Глава 8. Анализ схем сушильных установок для обезвоживания гидролизного лигнина
На гидролизных заводах ежегодно уходит в отход около 1,5 млн.т гидролизного лигнина [I]. Его натуральная влажность колеблется в пределах 63-72%, дисперсный состав характеризуется следующими параметрами: средний медианный размер частиц остаток продукта на сите 1000 мкм; R1000 = 65-90%; зольность из-за примеси песка - до 2-15%; содержание серы - 0,3-0,5%; теплотворная способность на сухую массу - 22-23 МДж/кг; содержание летучих веществ - около 70%. Сухой мелкодисперсный лигнин в смеси с воздухом взрывоопасен при влажности менее 30%, содержание кислорода в газе - более 15%; аэросмесь с частицами более 200 мкм не взрывается.
Можно перерабатывать лигнин в муку, представляющую собой тонкоизмельченный (R100 = 10%) и высушенный до влагосодержания W = 5-8% порошок. Данный продукт годен для использования в качестве ингредиента в композициях высокомолекулярных соединений, заменяющего такие традиционные наполнители, как древесная мука, белая сажа, технический углерод.В настоящее время единственной в стране установкой для производства лигнинной муки является противоточная пароструйная мельница-сушилка [2], созданная на Хорском гидролизном заводе [3].Эта установка проста по конструкции, но отличается значительной энергоемкостью, так как степень утилизации теплоты пара, загрязненного после сушки, невелика.
Работы над созданием высокоэкономичного крупнотоннажного производства лигнинной муки ведутся ВНИИГидролизе по следующим направлениям: получение тонкодисперсного продукта с заданными характеристиками (R100 = 10%), осуществление глубокой сушки лигнина до W = 5-8%, выбор оптимальной тепловой схемы производства. Данные опытов подтверждают возможность эффективного измельчения лигнина а противоточных струйных установках.
Для глубокой сушки лигнина и выбора оптимальных режимов суш- --И необходимо знать основные сушильные характеристики продукта кинетические, сорбционные). В [4] отмечается, что равновесная влажность лигнина Wp = 4% при относительной влажности воздуха ф= = 96% и температуре t = 96°С, следовательно, при сушке перегретым паром ( t = 100°С) лигнин с меньшей влажностью получить невозможно.
Были проведены исследования сушки отдельных частиц лигнина в условиях свободной конвекции при t = 120-200°С. Частицам придавалась форма правильного параллелепипеда (длина 10-20 мм, ширина 4- : мм, толщина 1,5-5,0 мм), начальное влагосодержание W0 составило :;0-400%. Температура измерялась термопарой в центре частицы. Результаты опытов (рис. I) позволили выделить период постоянной и переменной скорости сушки и показали, что критическое влагосодержание Wо практически не зависит от W0 = 150-350% и температуры воздуха в исследуемом диапазоне влажности. Среднее значение WKp = Скорость сушки в первом периоде подчиняется известным зависимостям [5].