Установка для обработки лигноцеллюлозного материала

Установка для обработки лигноцеллюлозного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистических

Респубпик (»} 59153 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 031075 (21} 2173766/12

2 (51) М. Кл. D 21 С 9/00 с присоединением заявки И ввудврвтввнкын квянтвт

Овввтв Мнннвтрвв CCCP нв лвлая навйрвтвннй н втирыткй (23) Приоритет

676.1.022. 19 (088.8) (43) Опублнковано 0 „0278,Бюллетень ph 5 (45) Дата опубликования оннсання040278 (72) вторы. изобретения

0. П. Воробьев,! IO. С. Иванов, Л. О. Иоффе, С. М. Карпачева, И. С. Кукуреченко, В. М. Муратов, В. П. Серебряков и В. А ° Шиянон. Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлознобумажной промышленности (71) 3аявнтель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОГО

МАТЕР ИАЛА

Изобретение может быть использо вано в. целлюлозно-бумажной, гидролиэ,ной, микробиологической и смежных отраслях промышленности при обработке растительных материалов: 5 щепы, .опилок, сечки однолетних растений, коры, мелкого волокна, гидролизного лигнина, целлюлозы и др °

В частности, в целлюлозно-бумажной промышленности такая устанонка может применяться для варки целлюлозы из щепы, стружек или . опилок и тому подобных материалов с использованием кислородсодержащего газа; для делигнификацин и отбелки целлюлозных полуфабрикатов при применении кислородсодержащего газа; для .обработки кислородсодержащим газом в нейтральной и щелочной среде, например аммиака, мелкого волокна, .коры, измельченHblx ,отходов лесопиления, гидролизного лигнина,. шлама очистных сооружений, 25 с целью получения из них удобрений, а иэ растворенных веществ — субстрата для биохимической переработки.

Известна установка для обработки лигноцеллюлоэного ма ериала,включающая

2 реакционную емкость, предназначенную для работы под давлением, пренышающим атмосферное, питатель для непрерывного введения водной древесноцеллюлозной суспенэии в реакционную емкость. средства для перемешивания обрабатываемого материала, разгружатель устройства для подачи и вывода кислородсодержащего газа и щелочных реагентов с трубопронодами для подачи кислородсодержащего газа. и щелочных реагентов и вывода отработанных газа и щелочных реагентов, устройстна для изменения температуры и регулирования длительности обработки древесноцеллюлозной суспензии, кроме того, реакционная емкость разделена по высоте на зоны, в каждой из которых применяются какие-либо перемешивающие устройства.

Недостатками известной установки является то, что она не обеспечивает равномерной обработки целлюлозосодержащего материала, н тем более материала с различным фракционным составом, а следовательно, не позволяет получить конечный про591539 конфигурации пластины: а — общий вид диска; б — вид сверху одного в, r, д, е — Разрезы дисков с раэличньми конфигурациями пластины.

Установка состоит иэ реакционной емкости 1, выполненной в виде цилиндрической камеры, питателя 2, средства 3 для перемещения обрабатываемого материала, устройств 4 и

5 для подачи и. вывода кислородсодержащего газа соответственно с трубопрозодами 6 и 7, устройств 8 и 9 для подачи и вывода щелочных реагентов с трубопроводами 10 и ll установка имеет фракционирующее устройство 12, расположенное в нижней части реакционной емкости и разделяющее ее объем на зоны 13 и 14 аккумулирования мелких и крупных частиц обрабатываемого материала, средство 15 для транспортировки крупных частиц в верхнюю часть емкости, и пульсационное устройство

16, соединенное пульсопроводом 17 с зоной 13 мелких частиц, а трубопровод 11 вывода щелочных реагентов снабжен дополнительным входным трубопроводом 18, соединенным с зоной

13 аккумулирования мелких частиц, причем средство 3 для перемещения обрабатываемого материала выполнено в виде дисков 19 с лопастями 20 и ограничивающими пластинами 21, размещенных на Вертикальном полом што ке 22, ось симметрии которого совпадает с осью реакционной емкости,1, и .Установленном Неподвижно в емкости, каждый диск срезан по хорде, отсекающей дугу окружности, равную 5 †1 и выполнен с прямоугольными отверстиями 23, расположенныМи на плоскостг по концентрической окружности.

Кроме того, установка содержит раз;гружатель 24, устройство 25 для промывки и устройство 26 для изменения температуры. Устройство 4 и 5 для подачи и вывода газа снабжены. очистителем 27 и циркуляционным устройством 28. установка работает следующим образом. Лигноцеллюлозный материал, например, пропаренная щепа через пита-. тель 2 попадает в реакционную, емкость

1 на верхний диск 19, расположенный на вертикальном штоке 22. Bootee же с помощью устройства 8 подается раствор реагентов, например водный раствор аммиака, через вертикальный шток 22 и пар для нагревания содержимого реак. ционной емкости.

