Проблемы создания малоотходного гидролизного производства

Проблемы создания малоотходного гидролизного производства

  1. Характеристика отходов гидролизного производства
  2. Промышленная утилизация ТГЛ.
    1. Химическая переработка ТГЛ.
    2. Применение ТГЛ в качестве наполнителя пластмасс, в производстве резин, строительных материалов, антикоррозийных и медицинских препаратов;
  3. Брикетирование ТГЛ.
  1. Гидролизные заводы производят: этиловый спирт, белковые дрожжи, ксилит, фурфурол, многоатомные спирты и др. При этом выход отходов ~80% мас. Сырьё: древесина и отходы (опилки, щепа) и с/х отходы (кукурузы кочерыжки, шелуха подсолнуха, риса, хлопка). Плюс 1% раствор H2SO4 или HC (катализаторы). t0вод.пара=1850С. (C6H10O5)n+(n-1)H2O®nC6H12O6 (гексоза) (C3H8O4)m+(m-1)H2O®mC5H10O6 (пентоза)

    Отходы: ТГЛ~3.5 млн. т. (влажность ТГЛ ~65%) используется только 1 %, шламы, первичные осадки сточных вод, избыточный активный ил. Например: завод по выпуску кормовых дрожжей Q=28тыс. т. в год даёт каждые сутки отходов: ТГЛ. – 130 т.; шламы – 80 т.; первичные осадки – 12 т.; избыток ила –16.т. Лигнин аналогичен белковым веществам, имеет ароматические природные полимерные продукты. ТГЛ (состав) – негидролизная часть сырья, полимеры строспие (80 звеньев) лигнин, трудногидролизные полисахариды, моносахариды, фурфурол, смолы, воски, жиры, остатки кислот и т. д. Мв ~несколько тысяч r~1.4 г/см3 Содержит % эфирн. гр.; фенольные – 3%; кислые ~14%; гр. OH – 6-8%; карбоксилы – 5-6% и т. д. Большое содержание углерода, обладает сорбирующими свойствами.

