Установка для переработки древесноволокнистого материала паровзрывным гидролизом

(51) 10 5/08 (2006.01) 10 5/44 (2006.01) 01 2/14 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ В установке для переработки древесноволокнистого материала паровзрывным гидролизом, включающей устройство измельчения исходного сырья, реакторное устройство, узел сбора фурфурола согласно изобретению реакторное устройство выполнено в виде последовательно установленных дисковых грануляторов,снабженных нагревательными элементами, и соединенных с устройством подачи углекислого газа, при этом первый из грануляторов соединен с узлом подачи катализатора. Установка снабжена устройством очистки пылепарогазовой смеси из грануляторов. Установка характеризуется уменьшением габаритов, компактностью, не требует мощной парогенераторной установки, что существенно сокращает энергозатраты и обеспечивает получение лигнинсодержащего продукта необходимого качества с содержанием лигнина до 90, для использования в качестве топлива, строительных материалов и сорбентов.(76) Турсунов Талгат Бекузакович Хен Виталий Антонович(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА ПАРОВЗРЫВНЫМ ГИДРОЛИЗОМ(57) Изобретение относится к конструкции установки для переработки древесноволокнистого материала паровзрывным гидролизом, которая может быть использована в энергетике для производства топливных брикетов и гранул, в строительстве для производства плитных материалов и пластификаторов для бетона и асфальта, в медицине для производства препаратов сорбентов, а в химической промышленности - для производства искусственного волокна. Изобретение относится к конструкции установки для переработки древесноволокнистого материала паровзрывным гидролизом, которая может быть использована в энергетике для производства топливных брикетов и гранул, в строительстве для производства плитных материалов и пластификаторов для бетона и асфальта, в медицине для производства препаратов - сорбентов, а в химической промышленности - для производства искусственного волокна Паровзрывной гидролиз обеспечивает разделение древесноволокнистого сырья на компоненты лигнин, целлюлозу, гемицеллюлозу и фурфурол. При воздействии высокотемпературного водяного пара на древесную массу (температура от 90 С до 235 С с учтом давления) отщепляются ацетильные группы, которые способствуют мягкому кислотному гидролизу гемицеллюлозы,а декомпрессия обеспечивает разволокнение древесного сырья, что приводит к выделению лигнина и фурфурола. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является установка для паровзрывного гидролиза древесноволокнистого сырья и сушки лигноцеллюлозного материала, состоящая из устройства для измельчения, последовательно соединенных двух реакционных мкостей для гидролиза древесноволокнистой массы с расположенными внутри колоннами для прохождения пара, соединенных с парогенератором,устройства для центрифугирования и фильтрации,экструдера для формования полученных изделий, а также узла сбора фурфурола (Патент 2095501,кл. 21, оп. 10.11.1997 г). Недостаток устройства состоит в его внушительных размерах - высота реакционных установок составляет 20 метров, а также в том, что для такого объема емкостей требуется мощная паровая установка с производительностью в несколько десятков тонн пара в час. Размеры устройства выбраны для использования в качестве гидролизующего агента пара, подаваемого на древесную массу с температурой 97 С, со скоростью не менее 30 м/сек. Задача изобретения состоит в упрощении установки и снижении энергозатрат. Для этого в установке для переработки древесноволокнистого материала паровзрывным гидролизом, включающей устройство измельчения исходного сырья, реакторное устройство, узел сбора фурфурола согласно изобретению реакторное устройство выполнено в виде последовательно установленных дисковых грануляторов,снабженных нагревательными элементами, и соединенных с устройством подачи углекислого газа, при этом первый из грануляторов соединен с узлом подачи катализатора. Установка для переработки древесноволокнистого материала снабжена устройством очистки пылепарогазовой смеси из грануляторов. На фиг.1 схематично изображена предлагаемая установка для переработки древесноволокнистого 2 материала, на фиг.2 изображена конструкция гранулятора. Установка состоит из следующих элементов. 1- устройство измельчения 2- транспортировочная труба 3- циклон 4- бункер- накопитель 5- шнек 6,7,8,9,10-дисковые грануляторы реакторного устройства 11- бункер 12- шнек 13-17- трубки отводов 18- вибросито 19- бункер 20- шнек 21- бункер 22- дозатор 23- упаковочная линия 25- труба 26- насос 30- емкость-фильтр 31-клапан 32-труба 33,34- емкости - отстойники 36- труба 37- насос 38- труба 39- фильтр тонкой очистки 40- насос 41- трубопровод 42- ресивер 45- трубка 46- емкость узла подачи катализатора 48- емкость 49- форсунка 50- система подачи углекислого газа 51- ТЭН 52- трубка 53- ролик 54- фильера 55- вал роликов 56- вал фильеры 57- калибровочные отверстия 58- транспортная труба 59- кожух 60- зона гидролиза В устройство измельчения 1 засыпается биомасса растительного происхождения, например, солома с влажностью до 25 и измельчается до фракций от 0,01 мм (пыль) и до 3-5 мм. Измельчнная масса по транспортировочной трубе 2 поступает в циклон 3,где масса успокаивается и оседает в бункер-накопитель 4,откуда посредством загрузочного шнека 5 измельчнная масса загружается в реакторное устройство - в первый - 6,из последовательно установленных дисковых грануляторов,перемещаясь шнеком 12 в бункере-смесителе 11. Реакторное устройство состоит из последовательно