Получение активных углей на основе лигнина растительных материалов. Условия проведения процесса и аппараты.

Введение

В связи с тем, что лигнин является многотоннажным отходом целлюлозно-бумажного производства (20-30% от веса древесины), большое внимание уделяется использованию лигнина для переработки его в древесный уголь. В обзоре дан анализ процессов пиролиза технических лигнинов (лигнинов в составе щелоков, гидролизного лигнина и шлам-лигнина) с целью получения адсорбентов с регенерацией химикатов. Обсуждение многочисленной патентной литературы, литературных данных и собственных работ автора позволили сделать вывод, что пиролиз технических лигнинов является альтернативой другим методам переработки, если он преследует получение сорбентов с одновременной регенерацией химикатов и получением тепла.
Получение активных углей на основе лигнина
растительных материалов. Условия проведения процесса
и аппараты

Запатентован способ получения лигноугля и установка для его получения. На первой стадии отделяют крупные частицы от исходного лигнина, измельчают последний, отделяют от лигнина растворимые примеси в присутствии воды. Для этого пульпа перемещается в вертикальном направлении в течение 15-30 мин, затем ее подают для отделения тяжелых включений. Очищенную таким образом пульпу подают во влагоотделитель, а затем в вакуумную сушилку. Высушенный при 80-120 °С до влажности 12- 15% лигнин транспортируют к прессу для изготовления брикетов. Брикеты пиролизуют в контейнере в шахтной электропечи электросопротивления.
Для увеличения выхода угля из гидролизного лигнина и снижения его зольности предусмотрено проведение перколяционного гидролиза растительного сырья 0,3-1% растворов H2SO4 с получением лигнина и фурфуролсодержащего водного раствора пентозных и гексозных сахаров. Затем производится измельчение лигнина в фурфуролсодержащем водном растворе пентозных и гексозных сахаров, его отделение, сушка и пиролиз. Изучен пиролиз гидролизного лигнина при 400-500 °С. Установлен состав отходящих жидких продуктов методами термографии и хромато-масспектрометрии. Показано, что в этих условиях в продуктах пиролиза отсутствуют высокотоксичные канцерогенные вещества, а получающиеся угли обладают высокой адсорбционной активностью.
Запатентован способ получения лигноугля и установка для его получения. На первой стадии отделяют крупные частицы от исходного лигнина, измельчают последний, отделяют от лигнина растворимые примеси в присутствии воды. Для этого пульпа перемещается в вертикальном направлении в течение 15-30 мин, затем ее подают для отделения тяжелых включений. Очищенную таким образом пульпу подают во влагоотделитель, а затем в вакуумную сушилку. Высушенный при 80-120 °С до влажности 12-15% лигнин транспортируют к прессу для изготовления брикетов. Брикеты пиролизуют в контейнере в шахтной электропечи электросопротивления.
Для увеличения выхода угля из гидролизного лигнина и снижения его зольности предусмотрено проведение перколяционного гидролиза растительного сырья 0,3-1% растворов H2SO4 с получениемлигнина и фурфуролсодержащего водного раствора пентозных и гексозных сахаров. Затем производится измельчение лигнина в фурфуролсодержащем водном растворе пентозных и гексозных сахаров, его отделение, сушка и пиролиз. Изучен пиролиз гидролизного лигнина при 400-500 °С. Установлен состав отходящих жидких продуктов методами термографии и хромато-масспектрометрии. Показано, что в этих условиях в продуктах пиролиза отсутствуют высокотоксичные канцерогенные вещества, а получающиеся угли обладают высокой адсорбционной активностью.[1]

Разработано новое направление в переработке отходов растительного сырья. Установлено, что обработка опилок, коры и различных лигнинов сульфатом железа в определенных условиях позволяет получать адсорбенты с разноплановыми свойствами. Наряду с пористой структурой адсорбенты могут обладать магнитной восприимчивостью. Так, удельная намагниченность насыщения отдельных образцов, определенная по методу магнитных моментов, превышает 60 А⋅м2/кг, что делает их подобными магнетиту.[3]
Полученные ферромагнитные адсорбенты могут быть использованы для очистки сточных вод от фенолов, ПАВ и других загрязнений, причем рассматриваемые адсорбенты обладают одной особенностью, они легко отделяются от обрабатываемой среды методами магнитной сепарации. В работе разработан способ формирования сорбционных и магнитных свойств и синтез ферромагнитных адсорбентов, который осуществляется при пиролизе отходов переработки древесины в присутствии гидроксида железа (III). Если
учесть, что ферромагнитные адсорбенты получают либо на основе активных углей, либо на основе металлополимеров, причем второй способ более дорогостоющий, то очевидно значение данных работы.[4]

3.Заключение

Разработана технология одностадийного получения активных углей из различных видов углеродсодержащего сырья: бурых углей, смешанной лиственной древесины, отходов лесопереработки (щепа, кора) и лесопиления (древесный опил) без разделения по видам древесины, гидролизного лигнина и др. Процесс осуществляется путем пиролиза и активации в аппаратах кипящего слоя. Предложена конструкция аппарата, обеспечивающая фонтанирование слоя. Из некондиционной древесины и древесных отходов получены активные угли, не уступающие по основным нормируемым параметрам древесным углем типа БАУ и БАУ-МФ.[1]
Разработана оригинальная технология и аппаратура совмещенного способа пиролиза древесины и активации угля, которая отличается особой организацией движения парогазовых потоков, пиролиза и активации. Последнее обеспечивает более полное использование газообразного активирующего агента и тепла процесса. Строение аппарата исключает использование перемешивающих устройств. Аппарат характеризуется малой металлоемкостью, компактностью и малым потреблением энергии. Все это позволяет аппарат перемещать с одного места на другое, учитывая наличие сырья.