  2. Промышленная утилизация ТГЛ 3 основных направления промышленного использования 1 – в натуральном виде 2 – после механической обработки 3 – путём термической и химической обработки
    1. Химическая переработка ТГЛ Химическая переработка ТГЛ (сульфирование, хлорирование и др) Окисление (разрыв С-С и С-О связей). Нитролигнин (продукт нитрования и окисления Тгл. 10%-ный HNO3) применяется при бурении скважин нефтяных месторождений, позволяет существенно сократить расход щелочи, реагента и утяжелителя. Кроме того – в качестве дубителя, наполнителя и понизителя вязкости в цементной и строительной промышленности. Из нитролигнина (его сульфированием) получают ПАВ – сунил; Коллактивит – активный адсорбент для очистки сиропов в гидролизной промышленности. Хлорлигнин – заменитель природных дубителей, понизитель вязкости буровых р-ров, флотореагент на обогатительных фабриках (типа пульвербакелита для пластмасс (пресс-пором-ки), Тгл. + фенол ® лигнофенолоформальдегидные смолы)
    2. Применение ТГЛ в качестве наполнителя пластмасс, в производстве резин, строительных материалов, антикоррозийных и медицинских препаратов; Наполнитель пластмасс взамен древесной муки и сажи. Тгл сушат (влажность ~10%) и измельчают (150 мкм) – получают лигнинную муку. Она применяется: хим. промышлененость (фенольные пластмассы), производство шин, рти, стройматериалы (линолеумы). Наполнители в производстве резины (препараты препарат ТГЛ содержат Cl и аминогруппы). Большая прочность. Мука ТГЛ – в рецептурах каркасных резин для автопокрышек в шинном производстве, подошва обуви (взамен дорогостоящих белой сажи, литонола и других ингредиентов). В производстве строительных материалов (теплоизоляционных, кровельных, облицовочных материалов, кирпича, цемента, керамзита). Пористые плиты (55% ТГЛ) – хорошая тепло- и звукоизоляция. Для облицовки стен. ТГЛ – интепсификатор помола клинкера в производстве портландцемента. Пластификатор – в цементной промышленности. Аглопорен-содержащие 20% ТГЛ – керамзитовый материал. Широкому внедрению ТГЛ препятствует его повышенная влажность (65%). ДСП (древесно-стружечные плиты) содержат 20% ТГЛ. ТГЛ для производства антикоррозионных препаратов. Преобразователь ржавчины (ПР), т.к. ТГЛ способен образовывать комплексные соединения с He. ПРЛ – жидкий кислотный; ППР – порошковый; ПРЛ-2 – (как грунтовка), и для борьбы с коррозией получила широкое применение. ТГЛ в производстве медицинских препаратов. Обусловлено его высоким сорбицидовыми свойствами. Препарат порлизан – для лечения кишечных заболеваний (в 40-х годах). Сейчас полифепан – для лечения больных с заболеванием желудочно-кишечного тракта. 1г препарата адсорбирует 7.3. млн. бактерий Коли; 1.9 мл. сенных палочек; 17.7 холероподобного эмбриона. «Билигнины» (NH3 – модифицированные амины) - адсорбируют желчные кислоты. ТГЛ в сельском хозяйстве (в почве деструкция ТГЛ). Органические удобрения, улучшают физиологические свойства почвы (рыхлая поверхность). Играют активную физиологическую роль в метаболизме растений и микроорганизмов. Удерживаются соединения N2 в почве (которые быстро вымываются). ТГЛ + шламы гидролизного завода – 2.5 т/га даёт прибавку урожая до 20%. Более эффективное применение ТГЛ в компостах с солями (нитрат аммония), навозом (фосфоритная мука) и др. Повышает урожай картофеля на 84 ц/га. Лигнин + воздухоаммиачные смеси ® азотные удобрения. На основе лигнина могут быть получены все виды в-в, используемых для повышения урожая, стимуляторы, фунгициды т.д. 5.3. Брикетирование ТГЛ По мере развития гидролизной промышленности проблема использования лигнина становится всё более актуальной. Отсутствие крупнотонажной переработки лигнина может привести к сдерживанию развития гидролизного производства. Кроме того, значительно возрастают затраты на транспортирование лигнина в отвалы и их содержание. Одно из перспективных направлений переработки ТГЛ – брикетирование. Показано, что лигнобрикеты являются высококалорийным, бездымным бытовым топливом, качественным углеродистым восстановителем в чёрной и цветной металлургии, способным заменить кокс, полукокс, древесный уголь, а так же для производства угля типа древесного и изготовления из лигнобрикетов углеродистых сорбентов. Способ окускования в промышленности – агломерация, грануляция (окатывание) и брикетирование. Брикетирование – окускование при Р=15-150 МПа. Позволяет: 1 – использовать мелкозернистые и слабоструктурные минеральне ресурсы; 2 – утилизировать отходы, превращая их в товарный продукт; 3 – расширить сырьевую базу за счёт вовлечения в технологические процесы ранее не использованных материалов; 4 – перевести технологические схемы предприятий на замкнутый цикл, за счёт комплексного использования отходов; 5 – снизить загрязнение окружающей среды; 6 – сократить вырубку леса, расходуемого на производство древесного угля.
    Технология брикетирования: На прочность брикетов влияет влажность Тгл 24% – давление необходимое для прессования Тгл 100 МПа; 15% – 250 МПа; 10% – 350 МПа; 6% – 400 МПа. t0пресс ~1500 С. t0сушки лигнина 350-7000 С. Скорость прессования, грансостав и химический состав Тгл существенно не влияют на прочность брикетов. Оптимальным является Р – 75 – 100 МПа, влажность 12%-18%, t0пресс ~120-1500 С. Для сушки газ, пневмопаровая сушилка и др. Получение активных углей из лигнобрикетов. Потребность в АУ непрерывно возрастает. Промышленные АУ очень дорогие. Особый интерес представляет АУ для сорбиционного извлечения благородных Ме. Этот процесс имеет ряд преимуществ по сравнению с ионообменной технологией и осаждение Au цинковой пылью. НИИ редких металлов (Иркутск) разработал технологию получения углеродистых сорбентов из брикетированного Тгл. 1 – сушка Тгл; 2 – брикетирование; 3 – пиролиз брикетов; 4 – активация брикетов. Полученный уголь по свойствам близок к АУ типа ИГИ–С (уу поверхность 1260 м3/мг). Активные угли из лигнобрикетов, полученные без активации, испытаны в промышленных колоннах при сорбции Au в растворе (с=0.035 мг/л) его извлечение составило 93%. Отличаясь низкой себестоимостью сорбент из ТГЛ. Является весьма перспективным для промышленного применения.





Полезная информация: