolignina tokom bušenja može značajno smanjiti troškove alkalija, reagensa i tegova, poboljšati uslove rada bušača, a takođe postići značajan ekonomski efekat. Osim toga, nitrolignin se može koristiti kao sredstvo za štavljenje, punilo, isparivač i reduktor viskoziteta u cementnoj i građevinskoj industriji.

Postoje dvije metode za proizvodnju nitrolignina: suha i mokra. Mokrim metodom nitrolignin se dobija oksidacijom i nitracijom TGL sa nitro smešom koja sadrži 8-10% azotne i 2-4% sumporne kiseline. Prema suhoj, produktivnijoj metodi, TGL se tretira koncentriranom dušičnom kiselinom ili melanžom uz miješanje. Kvalitet proizvedenog proizvoda zadovoljava zahtjeve MRTU 59-11-69.

Da bi se poboljšala svojstva nitrolignina i dala mu se sposobnost rastvaranja u vodi, razvijena je i implementirana tehnologija za proizvodnju novog proizvoda - igetana. Ovaj proizvod je aktivni reduktor viskoziteta za glinene otopine, prikladniji je za korištenje, jer se može otopiti u vodi. Ovaj efekat se postiže dodatnom oksidacijom nitrolignina mešavinom alkalija i atmosferskog kiseonika. U tom slučaju dolazi do razaranja makromolekule nitrolignina i pojave novih ionogenih funkcionalnih grupa.

Tehnologija proizvodnje igetana sastoji se od miješanja nitrolignina sa sadržajem vlage ne većim od 60% u speck reaktoru sa sodom dostavljenom u količini od 30% u odnosu na originalni nitrolignin. Igetan se proizvodi u obliku paste sa prinosom od 97-98% nitrolignina.

Nitrolignin je međuproizvod za proizvodnju drugog surfaktanta - sunila. Ovaj proizvod nastaje sulfoniranjem nitrolignina sa natrijum hidrosulfitom pri pH = 8 tokom 6 sati na 85-93°C 1. At. U ovom slučaju se nitro grupe redukuju na amino grupe, a uvode se i sulfo grupe, čime se osigurava rastvorljivost sunila u vodi. Sunil nema značajne prednosti u odnosu na nitrolignin, mnogo je skuplji, pa je stoga njegova upotreba u industriji ograničena.

Primjer efikasne tehnologije bila bi proizvodnja kolaktivita, aktivnog adsorbenta koji je po svojim svojstvima sličan aktivnom ugljenu razreda B. Šema za proizvodnju kolaktivita prikazana je na Sl. 1-3.

R
je. 1-3. Tehnološka shema za proizvodnju kolaaktivita:

1– bunker; 2 – puž; 3 – dozator vage; 4 – reaktor; 5 – magnetni ventil; 6 – vremenski relej; 7 – štap za merenje oleuma; 8 – aparat sa mešalicom; 9 – pumpa; 10 – kvarcni filter; 11, 12, 14 – zbirke; 13 – kuglični mlin; 15 – filter.

TGL, osušen do 18-20% vlažnosti, ulazi u rezervoar 1, iz kojeg puž 2, preko dozirne skale 3, ulazi u reaktor 4. Oleum se ovde takođe napaja iz mernog rezervoara 7. Koristeći elektromagnetni ventil 5 i vreme releja 6, precizno dovod oleuma je regulisan u odnosu na apsolutno suvi lignin. Temperatura na početku reakcije raste na 180 – 190 °C. Iz reaktora 4, masa ulazi u aparat sa miješalicom 8, u kojoj se stvara jastuk od 40-45% sumporne kiseline iz kolekcije 11. Zatim se kisela suspenzija kolaaktivita pumpom 9 dovodi do kvarcnog filtera 10, gdje se proizvod ispere demineraliziranom vodom dok sadržaj kiseline u vodi za pranje ne bude 0,2%. Oprana suspenzija kolaktivita (20-25% suspendovana) se sakuplja u zbirku 12, odakle se pumpa 9 šalje na mlevenje u kuglični mlin 13 do veličine čestica od 10-100 mikrona, a zatim u zbirku 14. Gotova suspenzija se isporučuje u hidroliza ili radnja ksilitola, a po potrebi i za filter 15.

Colaktivite se proizvodi u obliku suspenzije ili paste koja sadrži 15-40% suhe tvari. Njegov prinos prema specifikacijama 59 – 80 – 75 je 70% masenog udjela THL-a. Glavni potrošač kolaktivita je industrija hidrolize, gdje se koristi za pročišćavanje ksiloznih sirupa, kao i u onim industrijama gdje je potrebno bistrenje proizvoda.

Hlorolignin i lignofenol-formaldehidne smole se takođe dobijaju hemijskom obradom THL-a. THL se ne samo lako nitrira, već se i lako klorira na 20 °C rastvorima hlora u CC1 4 i hlornoj vodi. U ovom slučaju, rezultirajući hlor-lignin sadrži do 30% hlora.

Klorlignin se s velikim uspjehom može koristiti kao zamjena za prirodna sredstva za štavljenje, kao adsorbens za ekstrakciju određenih rijetkih zemnih supstanci iz industrijskog otpada - otopina. Ova upotreba hlorolignina, pristupačnog i jeftinog reagensa, veoma je obećavajuća, budući da su tanini veoma oskudni i skupi.

Klorlignin se također može koristiti kao aktivni reduktor viskoziteta za bušaće tekućine koje se koriste za ispiranje bunara i poboljšanje stanja njihovih zidova. U odgovarajućim dozama, hlorolignin može zaštititi bušotine od koagulacije mineralnim solima. Ovo svojstvo ga čini veoma vrijednim reagensom pri bušenju u geološkim presjecima sa formacijskim vodama visoke mineralizacije. Može se koristiti i kao flotacijski reagens u praksi obogaćivanja tokom reverzne flotacije ruda teških metala. Osim toga, hlor-lignin daje biološku i vremensku otpornost tehničkim tkaninama.

Šema za proizvodnju hlorolignina prikazana je na Sl. 1-4.

Fig.1-4. Tehnološka shema za proizvodnju hlorignina:

1– reaktor; 2 – rotametar; 3 – bunker; 4 – puž; 5 – puč filter; 6 – bubnjevi od šperploče.

Proizvodnja lignofenol-formaldehidnih smola zasniva se na kondenzaciji TGL sa fenolom. Dobivena termoreaktivna smola je pogodna za proizvodnju prahova za presovanje u industriji plastike. Po svojim svojstvima podsjeća na fenol-formaldehidne smole tipa novolac. Da bi se stvrdnuo, uvodi se 14% heksagon; proces stvrdnjavanja se odvija na temperaturi od 160 ° C i završava nakon 60-75 ° C.

Formiranje novih grupa koje sadrže fenol kondenzacijom lignina sa fenolom objašnjava se otvaranjem cikličkih benzil eterskih strukturnih elemenata lignina. To potvrđuju rezultati istraživanja interakcije fenola s modelnim dimerom - dehidrodiizoeugenolom, kada dolazi do otvaranja kumaranskog prstena i formiranja fenolne grupe:

U prvom koraku nastaje kinon meditat A, koji dalje reagira s fenolom. Fenol se može dodati i u o i u - položaju, odnosno nastaju izomerni produkti.

Metodu za proizvodnju lignofenol-formaldehidnih smola razvili su Okun et al. U predloženom dvostepenom procesu u prisustvu kiselih katalizatora (TGL je zamijenio 30-40% fenola), prvo dolazi do kondenzacije fenola i lignina, a zatim kondenzacije nastalog fenola lignina i formaldehida. Za dobijanje novolačnih smola količina formaldehida mora biti manja od fenola. Općenito prihvaćeni omjeri fenol:formaldehid su 1,1:1 i 1,3:1.

Upotreba veće količine formaldehida od fenola u prisustvu kiselog katalizatora dovodi do stvaranja smole tipa resitol, koja nakon nekog vremena gubi sposobnost topljenja i rastvaranja.

Fizičko-hemijske karakteristike dobijenih smola ispunjavaju zahtjeve GOST-a za pulverbakelit.

Za ispitivanje utjecaja fenol-formaldehidnih smola na čvrstoću proizvoda od presa u prahu koji sadrže različite količine tehničkog lignina, proizvedeni su standardni dijelovi i podvrgnuti standardnim mehaničkim ispitivanjima (tablica 1.3). Praškovi za presovanje su bili sledećeg sastava (težinski delovi): novolačna smola - 50, drveno brašno - 50, metenamin - 14, oleinska kiselina - 3. Rezultati mehaničkih ispitivanja dati su u tabeli. 1.3.

Iz podataka u tabeli. 1.3 proizlazi da mehanička svojstva proučavanih lignofenol-formaldehidnih smola nisu inferiornija u odnosu na komercijalne smole, te se stoga mogu koristiti u proizvodnji konvencionalnih presa u prahu.

Tabela 1.3. Mehanička svojstva lignofenol-formaldehidnih smola

Vrsta lignina u smoli	Specifična udarna čvrstoća.	Vlačna čvrstoća, MPa		Trajnost nakon 24 sata, %
Vrsta lignina u smoli	Specifična udarna čvrstoća.	sa statičkim savijanjem	kada se komprimuje		u benzenu
Sumporna kiselina
Hlorovodonična kiselina
Alkalna
Fenol-formaldehidna smola br. 18

1.2.2. Primjena TGL-a kao punila

Kao što je već spomenuto, TGL se može koristiti kao punilo za plastiku umjesto tradicionalnih - drvno brašno, čađ itd. Za to komercijalni hidrolitički lignin mora imati sljedeća svojstva: sadržaj vlage do 10%, sadržaj pepela do 5% i imaju granulometrijsku uniformnost (veličina čestica oko 150 µm). Ligninsko brašno treba imati blago kiselu ili neutralnu reakciju. Glavna područja primjene ligninskog brašna: hemijska industrija (fenolne plastike), proizvodnja guma, gumenih proizvoda, građevinskih materijala (linoleum) itd.

Jedan od zahtjeva za ligninsko brašno je nizak sadržaj vlage. Postizanje takvog sadržaja vlage TGL-a prije finog mljevenja predstavlja određenu tehnološku poteškoću. Primamljivije je kombinirati sušenje sa mljevenjem. Međutim, ovaj složeni proces se ne isplati uvijek pri mljevenju visokovlažnih i plastičnih materijala. Trenutno je razvijena i koristi se metoda mlaznog sušenja i mljevenja TGL-a (sl. 1-5).

Rice. 1-5.Tehnološka shema za proizvodnju ligninskog brašna:

1, 13, 15 – bunkeri; 2 – trakasti transporter; 3 – magnetni hvatači; 4 – vibraciono sito; 5 – transporter za uklanjanje grubog lignina; 6 – transporter; 7 – pužni ulagač; 8 – komora za mešanje mlina sa parnim mlazom; 9 – separator; 10 – eksplozivni ventili; 11, 14 – cikloni; 12 – mokra perač; 16 – hranilica; 17 – jedinica pakovanja; 18 – vaga; 19 – magacin; 20 – pumpa za čišćenje; 21 – dimovod; 22 – duvaljka.

Vlažni lignin iz drenaže se nakon odvajanja dovodi u mlin protivstrujnog mlaza, gdje se s obje strane hvata strujama pregrijane pare na temperaturi od 400 °C i pritisku od 0,7 MPa. U komori za miješanje mlina, kada se tokovi lignina sudaraju, on se suši i drobi.

Prema eksperimentalnim podacima, stope potrošnje i troškovi energije za proizvodnju 1 tone ligninskog brašna sa sadržajem vlage od 10% su relativno mali i iznose: TGL (sadržaj vlage 65%) - 2,2 tone, pregrijana para - 10 GJ, snaga struja - 1,94 GJ, proizvodna voda – 25,2 m3.