В нижнюю часть последней также подается кислородсодержащий газ, который дробясь о направляющие лопасти 20 и эа счет пульсации жидкости, посте» а также рациональное использование всего объема реакционной емкости.

На фиг. 1 изображена схема установки; на фиг. 2 — диск и различные дукт с высокими качественными показателями.

Цель изобретения — обеспечение рав- иэ ваРиантов конструкции диска; номерной обработки исходного материала и получение конечного продукта с высокими качественными показателями.

Это достигается тем, что установ. ка имеет фракционирующее устройство, Расположенное в нижней части реакционной емкости и разделяющее 10 ее объем на зоны аккумулирования мелких и крупных частиц обрабатываемого материала, средство для транспортировки крупных частиц в верхнюю часть емкости, и пульсационное ус- 18 тройство, соединенное пульсопроводом с зоной мелких частиц, а трубопровод вывода щелочных реагентов снабI жен дополнительным входным трубопроводом, соединенным с зоной аккуму- 20 лирования мелких частиц, причеь сред ство для перемещения обрабатываемого материала выполнено в виде,дис:<ов с .лопастями и ограничивающими пластинами, размещенных на вертикальном полом 25 штоке, ось симмметрии которого совпадает с осью реакционной емкости, и установленном неподвижно в емкости каждый диск срезан по хорде, отсека-, ющей дугу окружности, равную 5-150, 0 и выполнен с прямоугольными отверстия-. ми, расположенными на плоскости по концентрической окружности, две из сторон прямоугольных отверстий снабже". ны направляющими лопастями, располо-! женными параллельно одна другой и наклонно поверхности диска, по всей длине среза каждого диска установлена неподвйжно закрепленная ограничивающая 40 пластина, а полый шток соединен с устройством для подачи щелочных реагентов в емкость.

Кроме того, с целью снижения расхода свехуго кислородсодержащего газа, устройства для подачи и вывода гаэа снабжены очистителем и циркуляционным устройством.

При этом .диски укреплены на штоке в шахматном порядке относительно срезанной стороны, а ограничивающие пластины на срезе каждого диска установлены наклонно к его плоскости под углом 5-150О а направляющие: лопасти каждого диска наклонены к его 5 плоскости под углом 1-60

Такое конструктивное решение обеспечивает хороший контакт всех взаимо действующих фаз при обработке лигно целлюлозного материала в двухфазнойе .60 . системе: жидкость — твердое и в трех- фаэной системе; гаэ-жидкость-.твердое, 591539

Предлагаемая установка может применяться при обработке лигиоцеллюлозосодержащего материала для отбелки кислородсодержащим газом в щелочной среде с перемещением материала в реакционной емкости 1 снизу вверх или сверху вниз.

При перемещении обрабатываемого материала сверху вниз. обрабатываемый материал подается с помощью питателя

2 в верхнюю часть реакционной емкости 1, где расположены круглые диски 19 с прямоугольными отверстиями 23 и лопастями 20, размещенные по концентрическим окружностям. Через отверстия 23 ,проходит обрабатываемый материал сверху вниз. пенно поднимается, не образуя сплош ной газовой фазы. В зону 13 мелких частиц посредством пульсопровода

17 подается импульс пульсации жидкости в противоположных направлениях, создаваемый в пульсационном устройстве 16. Импульс пульоации жидкости имеет интенсивность 1006000 мм/мин. Интенсивность пульсации характеризуется произведением час- 10 тоты пульсаций в колебаниях н минуту на амплитуду пульсации в мм.

Под действием. пульсации суспензия щепы становится вращающимся подвижным слоем и с верхнего диска 19 щепа через пластину 21 переваливается на второй диск 19 сверху. На этом диске щепа, в11 ащаясь в противопо- ложную сторону, что достигается ,противоположным расположением направ-20 ляющих лопастей 20, движется к пластине 21 и так далее до фракционирующего устройства 12, предназначенного для отделения . непровара от волокнистой суспенэии. 25