установленных дисковых грануляторов 6-10. В грануляторе 6 биомасса смешивается с катализаторами процесса гидролиза и водой, поступающими из узла подачи катализатора, состоящего из мкости 46, трубки 45 с дозаторами. В гранулятор 6 засыпается смесь из древесноволокнистого вещества с добавлением утлеродсодержащего катализатора с крахмалом,древесным углем или пиролизной жидкостью, а также с водой. В корпусе гранулятора 6 (фиг.2) установлены ТЭНы(220/380 В) 51 и трубка 52 с форсункой для подачи углекислого газа,направленной в зону гранулирования между роликом 53 и фильерой 54. Ролики 53 закреплены на валу 55 и вращаются вокруг своей оси от вращения фильеры 54, которую вращает вал 56. В фильере 54 имеются калибровочные отверстия 57,в которые впрессовывается древесноволокнистая биомасса. Древесноволокнистая биомасса, попадая в корпус гранулятора 6, нагревается от ТЭНов 51 до состояния воспламенения и сразу же попадает путем вращения роликов 53 и фильеры 54 в зону гранулирования,где впрессовывается в калибровочные отверстия 57. По мере вращения фильеры 54 древесноволокнистая биомасса слоями впрессовывается в калибровочные отверстия 57. Между роликом 53 и фильерой 54 через трубку 52 с форсункой подается углекислый газ. Создаются условия для гидролиза внутри калибровочных отверстий 57, которые обеспечиваются давлением в них, температурой от ТЭНов 51, углекислым газом с образованием угольной кислоты в смеси с паром,воздействующими на древесноволокнистую биомассу, в которую добавлен углеродсодержащий катализатор. Учитывая скорость вращения фильеры 54 - не менее 250 оборотов в минуту, через два ролика 53 древесноволокнистая биомасса 4 впрессовывается с частотой 500 раз в минуту в калибровочные отверстия 57, что создает значительное давление в зоне гидролиза 60. Давление в калибровочных отверстиях 57,создаваемое давлением роликов 53, обеспечивает условия для процесса паровзрывного гидролиза с выделением лигнина из состава древесноволокнистого вещества. Переработанная гидролизом древесноволокнистая биомасса выходит из калибровочных отверстий 57 в виде спрессованных гранул, которые по транспортной трубе 58 перемещаются из гранулятора 6 (фиг.1) в гранулятор 7, где проходит ту же самую термическую обработку с гидролизом, и далее в следующие грануляторы 8-10 до тех пор, пока древесноволокнистая масса превратится в лигнинсодержащий материал требуемой кондиции и качества. Весь процесс гидролиза в этой реакционной установке проходит за 8-10 минут. Дымогарный газ вместе с пылепарогазовой смесью отсасывается через кожух 59 (фиг.2). На выходе из последнего гранулятора 10 гранулы обдаются водяным потоком, который мгновенно охлаждает перегретые гранулы - пелеты и гасит воспляменяющиеся частицы. Далее гранулы падают на вибросито 18, расположенное наклонно с длиной не менее 1,5 метра, где обдаются водяным потоком из форсунки 49, поступающей из мкости 48 и по наклонной плоскости вибросита 18 гранулы скатываются в бункер-накопитель 19, откуда по шнеку 20 гранулы перемещаются в бункер готовой продукции 21, где через дозатор 22, гранулы попадают на упаковочную линию 23. Образующаяся в грануляторах 6-10 паропылегазовая среда подается в устройство очистки, она отсасывается через отводы 13-17 и по трубе 25 посредством насоса 26 подается в мкость-фильтр 30 с водой. Паропылегазовая смесь,проходя через воду, охлаждается, примеси остаются в воде, а дымогарный газ распадается на углекислый газ и воду. Насыщенный пылевой смесью раствор в мкости-фильтре 30, выводится через клапан 31 по трубам 32 в мкости-отстойники 33 и 34. Дымогарный газ, насыщенный фурфуролом, выходя из воды, выводится по трубе 36, посредством насоса 37 и через трубу 38 выводится в фильтр тонкой очистки 39 со спиртовым раствором, где проходя через раствор спирта, фурфурол растворяется в растворе спирта, а очищенный от дымогарных примесей и фурфурола газ СО 2 выводится посредством насоса 40 по трубопроводу 41 в ресивер 42, а далее по системе подачи газа 50 углекислый газ податся в грануляторы 6-10. Количество таких мкостей-отстойников 33-34 не менее 2 в линии гранулирования. Если одна мкость заполнилась примесями, поток с паропылегазовой средой направляется во вторую мкость, а в первой производится очистка смеси, отжим и дальнейшая сушка смеси массы, которую слегка подсушив можно вновь добавлять в биомассу для получения гранул - пелет, либо в качестве добавки для производства ДСП. Вода из мкости-отстойника не выливается, а доливается в мкости-отстойники 33-34 до необходимого уровня. Таким образом, предлагаемая установка для переработки древесноволокнистого материала паровзрывным гидролизом характеризуется уменьшением габаритов, компактностью, не требует мощной парогенераторной установки,что существенно сокращает энергозатраты и обеспечивает получение лигнинсодержащего продукта необходимого качества с содержанием лигнина до 90, для использования в качестве топлива, строительных материалов и сорбентов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для переработки древесноволокнистого материала паровзрывным гидролизом, включающая устройство измельчения исходного сырья, реакторное устройство и узел сбора фурфурола, отличающаяся тем, что реакторное устройство выполнено в виде последовательно установленных дисковых грануляторов,снабженных нагревательными элементами и соединенных с устройством подачи углекислого газа, при этом первый из грануляторов соединен с узлом подачи катализатора. 2. Установка для переработки древесноволокнистого материала по п.1,отличающаяся тем, что она снабжена устройством очистки пылепарогазовой смеси из грануляторов. 3