Ligninsko brašno također zadovoljava standarde za drvno brašno u pogledu disperzije. Dakle, prilikom zamjene 30% drvnog brašna br. 180, 140 i 100 brašnom iz TGL-a u uzorcima razreda 01-010-86, oni su zadovoljili zahtjeve relevantnog GOST-a u pogledu fizičko-mehaničkih pokazatelja.

Prema NPO Karbolit, potražnja za ligninskim brašnom u zemlji u cjelini za upotrebu kao punila za fenole razreda 01-010-86 iznosi 20 hiljada tona sa godišnjim učinkom od nekoliko miliona rubalja. Međutim, upotreba metode parnog mlaza povezana je s poteškoćama u dovodu lignina u pužnog dodavača i brzim trošenjem mlaznica parnog mlaza.

U cilju poboljšanja metode i otklanjanja poteškoća, provedena su istraživanja i pilot eksperimenti na Irkutskom institutu za nacionalnu ekonomiju (IINH) i predložen je niz shema.

U prvoj shemi je predloženo da se izvrši direktno prosijavanje potrebne frakcije ligninskog brašna, čija količina, kao što je prikazano gore (vidi tabelu 1.2), sa veličinom čestica manjom od 0,2 mm iznosi 30 - 40%. Tehnološki dijagram (sl. 1-6) uključivao je sljedeće operacije. TGL je, nakon preliminarne selekcije frakcija većih od 10 mm, osušen do sadržaja vlage od 3-10%. Zatim je na situ 016 izdvojena klasa manja od 0,16 mm. Frakcija klase veća od 0,16 mm slana je ili na ponovno usitnjavanje i ponovo vraćena na sito sa sitom 0,16, ili na briketiranje ili sagorijevanje originalnog lignina u peći jedinice za sušenje.

Zatim je sakupljena mala klasa TGL-a dovođena kroz dozirni lijevak 5 za miješanje u kliznike 7, gdje se preko dozirnog spremnika 6 u određenom omjeru dopremala presa praha marke 03-010-02 (K-18-2). Proces plastifikacije - miješanja u trkačima 7 trajao je 20 minuta. Gotova presa iz lijevka 8 isporučena je za proizvodnju proizvoda. Testirane su tri kompozicije za štampu koje su uključivale sljedeće komponente:

Od ovih sastava izrađeni su standardni uzorci pod režimom presovanja bliskom onom koji je usvojen za izradu delova od tradicionalnih materijala: pritisak presovanja – 45,0 MPa, temperatura procesa – 160 °C, vreme držanja pod pritiskom – 1,0 min/mm. Zatim su dobijeni uzorci podvrgnuti standardnim ispitivanjima, čiji su rezultati dati u tabeli. 1.4.

Tabela 1.4. Rezultati ispitivanja uzoraka iz presnih sastava

Indeks	Sastav štampe	Uzorci iz presa praha 03-010-02
Indeks		fabrika	prema GOST 56-89-73
Maksimalna čvrstoća pri statičkom savijanju, MPa			Ne manje od 70,0
Skupljanje, °/o
Električna snaga, kV/mm			Ne manje od 13,0

Rice. 1-6. Tehnološka shema za dobijanje presnih kompozicija sa TGL:

1 – jedinica za sušenje; 2, 8 – bunkeri za lignin i presovni sastav; 3 – hranilica; 4 – urlik; 5, 6 – rezervoari za doziranje praha i lignina; 7 – trkači; 9 – pritisnite

Dodatkom TGL-a u prah za presu 03-010-02 u rezultujućoj kompoziciji prese može se smanjiti specifična potrošnja ostalih komponenti (tabela 1.5).

Tabela 1.5. Recepti presnog praha marke 03-010-02 i presnih sastava [% (tež.)]

Komponenta	Preša prah marke 03-010-02	Sastav štampe
Komponenta	Preša prah marke 03-010-02

Drvno brašno
Urotropin

Nigrosin
Kreč ili magnezijev oksid
Maziva
Hidrolizirani lignin sulfat (THL)

Značajno smanjenje specifične potrošnje tako skupih komponenti kao što su smola i drvno brašno zbog uvođenja TGL-a smanjuje ukupnu cijenu presnog materijala. Budući da se presa praha razreda 03-010-02 trenutno široko koristi za proizvodnju plastičnih proizvoda za upotrebu u domaćinstvu, smanjenje njegove cijene dramatično utječe na profitabilnost poduzeća.

Upotreba TGL-a proširuje sirovinsku bazu pres materijala i povećava ekonomsku efikasnost proizvodnje. Uz uštedu, kao što pokazuju proračuni pri uštedi od 50 rubalja po 1 toni presnih kompozicija koje sadrže 20% (tež.) TGL, ukupni ekonomski učinak na cjelokupni volumen proizvoda napravljenih od presa praha marke 03-010-02 bit će nekoliko miliona rubalja godišnje.

Druga shema, razvijena za proizvodnju ligninskog brašna, predviđa preliminarnu redukciju vlage u TGL-u dok se ne postigne lako pokretno (slobodno protočno) stanje lignina prije utovara u pužne transportere mlina na parni mlaz. Da bi se smanjili troškovi procesa sušenja, razvijen je i testiran elektroosmotski filter koji karakteriše istovremena izloženost dehidriranog materijala konstantnom električnom polju u režimu osmotskog efekta, mehaničkog pritiska i vakuuma.

Kao rezultat ispitivanja utvrđeni su optimalni parametri procesa: gustina struje u rasponu od 0,02–0,05 A/cm2, pritisak pritiska 1,0–1,5 MPa.U ovom režimu, brzina filtracije se povećava za 3-5 puta u odnosu na čisto mehaničkom dehidracijom, sadržaj vlage u TGL-u se smanjuje sa 75-65 na 45-35% (tež.). Utvrđeno je da je dehidracija vrućeg TGL-a, uzetog direktno iz pumpe nakon što je „pucan” iz aparata za hidrolizu, aktivnija od one ohlađenog TGL-a. Produktivnost filtera, u zavisnosti od uslova, iznosi 100-200 kg/(m2-h). Na osnovu ovih rezultata razvijeno je i izgrađeno pilot postrojenje koje je elektroosmotski filter transportnog tipa.

Provedeni testovi potvrdili su obećanje nove metode dehidracije. Efikasnost elektromehaničkog procesa je 2-3 puta veća od termičkog procesa sušenja lignina.

IINH je izvršio rad na pronalaženju efikasnijih termičkih metoda za sušenje TGL-a, koje se mogu koristiti kako u prvoj fazi sušenja lignina, na primjer, prije ubacivanja TGL-a u parni mlaz ili osovinski mlin, tako i u drugoj (konačnoj) Ovako je proučavan proces sušenja lignina u vrtložnoj komori koju je razvio Institut za fosilna goriva (IGI) i u vibracionoj sušari VNIIMT (VNII metalurške toplote).

R
je. 1-7. Hardverski dijagram dvostepenog pilot postrojenja za sušenje TGL-a:

1 – transporter; 2 – urlik; 3, 3a, 3b – pužni dodavači; 4, 4a – vrtložne komore prvog i drugog stepena; 5, 5a – pužnice perifernog toka; 6, 6a – pužnice centralnog toka; 7, 7a – cikloni prvog i drugog stepena; 8 – akumulatorski ciklon; 9 – ventilator na vrući gas; 10 – duvaljka; 11 – ložište; 12 – valjkasta presa

Po prvi put u praksi prerade TGL, zaposlenici Instituta za neorgansku hemiju i IGI, pod vodstvom P. Z. Shubeka, izveli su eksperimentalni rad na sušenju TGL na štandovima Moskovske fabrike koksa i plina. Kao rezultat eksperimentalnih studija razvijeni su tehnološki načini dubokog sušenja po jednostepenim i dvostepenim shemama i date su projektne preporuke za izgradnju pilot i industrijskih instalacija za sušenje TGL u vrtložnim komorama.

Dijagram dvostepene instalacije prikazan je na Sl. 1-7. Početni TGL iz transportera 1 kroz sito 2 se dovodi do pužnog dodavača 3 pomoću ripera, a odatle u prvu fazu sušenja u vrtložnu komoru 4, gdje se rashladno sredstvo koristi na temperaturi od 600-700 ° C. Završno sušenje TGL-a vrši se u komori 4a druge faze. Deo mešavine pare i gasa se upumpava u ventilator vrelog gasa 9 za recirkulaciju u peć 11, a deo se iz drugog stepena ciklona 7a, nakon naknadne obrade u bateriji ciklona 8, ispušta u atmosferu. Sakupljena ligninska prašina se dovodi na sagorevanje u peć 11, a osušeni lignin se na briketiranje u presu 12.

Stopa potrošnje lignina sa početnim sadržajem vlage od 65% za proizvodnju materijala za sušenje sa sadržajem vlage od 12%, uzimajući u obzir upotrebu ligninske prašine, iznosila je 2,8–3,0 t/t. Specifična potrošnja gasa za sušenje 1 kg početnog TGL-a na temperaturi rashladnog sredstva od 600°C je 2,8 m3/kg*, na 700°C - 2,3 m3/kg (volumen gasa je normalizovan na normalne uslove). Potrošnja osušene ligninske prašine sa kalorijskom vrijednošću od približno 23 MJ/kg i efikasnošću peći od 0,9 za dobivanje rashladnog sredstva iznosila je 0,114 kg/kg početnog lignina.

Provedene studije dizajna pokazale su da kada se koristi rashladno sredstvo na 700°C za instalaciju kapaciteta 2,3-2,7 t/h za sušenje pri 12% vlažnosti, vrtložne komore prečnika 0,675 m i dužine 3,5 m ( zajedno sa volutom) može se koristiti ). Približni kapitalni troškovi za izgradnju takvog postrojenja su 135 hiljada rubalja, a trošak sušenja je oko 3,5 rubalja/t materijala za sušenje. Sa povećanjem produktivnosti vrtložnih komora na 8, pa čak i do 16,6 t/h (za sušenje), njihov prečnik se uglavnom povećava na 1,2 - 1,5 m (pri 8 t/h) i na 1,8 - 2,0 m (na 16,6). t/h), a dužina komora ostaje konstantna i iznosiće 2,5 - 3,0 m uključujući puževe. Specifični kapitalni troškovi za izgradnju velikih industrijskih sušara ovog tipa će se smanjiti sa 7 na 5 - 4 rub./t materijala za sušenje, a troškovi sušenja na 2 rublja/t materijala za sušenje.

Tabela 1.6. Uporedni tehnološki pokazatelji vrtložnih komora

Parametar	Pneumatske sušare za plinske cijevi	Rudnička mlinska sušara	Vrtložne komore
Parametar	Pneumatske sušare za plinske cijevi	Rudnička mlinska sušara	klupa	iskusan asistent
Materijal
Vlažnost, %:
Inicijal
Krajnji
Produktivnost, t/h:
po originalnom proizvodu
isparenom vlagom
Glavne dimenzije, m:

Dužina ili visina
Specifični zapreminski napon na osnovu isparene vlage, kg/(m 3 *h)
Specifična potrošnja toplote, kJ/kg (kcal/kg) isparene vlage
Specifična potrošnja metala po 1 toni isparene vlage, t/h
Brzina rashladne tečnosti, m/s:
Na ulazu
Na izlazu
Specifični energetski intenzitet po 1 toni isparene vlage, kW/h
Način kretanja dimnih gasova	Otpušten		Pritisak
Specifični kapitalni troškovi po 1 toni tečnosti za sušenje, rub.
Trošak sušenja po 1 toni materijala za sušenje, rub.

Rice. 1-8. Shema klupe za vibraciono sušenje:

1 – ulagač diska; 2 – vibraciona sušara; 3 – gasovod; 4 – dimovod; 5 – instalacioni okvir; 6 – komora za sagorevanje.