Пластина 21 позволяет задержать обрабатываемый материал на время,, необходимое для пблного взаимодействия реагирующих веществ. Фракциоййрующее устройство 12 обеспечивает 30 аккумулирование волокнистой суспензия в. зоне 13 мелких. частиц нижйей части реакционной емкости 1 и непровара в .зоне 14 крупных частиц. целлюлоэные волокна проходят реак- 35 ционную емкость быстрее крупных частиц,,так как они перемещаются не TQJIbKD переваливаясь через пластины 21, но также и через прямоугольные отверстия 23 дисков 19. Тем самым обеспечи-40 вается их более быстрый нывод из реакционной .емкости.. В результате создается врзможность обработки материала с различным фракционным составом. В том случае, когда прямоугольные 45 отверстия 23 на дисках 19 расположены таким образом, что их большие оси совпадают с касательными к дугам, проведенным через противоположные точки (A и В) окружности, расположен- 60 ные на диаметре, перпендикулярном линии среза, достигается большая однородность конечного продукта. Время пребывания каждой отдельной крупной( частицы обрабатываемого материала на . 55 поверхности диска 19 стабилиэированб.

Суспензия целлюлоэных волокон выгружается через разгружатель 24 и направляется в устройство 25 для промывки конечного продукта. С помощью 60 устройства 25 обеспечивается сгущенйе конечного продукта, его отмывка и получение отработанного щелочка в КонЦентрированном виде. Часть отработанного щелока, опредез.яемая жидкостным модулем в реакционной емкости 1 и объемом подачи свежих реагентон. в нее, а также условиями работы разгружателя 24 массы с. помощью устройства .9 для нагнетания направляется через трубопровод 11 и входной .трубопро.— вод 18 в нижнюю часть реакционной емкости 1. ОдновременнО этот щелок используется для очистки фракционирующего устройства 12 и лучшего отделения целлюлозных волокон от непровара.. Другая часть отработанного раствора направляется на дальнейшее использование, например, для производства белковых кормовых дрожжей. Непронариншаяся щепа из эоны 14 крупных частиц с помощью транспортирующего устройстна 15 подается в верхнюю часть реакционной емкости 1 для повторной обработки. Это позволяет улучшить качество конечного продукта эа счет более длительной .обработки крупных частиц. Непровар также может быть направлен для дальнейшего использования, тем самым объем реакционной емкости 1 используется более Рационально.

В зависимости от выбранного температурного режима. обработки щепы различные по высоте зоны реакционной емкости 1- могут нагреваться или охлаждаться с помощью устройства 26 для изменения температуры. Отработанный гаэ .удаляется из верхней части реакционной емкости через устройство

5,. проходит через очиститель 27 кислородсодержащего газа и из него с помощью циркуляционного -устройства

28 подается снова в устройство 4.

Туда же дополнительно вводится свежий кислородсодержащий газ для восполнения его потерь и расхода на химичесКие реакции,, Применение такой схемы рециркуляции отработанного газа обеспечивает снижение расхода свежего кислородсодержащего газа и повышает экономическую эффективность работы установки.

591539

Перемешивание обрабатываемого ма- какой-либо одной или двумя фазами при териала с жидкими реагента реагентами и взаимодействии трех фаз. кнслородсодержащим газом, аэом подаваемым го объем реакционной емкости уменья нижнюю часть реакционной емкости, шается на. 10-20Ъ. Применяемые в уса также его перемещение осуществляет- 5 тановке неподвижные перемешивающие ся за сче-. периодической подачи и подачи им- устройства совместно с пульсацие жидкости обеспечивают дробление гапульса с помощью пульсационного устройства 1 а 16. зовой фазы до пузырей размером меТ . . атурный режим содержиТемпературны нее 1 мм и равномерное их распредей емкости 1 также ление во всем объеме реакционной ем мого реакционной емкости помощью устрой- кости, даже при использовании поддерживается с помощью ств а 26. Обработанный материал вы-. щепы. гружается через разгружатель 2 тель 24

Установка позволяет повторно и направляется в устройство 25 для обрабатывать наиболее крупные части.пРомывки. ОтРаботанный газ УДа- 15 цы исходного материала и эффектйвляется из реакционной емкости 1 но использовать кислородсодержащий через устройство 5. При поступлении гаэ за счет его повторного испольобрабатываемого материала в нижнюю эования после очистки. часть реакционной емкости. 1 питаВоэврат части отработанного щелотель 2 и Разгружатель 24 массы 0 ка в нижнюю часть реакционной емменяются местами. Для аккумулирова- :кости значительно расширяет воэможниЯ отРаботаНного газа место пРиСОе ности применения установки, как. динения устройства 5 к реакционной в отношении подцержания желаемого емкости .1 расположено выше, чем жидкостного модуля в процессе об место присоединения Разгружателя 24, работки, так и конструктивн го выЭффективность применения о исывае- полнения разгружателя массы. Кро мого У тройства длЯ обРаботки лиг- ме того, этот щелок одновременно ноцеллюлоэного материала эаключает- может использоваться для промывки ся в том, что оно позволяет прово- фракционирующего устройства и отдить процесс в трехфазной системе деления мелких частиц конечного прос использованием материала, имею30 дукта из эоны крупных частиц. щего различный фракционнйй состав.