U pogledu parametara sušenja, glavnih tehnoloških i tehničko-ekonomskih pokazatelja, vrtložne komore imaju jasnu prednost u odnosu na pneumatske gasne sušare i osovinske mlinove, što proizilazi iz uporednih podataka prikazanih u tabeli. 1.6.

IINH je, zajedno sa VNIIMT, sproveo istraživanje i stend test sušenja TGL u vibracionim sušarama, na osnovu kojih je projektovano postrojenje za proizvodnju 2 t/h suvog lignina. Ova instalacija ima prednosti u odnosu na gasne sušare u tome što eliminiše direktan kontakt fino dispergovanog visoko reaktivnog TGL-a sa rashladnom tečnošću.

Za istraživanje je korišteno pilot postrojenje (sl. 1-8) eksperimentalnog postrojenja VNIIMT, dizajnirano za visokotemperaturno sušenje različitih dispergiranih materijala koji se koriste u metalurškoj industriji.

Vibracioni sušač (sl. 1-9) izrađen je u obliku pravougaone osovine dimenzija 150x120 mm, u kojoj je postavljeno 180 cijevi prečnika 20 mm i debljine stijenke 1,5 mm u šahovskom obliku. Postoji 36 nivoa visine snopa cijevi, sa po tri cijevi u svakoj. Poprečni nagib cijevi je 80, uzdužni - 20 mm. Visina snopa cijevi je 1400 mm, površina vanjske površine grijanja jedne cijevi je 0,961 m2. Tijelo osovine i cijevi izrađeni su od legiranog čelika 1H18N9T.

Rice. 1-9. Vibracioni sušač:

1 – šaht za sušenje; 2 – opružni ovjes; 3 – vibrator.

Za uklanjanje pare koja nastaje tokom sušenja, dvije bočne stijenke osovine sušare su izrađene u obliku rešetki. Para se sakuplja u kolektorima koji se nalaze na vrhu sušare sa obe strane, a odatle se ispušta u atmosferu. Da bi se obezbijedila kontrolirana vibracija, koja ne samo da intenzivira proces, sprječava čestice da se slijepe i formiraju grudve, već i poveća prijenos topline sa zagrijane površine na sloj lignina, korišteni su mehanički vibratori pokretani DC elektromotorom. Kako bi se spriječio prijenos vibracija na instalacijski okvir, osovina je ovješena na četiri opruge.

Sredstvo za sušenje - dimni plinovi koji nastaju kada se prirodni plin sagorijeva u komori za sagorijevanje - prolazi unutar cijevi, čineći šest okretaja. Kretanje dimnih plinova i materijala odvija se prema unakrsnom protutočnom obrascu.

Vlažni lignin se ubacuje u rezervoar za sirovinu, zatim ulazi u vibrirajuću sušaru, gdje se zagrijava i suši. Osušeni TGL se šalje u zatvoreni prijemnik pomoću ulagača diskova sa podesivom brzinom rotacije. Za mjerenje temperature materijala, plinova i stijenki cijevi vibrirajuće sušare ugrađuju se hromel-alumel termoelementi. Pored toga, instalacija je opremljena kontrolno-mjernim instrumentima za mjerenje protoka vazduha, dimnih gasova, prirodnog gasa, vakuuma u vazdušnim i dimnim kanalima, kao i određivanje sastava gasova. Za mjerenje sadržaja vlage materijala koji prolazi kroz uređaj za istovar rudnika ugrađen je mjerač vlage Neutron-3.

U eksperimentima je korišten lignin sa početnim sadržajem vlage od 60-65%. Prosječna specifična produktivnost vibrirajuće sušare je 2 t/m3.

Odlučujući radni parametar tokom eksperimenata bila je temperatura dimnih gasova, koja je na ulazu u vibrirajuću sušaru varirala od 410 do 610°C. Kako su ispitivanja pokazala, pri tako relativno visokoj temperaturi grejnih gasova nije bilo odstupanja od normalnog rada sušare, niti slučajeva paljenja lignina. Temperatura dimnih gasova nakon sušara kretala se od 170 do 270°C, dok je konačna vlažnost lignina dostizala 22% pri temperaturi grejanja od 90-100°C. Na temelju rezultata eksperimenata određeni su termički tehnički parametri sušenja lignina u cjevastoj vibracijskoj sušari (tablica 1.7).

Zbog niske temperature dimnih gasova koji izlaze iz sušare, gubici toplote su mali i prosečno iznose 35,8%; dok je termička efikasnost 44,4%. Kao rezultat obrade eksperimentalnih podataka, izračunat je koeficijent prijenosa topline iz dimnih plinova na materijal. Bio je prilično visok i u prosjeku iznosio 47,22 W/(m2-°C). Intenzitet sušare za isparenu vlagu dostigao je u proseku 22 kg/(m2-h), odnosno 817 kg/(m3-h), što ukazuje na relativno visoku efikasnost njenog rada. Prilično visok konačni sadržaj vlage u ligninu (22%) je zbog male površine grijanja cijevi i nedovoljnog vremena zadržavanja lignina u šahtu za sušenje. Rezultati istraživanja su pokazali mogućnost upotrebe vibrirajuće sušare za dehidraciju lignina i omogućili da se dobiju početni podaci za projektiranje pilot postrojenja. Tako je VNII Energotsvetmet završio tehnički projekat rudničke vibracione sušare, čije su karakteristike navedene u nastavku:

Jedinična produktivnost za suvi lignin, 2

Sadržaj vlage lignina, %:

Inicijal 50-65

final 8-12

Potrošnja rashladne tečnosti - gas po normama, konvencionalno, 8000

Vakuum, Pa (mm vodeni stupac):

na ulazu u sušaru 147 (15)

na izlazu iz sušare 3430 (350)

Temperatura lignina prije istovara, °C 100

Amplituda vibracija, mm 0,3

Rad vibracija, Hz 20

U ovoj jedinici za sušenje proces se odvija prilično efikasno i gotovo bez gubitka lignina sa izduvnim gasovima. Istovremeno, nema potrebe za ciklonskim sistemom, obezbeđena je opasnost od požara i eksplozije na radu, kao i neophodni sanitarni i higijenski uslovi rada.

Tabela 1.7. Tehnički parametri TGL sušenja u vibracionoj sušari

Indeks
Indeks
Specifična potrošnja toplote, kJ/kg isparene vlage
Ukupni koeficijent prijenosa topline od dima do materijala, W/(m2-°C)
Potrošnja topline za zagrijavanje materijala i isparavanje vlage, kJ/kg
Uklanjanje vlage, kg/h
Napon za isparenu vlagu, kg/(m3-h):
jedinice zapremine sušara
jedinice površine

1.2.3. Primjena TGL u proizvodnji gume

Prisustvo aktivnih funkcionalnih grupa u tehničkom ligninu dovelo je do interesovanja za njega kao aktivnog punila.

Radovi raznih autora, posebno radnika Instituta za hemijsku tehnologiju Dnjepropetrovsk, pokazali su mogućnost upotrebe THL u visoko dispergovanom obliku, kao iu obliku THL preparata koji sadrže hlor i amino grupe. Prisustvo ovih grupa ima modificirajući učinak na svojstva gume na bazi gume. Najveća efikasnost je tipična za sisteme koji sadrže metilvinilpiridin i nitrilnu gumu i hlorolignin. Dakle, kada se koristi 5 težinskih udjela hlorignina, 100 tež., udjela gume SKS-25 MVP-5, modul pri istezanju od 300% raste za 17%, vlačna čvrstoća se povećava za 16% na 25°C i za 30% na 100° SO. Temperaturna otpornost gume i njena otpornost na ponovljene deformacije također se značajno povećava. Vulkanizati na bazi nitrilne gume SK.N-40, modificirani hloroligninom, superiorniji su u čvrstoći u odnosu na kontrolne uzorke.

Upotreba TGL brašna u formulacijama guma za trupove za automobilske gume u količini od 3-5 tež., udjela na 100 tež., udjela gume SK.I-3 omogućava povećanje njihovih resursa u odnosu na serijske za 10-15 %.

Također je proučavan utjecaj hidrolitičkog ligninskog brašna (HML) iz različitih industrija na svojstva gume za različite namjene. Utvrđeno je da, bez obzira na vrstu sirovine (drvo ili jednogodišnje bilje) i način prerade vlažnog grubog TGL u suvi praškasti proizvod, ligninsko brašno ispoljava isti modifikujući učinak na fizička i mehanička svojstva vulkanizeta i odgovara suvi visoko dispergovani sulfatni lignin.

Na osnovu opsežnih laboratorijskih i proizvodnih ispitivanja brašna, preporučuje se upotreba GLM-a u malim količinama (5-15 tež. dijelova, 100 tež. dijelova, udjela gume) u gumenim formulacijama za gume, gumene proizvode i donji dio cipela umjesto oskudnih i skupi sastojci (bijela čađ, vlaknasto punilo, lithopona, itd.).

Posebno je zanimljiva upotreba GLM-a u proizvodnji guma. Upotreba ligninskog brašna kao modifikacionog aditiva omogućava potpuno eliminisanje visoko deficitarne bele čađi tipa BS-120 iz formulacije gume okvira, pod uslovom da proizvod ispunjava razvijene tehničke zahteve [% (tež.)]: vlaga: vlaga. ne više od 5,0, pepeo ne više od 6; pH vodenog ekstrakta - ne manji od 3,0; ostatak od prosijavanja na situ 01 K nije veći od 0,02 (TU op. 59.022.32-85).

1.2.4. Primjena TGL-a u proizvodnji građevinskih materijala

U literaturi su opisana različita istraživanja o upotrebi TGL-a za proizvodnju građevinskih materijala (toplotna izolacija, krovni i obložni materijali, cigla, cement, ekspandirana glina itd.).

VNIIgidroliza je još 50-ih godina razvila tehnologiju za proizvodnju poroznih ploča koje sadrže do 55% TGL (na apsolutno suhoj osnovi) za toplinsku i zvučnu izolaciju vanjskih zidova, polučvrstih ploča za unutarnje žbukanje i tvrdih ploča za oblaganje zidova.

Provedeno je istraživanje termoizolacijskih svojstava materijala iz TGL-a i njegovih sastava s vezivnim tvarima kao što su portland cement, bijeli kašasti cement, gips i vapno. Predložena su tri načina korištenja TGL-a: kao dopunska toplinska izolacija, kao izolacija pod pritiskom i ligno-betonske konstrukcije. Predložen je maseni sastav za proizvodnju termoizolacionih proizvoda koji se sastoji od 35-60% TGL, 15-35% polimerne paste i 15-30% peska ekspandirane gline. Isti autori su predložili korištenje TGL-a za proizvodnju termoizolacijskog materijala na bazi bitumenskog veziva, na temelju činjenice da TGL sadrži veliki broj aktivnih kemijskih grupa koje lako stupaju u interakciju s bitumenom, stvarajući stabilne veze otporne na oksidaciju.

Istraživanja su provedena u području tehnologije proizvodnje kompozitnih presovanih materijala koristeći TGL kao aktivni dodatak piljevini i plastifikatoru, na primjer, za podne obloge. Takođe je razvijena metoda za proračun sastava kompozicija, koja omogućava kontrolu kvaliteta mešavina za presovanje. Utvrđeni su izgledi za korištenje TGL-a kao intenzifikatora za mljevenje klinkera u proizvodnji portland cementa. U tom slučaju lignin ima plastifikacijski učinak na cementni malter. Njegov dodatak ne smije biti veći od 0,4% (po apsolutno suhoj tvari). Zbog efekta uvlačenja zraka, TGL povećava otpornost cementa na smrzavanje. Široka praktična upotreba lignina u industriji cementa otežana je poteškoćama u transportu i doziranju vlažnog lignina u uređaje.

NYIMS (Minsk) je razvio tehnologiju za proizvodnju novog ekspandiranog glinenog materijala – agloporita, koji sadrži do 20% TGL u ukupnoj smeši. „Visoka disperzija, razvijena poroznost i unutrašnja površina TGL-a određuju njegovu ravnomernu distribuciju u punjenju, povećavaju njegovu propusnost gasa, povećanje brzine vertikalnog sinterovanja šarže i produktivnosti postrojenja za sinterovanje.

Na Lenjingradskoj šumarskoj akademiji po imenu. S. M. Kirov je proveo istraživanje o proizvodnji vatrootporne kompozitne ploče koja sadrži TGL. Uralski institut za šumarstvo proučavao je mogućnost upotrebe TGL-a kao dijela fenol-formaldehidnih veziva u proizvodnji ploča od iverice. Za dobivanje lignin fenol formaldehidnih veziva (LPF) korišten je TGL sa sadržajem vlage od 65%. Eksperimenti su pokazali da ploče na bazi LFF ispunjavaju zahtjeve standarda za P-3 iverice, te su superiorne u vodootpornosti u odnosu na najbolje strane uzorke.

1.2.5. Primjena TGL-a za proizvodnju antikorozivnih lijekova

Za potrebe nacionalne privrede potrebna je ogromna količina pretvarača rđe (PR), napravljenog od pristupačnih i jeftinih sirovina. Kao što su pokazala teorijske studije i praktično iskustvo, TGL može poslužiti kao takva sirovina. Teorijski preduvjet za stvaranje PR-a na bazi hidrolitičkog lignina je njegova sposobnost stvaranja kompleksnih spojeva s metalima, a posebno s oksidima željeza i njegovim spojevima. Svrhovitost sinteza koje se provode povezana je sa modifikacijom makromolekule lignina, što dovodi do povećanja broja aktivnih funkcionalnih grupa i olakšava uvođenje amino grupa.

Na bazi modifikovanog hidrolitičkog lignina razvijena su i proizvedena dva tipa pretvarača rđe: PRL - tečna kiselina i PPR - prah bazne prirode. Pretvarač rđe PRL-2, kada se nanese na metal, djeluje kao pretvarač ne samo rđe, već i tla na koje se nanose zaštitni premazi boja i lakova. Transformacija rđe u stabilne proizvode nerastvorljive u vodi odvija se za otprilike 24 sata.Dugotrajna ispitivanja su pokazala da je PRL-2 efikasan i isplativ agens u borbi protiv korozije. Ovi lekovi su našli široku primenu u različitim sektorima nacionalne privrede i tehnologije i uvedeni su u više od 40 preduzeća u zemlji. Ekonomski učinak njihove upotrebe, ovisno o složenosti metalne konstrukcije, iznosi 5-7 hiljada rubalja. po 1 toni leka.

1.2.6. Primjena TGL-a u proizvodnji medicinskih proizvoda.

Visoka sorpciona svojstva THL-a su odredila njegovu upotrebu u medicini. Još 40-ih godina, preparat lignina koji je nabavio Scholler pod nazivom Porlisan prošao je uspješna klinička ispitivanja u liječenju crijevnih bolesti.

U NPO "Gidrolizprom" poboljšana je tehnologija porlizana, stvoren je medicinski proizvod, kojem je nomenklaturna komisija Farmakološkog komiteta Ministarstva zdravlja SSSR-a dodijelila naziv polifepan. Ovaj lijek ima visok sorpcijski kapacitet u odnosu na bakterijske stanice i toksine koje luče, na osnovu čega je odobren za liječenje pacijenata sa bolestima gastrointestinalnog trakta, praćenim dispeptičkim poremećajima i općom toksičnošću. Dakle, 1 g lijeka adsorbira do 7,3 miliona bakterija Escherichia coli, 1,9 miliona bacila i 17,7 miliona embriona sličnih koleri. Proces proizvodnje polifepana zasniva se na alkalnoj obradi TGL-a u cilju njegovog prečišćavanja i povećanja njegovog kapaciteta. Na Institutu za hemiju drveta Akademije nauka Letonske SSR dobijeni su lekoviti preparati „bilignini“ na bazi TGL. Ne ponavljaju polifepan, jer adsorbuju žučne kiseline i bettolipoproteine. Lijekovi su dobijeni modifikacijom THL-a amonijakom i aminima. To je omogućilo povećanje njihove sposobnosti adsorpcije za 2 puta u odnosu na aktivnost izvorne tvari.

1.3. PRIMJENA TGL U POLJOPRIVREDI

Istraživanja su pokazala da produkti destrukcije lignina koji nastaju u tlu kao rezultat mikrobiološkog utjecaja ili se primjenjuju kao gnojiva imaju aktivnu fiziološku ulogu u metabolizmu biljaka i mikroorganizama. U prirodnim uvjetima opisani procesi se odvijaju malom brzinom, a čak i lignin iz biljnih ostataka počinje da se razgrađuje tek nakon godinu i po dana. Zbog toga hidrolitički lignin koji je podvrgnut visokotemperaturnoj kondenzaciji kiseline ima povećanu otpornost na ove efekte.

S tim u vezi, potrebno je izvršiti preliminarnu destrukciju lignina do tvari male molekularne težine, što je praćeno stvaranjem dodatnih hidroksilnih i karboksilnih grupa i pomoći će povećanju aktivnosti lignina kao gnojiva. Rad u ovom smjeru je vrlo obećavajući, jer će smanjiti vrijeme potrebno za humifikaciju i pretvoriti opterećujući industrijski otpad u vrijedan komercijalni proizvod, zatvarajući ciklus transformacija lignina u prirodi.

Trenutno su se pojavili sljedeći glavni pravci upotrebe lignina u poljoprivredi: u njegovom prirodnom obliku, kao komponenta komposta, u obliku proizvoda modifikacije ili proizvoda razaranja.

Dugi niz godina provode se opsežna ispitivanja hidroliziranog lignina u njegovom prirodnom obliku kao organskog đubriva, koja su pokazala da kada se primjenjuje od 7 do 30 t/ha (ovisno o vrsti tla) u jesenjem uzgoju, može dobiti određeni porast prinosa, koji, posebno, za pamuk iznosi 1,2-1,8 c/ha.

Pozitivno djelovanje lignina očituje se u poboljšanju fizičkih svojstava tla i uslova za razvoj saprofitnih gljiva, stvarajući labav površinski sloj koji osigurava normalnu izmjenu vode i zraka.

U mnogim slučajevima, lignin se može smatrati ne samo poroznim adsorbentom, već i supstancom koja je sposobna formirati složene spojeve s mnogim vrstama gnojiva. Ova svojstva su od posebnog značaja za zadržavanje jedinjenja azota u tlu, koja se brzo ispiru upotrebom konvencionalnih mineralnih đubriva.

Prema podacima, u mješavini THL-a sa amonijakom ili ureom, do 25% dušika je u obliku amonijum sulfata. Ostatak je, prema autorima, hemijski povezan sa ligninom. Kako se hidrolitički lignin razlaže u tlu, hemijski vezani azot prelazi u pristupačan oblik, čime se stvaraju uslovi za ujednačenu ishranu biljaka tokom vegetacije.

Gnojiva na bazi hidrolitičkog lignina mogu se pripremiti tretiranjem s kašom nakon kvasca. Time se postiže bistrenje kaše i obogaćivanje lignina ne samo organskim materijama, već i azotom, fosforom i kalijumom: (NPK) - 0,33%; P205 - 0,07%; K20 - 0,05%. Više godina provedena ispitivanja pokazala su da ova gnojiva po svom djelovanju nisu inferiorna tresetno-mineralnim amonijumskim gnojivima i mogu poslužiti kao dodatni izvor organskih tvari.

Prema N.V. Glushchenku, upotreba hidrolitičkog lignina pomiješanog s muljem iz postrojenja za hidrolizu u količini od 2,5 t/ha dala je povećanje prinosa za 20%.

Efikasnije je korišćenje organo-mineralnih đubriva dobijenih od delimično razloženog hidrolitičkog lignina pri kompostiranju sa mineralnim solima, stajskim đubrivom i azobakterom. Istovremeno se povećava rok važenja mineralnih đubriva i pozitivan efekat se manifestuje ne samo u godini primene, već iu narednih nekoliko godina. Prema Agrafuranu, lignocelulozna đubriva takođe produžavaju životni vek rastvorljivih đubriva.

BSSR već niz godina ispituje komposte na bazi hidrolitičkog lignina i raznih supstanci (fosforitno brašno, amonijum nitrat, kalijum hlorid) u omjerima koji zavise od zadataka. Nakon starenja 2-3 mjeseca. kompost se tretira vodenim rastvorom amonijaka i unosi u zemljište, čime se prinos krompira povećava za 84 c/ha i ozime raži za 4,2 c/ha u odnosu na prinos dobijen primenom jednake količine mineralnih đubriva. Kada se tretira sa 25% vodenim rastvorom amonijaka u hidrolitičkom ligninu, od 1,5 do 6,6% azota je hemijski vezano u amonijum, imin, amid i amin.

Uporedna istraživanja fizičkih svojstava kompleksno-mešovitih zrnastih organsko-mineralnih đubriva u poređenju sa granuliranim kompleksno-mešovitim trokomponentnim mineralnim đubrivima su pokazala da se na ilovačama, pod uticajem jednakih količina vode, 28% azota ispire iz prvi i 19,2% manje kalijum oksida nego iz drugog. Stoga je upotreba komposta koji koristi hidrolitički lignin efikasnija od upotrebe THL-a u njegovom čistom obliku.

Još veći učinak postignut je razgradnjom lignina gljivama bijele truleži prije dodavanja u tlo, kao i njegovo oksidativno uništavanje uz istovremeno obogaćivanje dušikom i mikroelementima. Posebno plodno se pokazalo korištenje amonijaka i njegovih derivata kao alkalnog sredstva u oksidativnoj razgradnji (destrukciji) lignina.

Od velikog interesa je razvoj novih metoda za proizvodnju derivata lignina koji sadrže azot u blažim uslovima. Niz istraživanja posvećeno je proizvodnji biološki aktivnih supstanci i gnojiva iz lignina korištenjem dušikovih oksida, dušične kiseline, kao i nitratnog ekstrakta iz fosforita kao oksidacijskog sredstva, nakon čega slijedi amonijak. Ovo rezultira đubrivom nalik humusu bogatom dušikom i fosforom. Kao rezultat duboke oksidacije hidrolitičkog lignina dušičnom kiselinom, dobivene su nove biološki aktivne tvari - kinon nitropolikarboksilne kiseline.

Razvijene su teorijske osnove oksidacije i proizvodnje i implementiran je u pilot industrijskim razmjerima tehnološki proces proizvodnje amonijumovih soli ovih kiselina i lignostimulirajućeg đubriva (LSU). Optimalne doze primjene su 100-400 kg/ha, ovisno o vrsti tla i usjeva. Dugogodišnji testovi su pokazali visoku efikasnost upotrebe LSU.

Iskustvo korištenja lignina u poljoprivredi pokazuje da se na njegovoj osnovi mogu dobiti gotovo sve vrste tvari koje se koriste za povećanje prinosa: gnojiva, stimulansi, fungicidi, strukture, komplekseri itd.

1.4. BRIKETIRANJE TGL

S razvojem industrije hidrolize, problem korištenja lignina postaje sve urgentniji. Nedostatak obimne prerade lignina može dovesti do usporavanja razvoja hidrolizne proizvodnje. Osim toga, značajno se povećavaju troškovi transporta lignina do deponija i njihovog održavanja.

Radovi brojnih autora pokazali su da je karakteristična karakteristika sposobnost lignina da se transformiše u viskoplastično stanje kada je izložen visokom pritisku - oko 100 MPa. Ova okolnost je doprinijela razvoju jednog od perspektivnih područja prerade TGL-a - briketiranja.

Istraživanje i pilot-industrijski razvoj koje provodi IINH. U tom slučaju se mogu dobiti sljedeći briketirani ligno proizvodi:

lignobriketi za zamjenu tradicionalnih ugljičnih metalurških reduktora i grudnog punjenja u proizvodnji kristalnog silicija i ferolegura;

Lignobriketi bez dima za gorivo;

briketirani lignin ugalj umjesto drveta u hemijskoj industriji;

ugljični sorbenti iz lignobriketa za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda i ekstrakciju teških i plemenitih metala;

energetski briketi od mješavine lignina sa sijevima uglja.

Poslednjih godina proizvedeno je oko 35 hiljada tona lignobriketa, koji su našli primenu u različitim oblastima crne i obojene metalurgije i preporučuju se za industrijsku proizvodnju u skladu sa TU 59-Sh-77. Nakon testiranja ovih briketa u Čeljabinskom elektrometalurškom kombinatu, preporučeni su kao ugljični reduktor za proizvodnju silicijumskih ferolegura.

Kao rezultat istraživanja u cilju poboljšanja procesa briketiranja, stvorena je kontinuirana visokotlačna valjkasta presa za briketiranje (sl. 1-10).

Instalacija uključuje samu presu 3 (sl. 1-11), vijak za presovanje sa pogonom 4, pogon 2 za presovne valjke, hidraulički sistem za presovanje valjaka sa hidrauličnim akumulatorom, električnu jedinicu sa tiristorskim ispravljačem i kontrolnu tablu.

Rice. 1-10. Visokotlačna valjkasta presa za briketiranje sa fleksibilnom kontrolom parametara presovanja:

1 – elektromotor pogona valjka; 2 – menjači; 3 – valjci za formiranje; 4 – pogon pužnog predpritiskača; 5 – transporter za brikete

Rice. 1-11. Dijagram valjkaste preše za briketiranje pod visokim pritiskom;

1 – bunker za lignin; 2 – puž-prepresor; 3 – pritisni valjci; 4 – transporter; 5–telo presa; b – hidraulična pumpa.

Posebnost prese je sposobnost fleksibilnog regulacije svih parametara presovanja, što joj omogućava da se koristi za briketiranje dispergiranih materijala sa širokim spektrom fizičkih i mehaničkih svojstava, na primjer, u radionicama za preradu otpada mikrobiološke i metalurške industrije, hemijska postrojenja i postrojenja za preradu uglja itd.

Glatka kontrola brzine deformacije prilikom sabijanja materijala tokom perioda presovanja je obezbeđena korišćenjem jednosmernog elektromotora / za pogon valjaka za formiranje čija se brzina reguliše sa kontrolne table.

Sličan elektromotor pokreće puž-prepresor 4, koji vam omogućava da dostavite različite količine materijala u ćelije za formiranje valjaka 3 i na taj način promijenite pritisak presovanja. Osim toga, ovaj parametar se reguliše promjenom sile pritiskanja valjaka pomoću hidrauličke pumpe 6 (vidi sliku 1-11). Pomoću hidrauličnog akumulatora možete razdvojiti rolne, što je posebno važno kada velike strane inkluzije uđu u briketirani materijal, što sprječava lomljenje prese.

Još jedna karakteristika koja olakšava rad prese je to što se gume za formiranje valjaka sklapaju iz zasebnih segmenata. Ćelije se melju na tim segmentima kako bi se formirali briketi, čija se veličina i oblik mogu odrediti na zahtjev potrošača. Ispod su tehničke karakteristike štampe:

Kapacitet briketa, m 3 /h
Ukupna sila pritiska. kN (tf)
Pritisak pritiska. MPa
Dimenzije rolne, mm:


Veličine briketa, mm	504025
Zapremina briketa, cm"1
Oblik briketa	"Talas", u obliku jajeta, u obliku jastuka
Brzina rotacije valjka, o/min
Maksimalna snaga elektromotora, kW:
roll drive
šraf drive
Specifična potrošnja električne energije, kWh/(m 3 h)
Ukupne dimenzije prese, mm	730037803400
Težina presa (bez elektromotora), t

Procijenjeni godišnji ekonomski učinak strukture, prema projektnom institutu, iznosit će 108.538 rubalja. u poređenju sa presom za briket treseta B-82-32.

1.4.2. TGL tehnologija briketiranja

Glavni parametri procesa briketiranja lignina kako bi se dobili jaki, bez veziva, sirovi i pirolizirani briketi uključuju pritisak presovanja i vlažnost lignina. Utvrđeno je da za THL određene vlažnosti postoji svoj optimalni pritisak, koji se povećava sa smanjenjem sadržaja vlage. Dakle, pri vlažnosti od 24% optimalni pritisak je 100 MPa, a pri vlažnosti od 15, 10 i 6% je 250, 350, 400 MPa, respektivno. Na sl. Na slikama 1-12 prikazana je ovisnost čvrstoće briketa o sadržaju vlage lignina pri različitim pritiscima presovanja. Kriva maksimalne čvrstoće (isprekidana linija) omogućava vam da lako odredite vrijednost pritiska koja odgovara datoj čvrstoći i odaberete sadržaj vlage lignina pri datom pritisku presovanja kako biste dobili najtrajnije brikete.

Utvrđeno je da brzina presovanja, distribucija veličine čestica, veličina i hemijski sastav materijala nemaju značajan uticaj na čvrstoću TGL briketa. Štaviše, uticaj ovih parametara se kompenzuje visokim pritiskom pritiska (oko 100 MPa), neophodnim za dobijanje trajnih briketa.

Svojstva briketiranja lignina jako zavise od temperature. Povećanjem temperature osušenog lignina i kalupa na 150°C poboljšavaju se plastična svojstva lignina, što omogućava dobijanje jakih i vodootpornih briketa bez pukotina pri znatno nižim pritiscima presovanja nego kod “hladnog” briketiranja. Također je utvrđeno da uvođenje inertnih rudnih aditiva ne mijenja prirodu funkcionalnih ovisnosti dobivenih briketiranjem samog lignina, već samo neznatno smanjuje pokazatelje apsolutne čvrstoće, što je u granicama tolerancije. Dakle, za dobijanje standardnih ligno-briketa optimalni su sledeći parametri TGL briketiranja: pritisak presovanja 75-100 MPa, vlažnost lignina 8-12%, njegova veličina do 5 mm, temperatura pečenja 700 °C za brikete od ligno-uglja i 350 °C za brikete punjenja, temperatura pečenja 2°C/min.

Rice. 1-12. Ovisnost čvrstoće lignobriketa o vlažnosti TGL-a:

1 – pritisak pritiska 450 MPa; 2 – isto, 350 MPa; 3 – isto. 250 MPa; 4 – isto, 150 MPa; 5 – isto, 100 MPa; 6 – isto, 50 MPa; 7 – isto, 25 MPa.

Rice. 1-13. Tehnološki dijagram TGL briketiranja u tresetnom preduzeću Mikhnevsky:

1 – bunker za sirovine; 2 – trakasti transporter; 3 – peć za dobijanje rashladnog sredstva; 4 – utovarni puž; 5 – utovarni rukavac; 6 – čekić drobilica; 7 – rudničko-mlinska sušara tipa MMT; 8, 9 – cikloni; 10 – rezervoar sušare; 11 – visokotlačna valjkasta presa; 12 – urlik; 13 – ventilator.

Mogućnost proizvodnje lignobriketa u industrijskim uslovima ispitana je na primjeru sumporne kiseline TGL i celulignina različitih preduzeća. Prva industrijska ispitivanja i eksperimenti izvedeni su pomoću visokotlačnih pečatnih i valjkastih presa.

Industrijska shema za briketiranje lignina (Sl. 1-13) uključivala je osovinsku sušaru MMT 7 sa kapacitetom suhog lignina od 2 t/h. Briketi su pravljeni samo od TGL-a i od punjenja uključujući TGL, kvarcni pijesak i koncentrat željezne rude. Tokom ispitivanja je utvrđeno da se odubin celulignin lakše briketi od sumporne kiseline THL. Tako je ugaona brzina rotacije pužnog pretpresivača i prešanih valjaka tokom briketiranja celulignina povećana za 2,5 puta; U isto vrijeme, čvrstoća briketa je bila u granicama normale.

U proizvodnji briketa korištena su dva oblika ćelija u zavojima. Korištenjem zamjenjivih segmenata dobijeni su briketi jajolikog i lećastog oblika. Poželjniji je drugi oblik briketa koji se dobija u presnim zavojima sa potočićima. Briketi su u ovom slučaju izdržljiviji i, uz isti način presovanja, stvara se manja količina nebriketiranih sitnica. Prednosti valjkastih presa u odnosu na pečatne preše su veća produktivnost, manja potrošnja metala i specifična potrošnja energije. Osim toga, oblik i veličina briketa proizvedenih na valjkastim presama najpotpunije zadovoljavaju zahtjeve tehnološke obrade.

Proizvodnja ligninskih briketa u industrijskim razmjerima organizirana je iu fabrikama tresetnih briketa. Provedena pilot ispitivanja omogućila su da se pređe na proizvodnju lignobriketa u industrijskoj mjeri u tresetnom poduzeću opremljenom sušaricom za mlin, pečatnim presama i drugom serijskom opremom, što je potvrdilo mogućnost briketiranja hidrolitičkog lignina u postrojenjima za proizvodnju tresetnih briketa. . U ovom slučaju nema potrebe za bilo kakvim izmenama tehnološke opreme instalirane u fabrici briketa treseta, kao ni za restrukturiranjem tehnološkog procesa. Dobijeni briketi odlikuju se visokim svojstvima čvrstoće - otpornost na habanje od 98% i otpornost na opadanje od 97%.

Rice. 1-14. Tehnološka shema za proizvodnju lignobriketa na GP Krasnodar:

1 – izraz; 2 – bubanj za sušenje; 3 – cev za sušenje; 4 – rezervoar za suvi lignin; 5 – peć za rashladno sredstvo; 6 – presa za brikete

Industrijska proizvodnja lignobriketa odvija se prema shemi prikazanoj na sl. 1-14. Sušenje lignina u prodavnici lignobriketa vrši se pomoću rashladnog sredstva dobivenog sagorijevanjem suhog lignina u peći Shershnev. Dimni gasovi koji izlaze iz peći na temperaturi od 1000-100°C hlade se u komori za mešanje atmosferskim vazduhom i delimično izduvnim gasovima koji ulaze u komoru kroz recirkulacioni gasovod. Početna temperatura sušenja je 500-600 °C, konačna temperatura sredstva za sušenje na izlazu iz sistema je 100-110 °C.

Sirovi lignin sa sadržajem vlage 65-70% suši se u dva stupnja u bubnju za sušenje 2 (prečnik bubnja 2,2 m, dužina 12 m) i u cevi za sušenje 3 (prečnik 650 mm, visina 25 m), gde se sušenje odvija do potrebna vlažnost (12-38%).

Nedostatak ovog tehnološkog postupka za sušenje lignina je velika termička inercija bubnja za sušenje.

Prilikom organizacije TGL briketiranja u postrojenjima za hidrolizu treba uzeti u obzir realne mogućnosti korištenja raspoloživog rashladnog sredstva za sušenje lignina. Na primjer, prisustvo prirodnog plina onemogućuje korištenje lignina za proizvodnju rashladne tekućine. Para visokog parametra dostupna u fabrikama omogućava upotrebu sušara sa parnim mlazom, a para niskih parametara omogućava upotrebu pneumatske parne sušare (sl. 1-15).