Все отмеченные достоинства предло-.

Иэлишне длительная обработка мелких женной установки позволяют примечастиц пряводит к УхУдшению качества . нять ее для обработки лигноцел.конечного продукта, в то вРемЯ как люлоэного материала в трехфазной крупные частицы материалатребуют 35 системе не только при использовании более длительной обработки, вследкислородсодержащего газа, но также ствие длительности диффузии реаген- и с другими газообразными реагентами. тов внутри крупных частиц. В ходе в. кислой, нейтральной или щелочной реакции из крупных частиц образуются среде, например, с озоном., хлором, мелкие частицы конечного продукта. 40 двуокисью хлора.

Мелкие частицы готового продукта, Эффективно ее применение и в образовавшиеся как из мелких, так двухфазной системе, например,. в и из крупных частиц исходного матерна- процессе отбелки целлюлозы раствора. ла, непрерывно удаляются из реакционной ми перекиси, гипохлорита двуокиси емкости, в то время как крупные час- . 45 хлора и др. тицы обрабатываются дольше. Тем самым достигается улучшение качества конечного продукта, образующегося из Формула изобретения различных Фракций исходного материа50 1. Установка для обработки лигно При этом выход конечного продук- целлюлозного материала, включающая та составляет 60-65%, разрывная реакционную емкость, питатель, раэдлина — 1000м, сопротивление излому- гружатель средства для перемещения

2500 г, сопротивление раэдиранию— обрабатываемого материала, устройства

80-100 г, .беннзна — 55-75%. для подачи и вывода кислородсодеожащ

Преимуществом этой установКи явля- ro газа и щелочных реагентов с трубо" ет ся отсутствие внутри реакционной проводами для подачи кислородсодержаботанных газа емкости каких-либо подвижных узлов щего газа и вывода отработанных га или деталей, что значительно повышает и щелочных реагентов, устройства для надежность ее работы и в 2-3 раза - изменения температуры,о т л и ч а юснижает эксплуатационные Расходы. щ а я с я тем,что, с це Р

50 елью авномерной

Большое значение имеет и рациональ" обработки исходного материала и ное использование .объема реакционной получения конечного продукта с высоемкости, в которой взаимодействующие кими качественными показателями, устаФазы очень тесно контактируют и от-. новка имеет фракционирующее устройство, .-vTcTBóþT большие объемы, занятые + расположенное в нижней части реакцион591539

fS ной емкости и разделяющее ее объем на эоны аккумулирования мелких и крупных частиц обрабатываемого материала, средство для транспортировки крупных частиц в верхнюю часть емкости, и пульсационное устройство, соединенное пульсопроводом с зоной мелких частиц, а трубопровод вывода щелочных, реагентов снабжен дополнительным входным трубопроводом, соединенным с зоной аккумулирования мелких частиц, причем средство . для перемещения обрабатываемого материала выполнено в виде дисков с лопастями и ограничивающими пластинами, размещенных на вертикальном полом штоке, ось симметрии которого совпадает с осью реакционной емкости, и установленном неподвижно в емкости;. каждый диск срезан по хорде, отсекающей дугу окружности, равную 5-150 : и выполнен с прямоугольными отверстиями, расположенными на плоскости по концентри-. ческой окружности, две из сторон прямоугольных отверстий снабжены на- ха правляющими лопастями, расположенными параллельно одна другой и наклонно поверхности диска, по .всей длине среза каждого диска установлена неподвижно закрепленная ограничивающая пластина, а полый шток соединен с устройством для подачи щелочных реагентов в емкость.

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения расхода свежего кислородсодержащего газа, устройства для подачи и вывода газа снабжены очистителем и циркуляционным устройством.

3. Установка по пп. 1-2, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что диски укреплены на штоке .в шахматном порядке относительно срезанной стороны, а ограничивающие пластины на срезе каждого диска установлены наклонно к его плоскости под углом

5- 150, 4. Установка по пп.1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что направляющие лопасти каждого диска наклонены к его плоскости под углом

1-60

591539

zt б

Составитель H. Сердюк

ТехРед З.фанта Корректор И. Гоксич

Редактор Г. Кузьмина

Филиал ППП Патент, г. ужгорОд, ул. Проектная, 4

Заказ 54б/24. Тираж 497, Поднисное

ЦНИИПИ ГосударственнОго комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, . Раушская наб., д. 4/5