Rice. 1-15. Tehnološka shema za proizvodnju briketa od celulignina pomoću pneumatske parne sušare:

1 – trakasti transporter; 2, 5, 21 – bunkeri; 3– dozator; 4 – bubanj transporter; 6 – vijak; 7 – injektor; 8 – grejač; 9 – duvaljka; 10 – pneumatske sušare; 11 – ciklon; 12 – gasovod; 13 – aspirator; 14 – frižider; 15- cijev; 16 – dozator; 17 – rezervoar za skladištenje; 18 – vibrator; 19 – presa za briketiranje; 20 – transporter; 22 – kočija.

Najveća poteškoća u organizaciji TGL tehnologije briketiranja je činjenica da lignin iz sojeva karakterizira kontinuirano promjenjiva vlažnost u rasponu od 60 do 70%. S tim u vezi, za stabilno sušenje potrebno je koristiti, kako je iskustvo pokazalo, dvostepeno sušenje. Međutim, korištenje bubnja za sušenje velike inercije u prvoj fazi je pogrešno.

Trenutno je u upotrebi dvostepena TGL šema sušenja koja koristi prvu fazu sušare za cijevi, a drugu - rudničke mlin sušare (Sl. 1-16). Iskustvo posljednjih godina pokazalo je stabilnost rada takve sheme s proizvodnjom sušara sa 12-18% vlažnosti. Osim toga, cijev za sušenje osigurava stabilnu vlažnost sa varijabilnom vlažnošću početnog TGL-a i efikasno djeluje kao separator, gdje se lignin čisti od velikih stranih inkluzija koje propušta magnetna zamka.

1.4.3. Briketiranje TGL specijalnim aditivima za metalurgiju

Tehnološka šema za presovanje briketa punjenja za topljenje ferolegura (Sl. 1-17) je razvijena od strane IINH-a zajedno sa Dnjepropetrovskim metalurškim institutom, Harkovskim Giprostal institutom i Kuznjeckom fabrikom ferolegura.

Hidrolizovani lignin sa početnim sadržajem vlage od 65-67% istovaruje se iz rezervoara 1 pomoću dovoda 2 na trakasti transporter 3, koji ga isporučuje u sistem sušača vorteks komore tipa 4 i 5 (prva i druga faza) dizajna IGI ili na rudničko-mlinsku sušaru tipa MMT. Lignin, osušen do sadržaja vlage od 8-12%, ulazi u ciklon 6, gdje se taloži i ubacuje se putem dozatora 7 u rezervoar za miješanje 8.

Rice. 1-16. Tehnološki dijagram sekcije lignobriketa Državne tvornice Astrakhan:

1–tonka; 2–sušač cijevi; 3, 5 – cikloni: 4 – rudničko-mlinska sušara; 6 – magnetni separator; 7 – trakasti transporter; 8, 11 – posude za lignin; 9 – pužni ulagač; 10 – pužni transporter; 12 – valjkasta presa; 13 – dimovod; 14 – kapija; 15 – mokri perač; 16, 18 – trakasti transporteri; 17 – sito; 19 – bunker skladište.

Koncentrat pijeska i željezne rude (IOC) - rudne komponente punjenja - iz prijemnih kanti 9 sirovog pijeska i koncentrata željezne rude dovodnicima 10 se utovaruju u uređaje za sušenje 11, odakle se šalju na sita 12. Nakon prosijavanja, preko -proizvod sita se isporučuje za drobljenje na trkače 13, a fine frakcije - u bunkerima 14 suvi pesak i koncentrat željezne rude. Velike komponente zgnječene u klizačima također idu tamo. Istovar peska i koncentrata željezne rude iz bunkera, njihovo doziranje u zadatom omjeru i dovod u mikser vrši se dozirnim hranilicama 15. Šarža pripremljena u mikseru 8 ulazi u batch bunker 16 valjkastog briketa visokog pritiska. presa 17 sa pretpresom, gde se šarža briketira pod pritiskom od 100-120 MPa.

Rice. 1-17. Tehnološka shema za proizvodnju punjenih lignobriketa za topljenje ferolegura:

1, 7. 11–14, 16, 18, 20 – bunkeri; 2 – hranilica; 3 – trakasti transporter; 4 – magnetni separator; 5 – rudničko-mlinska sušara; c – ciklon; 8 – bubanj za sušenje; 9 – urlik; 10 – klizači za mlevenje; 15 - mikser; 17 – presa tipa “Volna”; 19 – vertikalna retorta koja neprekidno radi; 21 – električna peć.

Briketi se šalju kroz sito 18 do rezervoara za brikete 19. Sita se melju pomoću kliznika 20 i vraćaju nazad u mikser. Gotovi briketi iz rezervoara 19 šalju se u rudno-termalnu peć 21.

Usklađenost s potrebnim režimima pojedinih faza tehnološkog procesa osigurava proizvodnju izdržljivih briketa otpornih na toplinu koji mogu izdržati kompresiju veću od 7,5 MPa.

Zajedničko briketiranje aglomeriranih punjenja sa TGL značajno poboljšava proces i ekonomičnost proizvodnje ferolegura. Topljenje 75% ferosilicijuma u peći od 1200 kV-A pokazalo je da je ušteda energije iznosila 27,3%, a produktivnost peći povećana za 32,7% u poređenju sa postojećim performansama na tradicionalnom rasutom punjenju.

Briketi od lignona i briketirane rude lignina mogu se široko koristiti u topljenju ferolegura visokog silicijuma, silikokalcijuma i master legura sa aditivima rijetkih zemalja. To su potvrdila industrijska ispitivanja u različitim metalurškim procesima u vodećim preduzećima Ministarstva crne metalurgije SSSR-a, gdje je umjesto ugljičnih reduktora korišteno više od 30 hiljada tona lignobriketa.

Pri korištenju lignobriketa značajno se poboljšava proces električnog topljenja; uočava se samopražnjenje punjenja, produbljuje se ležište elektroda, širi se reakciona zona peći i eliminiše se ručno uvrtanje peći. Sve to ukazuje da lignobriketi djeluju kao visokokvalitetni riper-regenerator.

S obzirom na to da su lignobriketi, pored redukcionog agensa, i riperi, što je veoma važno u rudno-termalnoj preradi silicijuma, razvijena je tehnologija za proizvodnju kompleksnog ugljičnog redukcionog agensa briketiranjem TGL u mješavini sa petrolejskim sijevima. the IINH. Takav briketirani kompleksni redukcioni agens može također zamijeniti koks i drveni ugalj u topljenju ferosilicijuma s visokim sadržajem silicija.

Prednost ovog redukcionog agensa je u tome što se dodatkom petrolejskog koksa smanjuje sadržaj pepela na 1,0-1,5% i povećava sadržaj čvrstog ugljenika na 60-70%. Tako se bez upotrebe pirolize u lignobriketima postižu standardi drvenog uglja u pogledu pepela i ugljenika. Čvrstoća briketa, koju karakterizira specifična tlačna otpornost od 10-15 MPa, za red je veća od drvenog ugljena. Time se eliminira radno intenzivan termički rad i čuva sposobnost skupljanja briketa, što osigurava labavljenje vrha i samopražnjenje punjenja u reakcijsku zonu peći. Kao rezultat, poboljšavaju se tehnički i ekonomski pokazatelji rudno-termalnog procesa i povećava se kvalitet istopljenog metala. Dodatno, briketirani kompleksni redukcioni agens proširuje sirovinsku bazu ugljičnih reduktora u metalurgiji.

Takođe je prikazana mogućnost zamjene oskudnog i skupog drvenog uglja celuligninskim briketima u topljenju kristalnog silicijuma. Čak je i zamjena 25% drvenog uglja briketima otkrila velike izglede za korištenje ovog novog redukcionog sredstva. Osnovni pokazatelji rada peći kao što su produktivnost, potrošnja kvarcita i električne energije ostali su na istom nivou. Specifična potrošnja drvenog uglja i petroleja značajno je smanjena.

1.4.4. Proizvodnja lignouga

Tehnologija proizvodnje ligninskog uglja iz briketiranog hidrolitičkog lignina, koju je razvio Institut za neorgansku hemiju, uključuje sušenje, briketiranje TGL i pirolizu lignobriketa (sl. 1-18). Briketi od lignougljika zamjenjuju, kako pokazuju radovi Instituta za kemijsko inženjerstvo, akutno deficitarni drveni ugalj, a mogu se koristiti u crnoj i obojenoj metalurgiji u topljenju specijalnih čelika i kristalnog silicija, u proizvodnji ugljičnog disulfida i kao sirovina. ugalj za proizvodnju ugljičnih sorbenata.

Proizvodnja lignouglja iz briketa proširiće sirovinsku bazu za proizvodnju drvenog uglja, povezujući je sa hidrolizama uz cjelogodišnju opskrbu sirovinom. Osim toga, predložena preraspodjela će omogućiti dublju preradu drvnih sirovina, uz dodatno dobivanje vrijednih hemijskih proizvoda kao što su pirokatehin, visokokalorični plin, itd. iz pirolize briketa.

Rice. 1-18. Šema za proizvodnju uglja iz lignobriketa:

1 – ložište; 2 – sušenje; 3 – presa za briketiranje; 4 – prstenasta peć za pirolizu; 5 – bunker za ugalj.

Proizvodnja uglja i lignobriketa nije teška. Kako bi se proučili izgledi za korištenje peći za pirolizu različitih dizajna, termoliza briketa je provedena u različitim uvjetima: na visokim temperaturama do 900°C - u prstenastoj peći koju je dizajnirao Moskovski hemijsko-tehnološki institut i u komornoj peći na pilot postrojenje kuznjeckog ogranka VUKHIN; na prosječnoj temperaturi od 450 - 550 ° C - u industrijskim horizontalnim komornim pećima koje je dizajnirao Sverdlovlesprom proizvodno udruženje i u vertikalnoj eksperimentalnoj retorti TsNILHI (Centralni naučno-istraživački institut za šumarstvo).

U svim pilot-industrijskim eksperimentima ustanovljeno je da lignobriketi uspješno zamjenjuju tradicionalno izvorno gorivo – drvo. Štaviše, u svim slučajevima, tehnološki režim karakteriše stabilnost i povećana produktivnost. Kvaliteta lignobriketa bila je približna drvenom uglju od brezovog drveta.

U komornim pećima iu vertikalnoj retorti produktivnost je povećana za 2,0 - 2,5 puta. To se objašnjava činjenicom da je faza sušenja praktički isključena iz ciklusa pirolize, jer je sadržaj vlage u briketu 12-15% u odnosu na 60-65% za drvne sirovine. Osim toga, lignobriketi imaju veliku nasipnu masu.

Uz cijenu lignokarbonskih briketa od 120 rubalja, ekonomski efekat će biti 60 – 70 rubalja/t gotovog proizvoda. Samo jedno postrojenje za hidrolizu, sa prinosom lignina od 65% u količini od 120 hiljada tona, može proizvesti 40 hiljada tona uglja i dobiti, u zavisnosti od vrste proizvedenog uglja, od 2,8 do 4,0 miliona rubalja. ekonomski efekat godišnje.

U skladu sa blagim režimom pirolize, koji je moguć u svim ovim pećima, iz briketiranog lignina može se dobiti grudasti lignin koji ima visoku čvrstoću (otpornost na kompresiju do 10,0–13,0 MPa), poroznost (do 45–55%). , otpornost na toplinu (20 – 30 MPa na 800 °C) i visoku električnu otpornost. Prinos uglja prilikom pirolize lignobriketa je 40 - 45%, sadržaj čvrstog ugljenika je 85 - 90%, prinos smole je u prosjeku 14%, sadržaj fenola u smoli je 50 - 55% (pirokatehol - 14 - 16% ), izdašnost gasa je u proseku 15% pri toplotnoj vrednosti 20950 – 25140 kJ/m3. Sve to ukazuje na tehnološku efikasnost procesa - prinos ugljičnog materijala je prilično visok, smola može poslužiti kao sirovina za proizvodnju antioksidansa, a plinoviti i tekući proizvodi pirolize mogu poslužiti kao rashladno sredstvo za zagrijavanje briketa.

U tabeli U tabeli 1.8 prikazana su uporedna fizičko-hemijska svojstva piroliziranih lignobriketa, drvenog uglja i ugljenog koksa.

Tabela 1.8. Svojstva piroliziranih lignobriketa i drugih redukcijskih sredstava

Indikatori	Hidrolizni početni lignin (sirovini briketi)	Čvrsti produkti pirolize lignina			Ugalj	koksa LMK
Indikatori	Hidrolizni početni lignin (sirovini briketi)	Polukoks	Koks srednje temperature (650 0 C)	Koka-kola (880 0 C)	Ugalj	koksa LMK
Tehnička analiza, %:



Elementarni sastav, %:





Reaktivnost prema C0 2 (GOST 10089 – 62), ml/(g-s):

na 1050°S
Električna otpornost* za klasu 76-3 mm, Ohm* cm
Gustina, g/cm3
istinito
prividno
Poroznost, %
Ukupna zapremina pora, cm 3 /g
Čvrstoća konstrukcije po VUKHIN metodi, %
Hemijski sastav** pepela:

* Na P = 196 kPa.

** U brojniku - sadržaj oksida, %. Imenilac je isti na 100 kg ugljenika, kg

Poređenje karakteristika polukoksa i koksa dobijenog od lignina sa drvenim ugljem ukazuje na sličnost njihovih fizičko-hemijskih svojstava. Najbliže karakteristike su prosječni temperaturni prinos isparljivih tvari, sadržaj pepela i elementarni sastav (osim sumpora), reaktivnost i otpornost.

Prednost kokolignina je njegova povećana strukturna čvrstoća (41-45%), dok je niska mehanička čvrstoća jedan od glavnih nedostataka drvenog uglja kao ugljičnog redukcionog sredstva.

Rice. 1-19. Shema za proizvodnju koksa iz hidrolitičkog lignina:

1, 6, 11 – bunkeri; 2 – hranilica; 3 – transporter; 4 – vrtložna komora; 5 – ciklon; 7 – valjkasta presa; 8 – urlik; 9 – peć za polukoksiranje; 10 – prstenasta peć; 12 – transporter za hlađenje; 13 – kočija.

Kao rezultat istraživanja razvijena je osnovna shema za proizvodnju koksa iz hidrolitičkog lignina (sl. 1-19). Vlažni lignin (60–70%) iz rezervoara 1 dovodom 2 i transporterom 3 sa magnetnim separatorom se dovodi u osovinsko-mlinsku sušaru ili vorteks komoru 4, gde se suši do sadržaja vlage od 10–20%, a zatim taloži se u ciklonu 5. Iz rezervoara 6 suvi lignin na 40–60 °C se šalje na briketiranje u visokotlačnu valjkastu presu 7 sa pretpresom. Gotovi briketi se šalju na sito 8. Prolivene, mrvice i polomljeni briketi se transporterom vraćaju u rezervoar 6.

Sirovi briketi se šalju u kontinuirano radnu peć (vertikalna retorta, polukoksna peć 9 ili prstenasta peć 10), gdje se zagrijavaju na zadani način. Nakon toga, briketi se podvrgavaju suvom gašenju u rezervoaru 11, odakle se transportnom trakom za hlađenje 12 u vagonu 13 šalju do potrošača.

Metalurška podobnost lignougljičnih briketa procijenjena je u procesu topljenja ferosilicijuma iz grudnog punjenja, a u kojem se umjesto metalurškog koksa koristio ligninski ugalj. Zapaženo je primjetno poboljšanje performansi vrha peći. Promjer radne površine peći se povećao (za 50 - 70 mm), a njena plinopropusnost je značajno povećana. Naboj se lako složio, trenutno opterećenje je bilo ujednačenije.

Uporedna analiza eksperimentalnog topljenja ferolegura korištenjem sirovih i koksiranih lignobriketa i koksa od oraha, izvršena u fabrici ferolegura u peći kapaciteta 230 kV*A, pokazala je da su najbolji tehnološki i tehničko-ekonomski rezultati postignuti primjenom koksa. lignin. Upotreba lignobriketa, u poređenju sa koksom, omogućila je povećanje napona na donjoj strani peći za 12%. U najboljoj seriji eksperimenata, specifična potrošnja energije pri korištenju koksnih briketa i sirovih briketa smanjena je za 13,1 odnosno 6,3%, u odnosu na koks.

1.4.5. Priprema aktivnog uglja iz lignobriketa

Potražnja za aktivnim ugljem (AC) je u stalnom porastu, ali njihova količina ne zadovoljava potražnju. Industrijski klima uređaji su veoma skupi. Aktivni uglji su od posebnog interesa za sorpcionu ekstrakciju plemenitih metala. Ovaj proces ima niz prednosti u odnosu na tehnologiju jonske izmjene i taloženje zlata cinkovom prašinom.

IINH je zajedno sa Institutom za rijetke metale (Irkutsk) razvio tehnologiju za proizvodnju ugljičnih sorbenata od briketiranog TGL-a. Proizvodna shema uključuje sušenje TGL-a, njegovo briketiranje, pirolizu briketa i njihovo aktiviranje. Dobijeni ugalj je po svojim svojstvima blizak AC tipa IGI-S. Aktivni ugljen iz TGL-a ima sorpcijsku aktivnost za jod do 115,7%, ukupnu specifičnu poroznost do 0,83 cm3/g i specifičnu površinu od 1200 – 1260 mg/t.

Istraživanja su pokazala da visokotemperaturna piroliza (do 900°C) može proizvesti visokoaktivne ugljične sorbente bez koraka aktivacije. Takvi sorbenti imaju visoku strukturnu čvrstoću, koja prema GOST 16188 - 70 iznosi 80 - 83%.Međutim, odsustvo faze aktivacije neznatno smanjuje volumen pora na 0,25 - 0,45 cm3/g, ali ova čvrstoća je dovoljna za sorpciju iz otopina raznih vrsta.

Aktivni uglji iz lignin-ugljičnih briketa, dobijeni bez aktivacije, ispitani su u industrijskim kolonama za sorpciju plemenitih metala iz industrijskih otpadnih voda cijanida. Kada je sadržaj zlata u rastvoru iznosio 0,035 mg/l, njegovo izdvajanje je bilo 93%, a karakteriše ga niska cena, TGL sorbent je veoma perspektivan za industrijsku upotrebu.

Preparat hidroliza lignina ima visoko adsorpciono dejstvo.

Opis hidrolize lignina

Preparat se dobija procesom obrade drveta. Lijek hidroliza lignina dolazi u prodaju u obliku granula ili praha u pojedinačnim pakovanjima od 10 grama, kao i pakiran po 50 grama u staklenim posudama. Osim toga, u ljekarni možete kupiti hidrolitički lignin u obliku tableta. Mogu se pakovati u različitim količinama u blistere od 10 do 100 komada.

Farmakologija

Lijek hidroliza lignina ima prilično visoku sorpcijsku aktivnost i nespecifičan učinak detoksikacije.

Njegovo terapeutsko djelovanje sastoji se u vezivanju i uklanjanju patogenih bakterija i bakterijskih toksina iz tijela, kao i lijekova, otrova, soli teških metala, alkohola i alergena.

Osim toga, lijek je sposoban apsorbirati višak određenih metaboličkih proizvoda u tijelu, kao što su bilirubin, kolesterol, urea, metaboliti, zbog čega se može razviti endogena toksikoza.

Sam lijek se ne apsorbira i nema toksičnost. U roku od 24 sata potpuno se eliminira iz crijevnog trakta.

Indikacije za upotrebu hidrolitičkog lignina

Lignin je indiciran za upotrebu u sljedećim patološkim stanjima:

Kao sredstvo za detoksikaciju egzogenih i endogenih toksikoza različitog porijekla;
Za pružanje prve pomoći u slučaju akutnog trovanja nekim od otrova, bilo lijekom, alkaloidom, solima teških metala, alkoholom i drugim;
Učestvovanje u kompleksnom liječenju trovanja hranom, salmoneloze, dizenterije, disbakterioze, dispepsije, kao i gnojno-upalnih bolesti koje mogu biti praćene intoksikacijom;
Kada se otkrije zatajenje jetre i bubrega;
Kada dođe do poremećaja metabolizma lipida uz dijagnozu ateroskleroze i pretilosti;
Za upotrebu u liječenju alergijskih poremećaja na hranu i lijekove;
U cilju uklanjanja ksenobiotika iz organizma.

Kontraindikacije Hidrolitički lignin

Lijek hidroliza lignina je kontraindiciran za upotrebu samo ako je individualno netolerantan.

Primjena hidrolize lignina

Za liječenje, Lignin se propisuje za oralnu primjenu prije jela i korištenje drugih lijekova najmanje sat vremena prije. Lijek se mora otopiti u vodi ili njome isprati. Doziranje lijeka se izračunava ovisno o težini bolesti po stopi od 1 grama lijeka na 1 kilogram tjelesne težine. Primljena doza lijeka podijeljena je u nekoliko doza.

Prosječna doza lijeka je:

Za dojenčad, 0,5-1 kašičica;

Za djecu od 1 do 7 godina 1 desertna kašika;

Za djecu stariju od 7 godina i odrasle, 1 supena kašika po jednoj dozi tri puta dnevno.

Ako se primijeti akutno stanje, tijek liječenja treba biti najmanje pet dana. Kada dođe do pogoršanja kronične intoksikacije ili alergijske bolesti, unos lijeka se povećava na dvije sedmice.

Ako je potrebno propisati drugi ciklus liječenja, liječenje treba nastaviti najkasnije dvije sedmice kasnije.

Nuspojave i interakcije lijekova

Povremeno su zatvor i alergijske reakcije uočene kao nuspojave prilikom uzimanja lijeka.

Uz produženu primjenu hidrolitičkog lignina, koja prelazi 20 dana, može doći do poremećene apsorpcije kalcija i vitamina. Da biste to izbjegli, prilikom liječenja enterosorbentom, trebali biste uzimati profilaktičke multivitaminske i kalcijeve preparate.

Uz istovremenu primjenu, može se primijetiti smanjeni terapijski učinak nekih lijekova.

Mere opreza pri hidrolizi lignina

Lijek nije zabranjen, ali ga je nepoželjno koristiti za liječenje u slučajevima kada postoji atonija crijeva, antacidni gastritis i postoji period pogoršanja peptičkih ulkusa gastrointestinalnog trakta.

Cijena hidroliziranog lignina

Cijena lijeka Lignin je niska i praktički ne prelazi sto rubalja po pakiranju, koje sadrži 20 pojedinačnih vrećica.

Recenzije o hidrolitičkom ligninu

Recenzije o lijeku Lignin su samo pozitivne, posebno mnoge od njih ostavljaju oni ljudi koji su iskusili užitke trovanja alkoholom i alergija. Evo najnovijih:

Vasiljeva: Uveče su se okupili prijatelji i, kao i obično, na brzinu organizovali zabavu. Nisam posebno oduševljen alkoholom, ali mom mužu ne smeta da se opusti. Ako pretjerate, to jutro će, naravno, biti obilježeno jakim mamurlukom. Tako se dogodilo i ovoga puta. Međutim, situaciju je pogoršala činjenica da smo ujutro morali ići u grad. Morao sam otrčati u apoteku i objasniti situaciju. Ponudili su hidrolitički lignin u prahu. Kupila sam ga za jednokratnu upotrebu jer je cijena bila jeftina, a iskreno sam sumnjala u njegovu efikasnost. Međutim, lijek nije opravdao moje strahove i vrlo brzo je mog muža podigao na noge. Tako da ga sada stalno držim u svom ormariću za lijekove.

Lignin - šta je to? Neće svi moći odgovoriti na ovo pitanje, ali pokušaćemo da ga razjasnimo. Lignin je tvar koja je dio apsolutno svih biljaka na Zemlji. Osim toga, vrijedi napomenuti i korisne komponente kao što su celuloza i hemiceluloza.

Glavna svrha lignina je osigurati nepropusnost zidova posuda kroz koje se kreću voda i hranjive tvari otopljene u njemu. Lignin i celuloza, zajedno u ćelijskim zidovima, povećavaju njihovu snagu. Nemaju sve biljke istu količinu ovog jedinjenja. Najviše se nalazi u četinarskom drveću, oko 40%, ali u listopadnom drveću - samo 25%.

Svojstva lignina

Ova supstanca je tamno žute boje. Praktično je nerastvorljiv u vodi i organskim rastvaračima. Lignin - šta je to sa strukturne tačke gledišta? Nemoguće je nedvosmisleno odgovoriti na ovo pitanje, jer, budući da je u sastavu različitih biljaka, ova tvar se može značajno razlikovati u svojoj strukturi.

Kada se lignin razgradi, nastaje humus bogat nutrijentima, koji igra važnu ulogu u prirodi. Lignin se u prirodnom okruženju prerađuje od strane vojske bakterija, gljivica i nekih insekata.

Glavna prednost ove supstance je da nema potrebe za njenom proizvodnjom ili kopanjem. Da, to je gotovo nemoguće; lignin je tako čvrsto vezan za biljne stanice da je njegovo umjetno odvajanje složen proces.

Danas proizvedeni lignin nije ništa drugo do običan otpad od prerade celuloze. U tom slučaju se gubi velika masa, ali se povećava njegova hemijska aktivnost.

Metode za izolaciju lignina

Proces ekstrakcije ove tvari iz drveta provodi se u različite svrhe:

proučavanje svojstava materije;
određivanje količine lignina u raznim biljkama.

Metode za ekstrakciju tvari odabiru se ovisno o svrsi njene upotrebe. Ako je daljnji zadatak proučavanje, onda bi metode izolacije trebale imati što manje utjecaja na strukturu i kvalitetu lignina. Iako praktički ne postoje metode koje bi garantirale prijem tvari u nepromijenjenom stanju.

Jednom izolovan, lignin sadrži nekoliko nečistoća:

ekstraktivne supstance hidrolizom daju nerastvorljiva jedinjenja;
proizvodi za humificiranje šećera;
mješavina polisaharida koji se teško hidroliziraju.

Najprikladniji uvjeti za izolaciju lignina su oni pod kojima nastaje najveća količina tvari. U ovom slučaju lignin se dobija praktično bez nečistoća, a uočavaju se njegovi mali gubici.

Metoda sumporne kiseline smatra se najčešćom, ali se metoda klorovodične kiseline koristi mnogo rjeđe zbog neugodnosti rada s koncentriranom kiselinom.

Sorte lignina

Glavni izvor lignina je industrijska proizvodnja celuloze. Različita preduzeća u ovoj oblasti mogu koristiti različite tehnologije proizvodnje, pa tako dobijeni lignin ima različite kvalitete i sastav.

U procesu proizvodnje alkalija ili sulfata dobija se sulfatni lignin, dok u proizvodnji kiselina - sulfit.

Ove vrste se međusobno razlikuju ne samo po sastavu, već i po načinu odlaganja. Sulfatni lignin se spaljuje, a sulfitni lignin se šalje na skladištenje u posebna skladišta.

Hidrolitički lignin se proizvodi u hidroliznim preduzećima.

Svojstva hidrolitičkog lignina

Ovo je praškasta tvar gustine do 1,45 g/cm³. Boja mu varira od svijetlo bež do raznih nijansi smeđe. Sadržaj lignina u takvoj tvari može se kretati od 40 do 80%.

Hidrolitički lignin ima toksična svojstva i visok kapacitet adsorpcije, što je osnova njegove upotrebe u medicini.

Ako se rasprši supstanca koja postaje zapaljiva kada se osuši, postoji opasnost od eksplozije. Kada sagorijeva, suhi lignin oslobađa prilično veliku količinu topline. Njegova temperatura paljenja je 195 stepeni, a tinjanje počinje na temperaturi od 185°C.

Proizvodnja preparata lignina

Lignin se izoluje iz drveta kako bi se dobili njegovi preparati za razne studije. Razmotrimo faze izolacije lignina:

mljevenje drva u piljevinu i, u nekim slučajevima, brašno;
tretman mješavinom alkohola i toluena kako bi se uklonili ekstrakti;
upotreba kiselih katalizatora koji sprečavaju da lignin postane rastvorljiv.

Proizvodni proces proizvodi neka rastvorljiva jedinjenja koja se talože, pročišćavaju i suše u prah.

Primjena hidrolitičkog lignina

Unatoč činjenici da je ova supstanca prilično teška za preradu zbog svoje složene prirode i nestabilnosti, možemo navesti razne industrije u kojima se koristi lignin. Upotreba tvari ima sljedeće smjernice:

proizvodnja gorivih briketa;
kao gorivo za kotlove;
proizvodnja redukcionih sredstava za određene metale i silicijum;
punilo u proizvodnji plastike;
proizvodnja loživog plina;
proizvodnja gnojiva;
proizvodnja herbicida;
kao sirovina za proizvodnju fenola, sirćetne kiseline;
proizvodnja aktivnog ugljena;
kao sorbent za pročišćavanje komunalnih i industrijskih otpadnih voda;
proizvodnja medicinskih proizvoda;
proizvodnja cigle i keramičkih proizvoda.

Razlozi povećane potražnje za ligninom

Hidrolitički lignin je odlično gorivo koje, kada se sagori, proizvodi veliku količinu energije. Osim toga, sirovine za proizvodnju takvog energetskog resursa su prilično dostupne i obnovljive.

Ne samo kod nas, već i širom svijeta, aktuelno je pitanje proizvodnje alternativnih izvora energije. Postoji niz razloga za to, uključujući sljedeće:

Prirodni energenti - ugalj, nafta i plin zahtijevaju korištenje različitih skupih metoda za njihovu ekstrakciju. To ne može a da ne utiče na njihovu konstantno rastuću vrijednost.
Izvori energije koji se trenutno koriste su iscrpljiva prirodna bogatstva, pa će doći vrijeme kada će se njihove rezerve praktično potrošiti.
U mnogim zemljama proizvodnju alternativnih izvora energije stimuliše država.

Lignin kao gorivo

Danas se lignin sve više koristi kao alternativno gorivo. Šta je to i kako izgleda?

Supstanca je piljevina sa sadržajem vlage do 70%, koja varira u sastavu ovisno o sirovini. Njihova struktura je vrlo slična i ima veliki broj sitnih pora. Svojstva takve tvari omogućuju njeno briketiranje i granulaciju. Ako na takav briket izvršite visok pritisak, on se pretvara u viskoznu plastičnu masu.

Granule napravljene od takvog lignina imaju visok prijenos topline, ali ne proizvode mnogo dima. a peleti su kvalitetan materijal, pri sagorijevanju se oslobađa puno topline, a čađi praktički nema. Iz ovoga možemo zaključiti da lignin služi kao odlična sirovina za proizvodnju goriva u briketima.

Upotreba lignina u obliku praha

Ova tvar u obliku praha nalazi svoju primjenu kao aditiv u proizvodnji asfalt betona. Upotreba hidrolitičkog lignina omogućava:

povećati čvrstoću, vodootpornost i otpornost na pucanje;
uštedjeti materijal za izgradnju puteva;
značajno poboljšati ekološku situaciju na mjestima gdje se odlaže otpad;
vratiti plodnost onim zemljištima koja se koriste za deponije.

U cestovnoj industriji prilično je isplativo koristiti lignin. Njegova svojstva su takva da može značajno poboljšati kvalitetu građevinskog materijala. Osim toga, lignin omogućava zamjenu skupih aditiva.

Derivati lignina

Derivati ove supstance su lignosulfonati, koji nastaju sulfitnom metodom obrade drveta. Lignosulfonati imaju visoku aktivnost, što im omogućava da nađu svoju primenu u različitim industrijama:

naftna industrija (regulisati imovinu;
ljevaonica (djeluju kao vezivni materijal u mješavinama);
proizvodnja betona;
građevinska industrija (kao emulgatori u putnim emulzijama);
sirovine za proizvodnju vanilina;
poljoprivreda (obrada tla radi sprječavanja erozije).

Sulfatni lignin ima veliku gustinu i hemijsku otpornost. Kada se osuši, to je smeđi prah koji se rastvara u amonijaku, lužinama, etilen glikolu i dioksinu.

Sulfatni lignin je netoksičan, ne prska i nije zapaljiv. Koristi se:

kao plastifikator u proizvodnji keramičkih proizvoda i betona;
kao sirovina za proizvodnju plastike i fenol-formaldehidnih smola;
kao spojna karika u proizvodnji kartona, drveta i kartona;
kao dodatak u proizvodnji gume i lateksa.

Sada postaje jasno koliko se široko koristi lignin. Ono što je sada niko ne dovodi u pitanje, jer je zbog svojih kvaliteta ova supstanca veoma tražena u savremenom svetu.

Lijekovi na bazi lignina

Kao što smo već saznali, upotreba hidrolitičkog lignina je moguća i u medicinskoj oblasti. Mogu se navesti sljedeći lijekovi na njegovoj osnovi:

"Lignosorb" se propisuje za gastrointestinalne bolesti i trovanja hranom;
"Polifan" ima iste preporuke za upotrebu;
"Polyphepan" donosi olakšanje od dijareje i disbakterioze;
"Filtrum-STI";
"Entegnin."

Primjena "Polyphepan"

Drugi naziv za ovaj lijek je hidrolitički lignin. Proizvodi se u obliku granula, suspenzija, praha i tableta. Lijek je biljnog porijekla, baziran je na ligninu. U uputama za upotrebu stoji da je takav lijek sposoban dobro vezati mikroorganizme, kao i njihove otpadne tvari.

Osim toga, pod utjecajem lijeka neutraliziraju se otrovne tvari različite prirode: teški metali, radioaktivni izotopi, amonijak. Hidrolitički lignin detoksificira tijelo, a ima i antioksidativni i hipolipidemijski učinak.

Ovo je opsežna lista prednosti koje lignin ima! Uputa također kaže da uzimanjem ovog lijeka možete nadoknaditi nedostatak u crijevima, koji aktivno učestvuju u procesu probave, normaliziraju mikrofloru i povećavaju imunitet.

Indikacije za uzimanje "Polyphepan" su:

Lijek kao što je lignin ima prilično opsežnu listu indikacija. Upute također navode neke kontraindikacije:

preosjetljivost na lijek;
hronični zatvor;
gastritis;
dijabetes.

U procesu uzimanja lignina mogu se javiti nuspojave: alergijska reakcija ili zatvor.

Način upotrebe lijeka i njegovu dozu određuje ljekar u zavisnosti od dijagnoze i složenosti stanja. Lignin se obično propisuje na nedelju dana, ali za neke probleme se trajanje terapije može povećati na mesec dana.

Ekologija i lignin

Ova supstanca nastaje u velikim količinama tokom prerade celuloze. Odlaže se na velike deponije, koje doprinose zagađenju životne sredine. Osim toga, slučajevi spontanog sagorijevanja lignina nisu rijetki.

Danas je pitanje korištenja tvari kao goriva akutno, jer nakon njenog sagorijevanja nastaje velika količina otpada koji šteti okolišu. Lignin svoju primjenu nalazi u mnogim industrijama, pa je prije svega važno riješiti pitanje ekološke sigurnosti okoliša.