Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Целлюлозу и лигнин остающейся растительной ткани гидролизуют сверхконцентрированной соляной кислотой. Использованную для гидролиза соляную кислоту рсгенерируют, а глюкозный гидролизат подвергают очистке и используют для получения глюкозной патоки или кристаллической глюкозы. При реализации процесса с получением кристаллической глюкозы маточник (содержащий незакристаллизованную часть глюкозы) после отделения кристаллов перерабатывают вместе с гемицеллюлозным гидролизатом.
Переработка 1 т отходов абсолютно сухой древесины на глюкозную патоку может дать 350 — 400 кг глюкозы в виде патоки, 60 л 100%-ного этилового спирта, 65 кг кормовых дрожжей влажностью 8%. Из этого сырья при его переработке на кристаллическую глюкозу можно получить 200 кг кристаллической глюкозы, 150 л 100 %-ного этилового спирта и те же количества метанола и кормовых дрожжей. Рассмотренные способы гидролиза отходов растительного сырья обеспечивают практически полный гидролиз содержащихся в них полисахаридов, оставляя лигнин в виде нераство- .
римого остатка, являющегося отходом этих производств. Хотя этот отход и является потенциальным органическим сырьем, в настоящее время он еще не нашел широкого применения; частично лигнин используютдля про- 350 изводства лигноплит и линолеума, частично сжигают, основная его масса поступает в отвалы. Крупным сырьевым источником для гидролизного производства является сульфитный щелок, образующийся в процессе получения целлюлозы путем сульфитной варки древесных отходов (рис. 6.14).
В соответствии с представленной на рис. 6.14 схемой отходы древесины (главным образом еловой) обрабатывают горячим водным раствором 80, (4 — 8 %) и Са(НЯО,), (1 % СаО). В процессе варки гидролизуются до соответствующих моносахаридов только полисахариды гемицеллюлоз. Лигнин, взаимодействуя с серной кислотой, присоединяет ее, образуя лигносульфоновую кислоту; которая переходит вместе с монозами в раствор в виде кальциевой соли. Отделяемый от целлюлозы сульфитный щелок содержит около 2% гексоз и пентоз и 7 — 8% лигносульфоната кальция.
Его освобождают от избытка БО, и нейтрализуют известью, после чего сусло подвергают брожению с целью получения этилового спирта. После отгонки последнего содержащую пентозы жидкость используют для выращивания кормовых дрожжей, а содержащий лигносульфонат кальция остаток концентрируют выпариванием с целью получения бардяного концентрата, широко используемого благодаря его поверхностно-активным свойствам в целом ряде отраслей промышленности. Переработка 1 т отходов еловой древесины по этой схеме обеспечивает получение 470 кг сульфитной целлюлозы и, кроме того, 30 — 50 л 100 %-ного этилового спирта, 1 л метанола, 19 — 25 кг жидкой углекисло- Часть РШ.
Технологические решения по утилизации твердых отходов ты, 15 кг кормовых дрожжей 8 %-ной влажности, 475 кг концентратов 20 %-ной влажности и 20 кг оберточной бумаги из отходов производства. При переработке по этой же схеме отходов древесины лиственных пород получение этилового спирта исключено: весь пентозный сахар сульфитного щелока может быть использован для производства кормовых дрожжей, выход которых увеличивается до 60 кг на 1 т абсолютно сухой древесины. Рис. 6.14. Комплексная переработка древесины на целлюлозу, этиловый спирт, кор- мовые дрожжи и бардяный концентрат 351 6.5.3.
Производство удобрений Различные отходы древесного и другого растительного сырья можно использовать для производства удобрений многоцелевого назначения. Приемы приготовления их весьма многочисленны и разнообразны, но в подавляющем большинстве предложенных для этой цели способов они являются достаточно простыми по технологическому оформлению и базируются на микробиологической обработке сырья с использованием развивающихся в благоприятных условиях компостирования природных бактерий или специально выводимых их штаммов. Согласно одному из самых простых способов отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности в виде измельченных сучьев, коры, стружек, опилок и пр.
увлажняют, формуют в рыхлые кучи и заражают культурой специально выведенных бактерий. Для облагораживания (обогащения) получаемого компоста можно добавлять карбамид и минеральные удобрения. Процесс созревания компоста протекает с выделением тепла в течение 7 — 8 недель Глава 6. Утилизаиия отходов растительного сырья Похожуютехнологию приготовления компостов используют и для отдельных видов указанных отходов. Так, например, кору хвойных пород перевьев подвергают тонкому измельчению, в получаемую массу добавляют азотнокислые соли и фосфоритную муку и выдерживают определенное время с целью вызревания компоста. Применение последнего на сельскохозяйственных угодьях на 20— 40 % повышает урожайность овощных культур.
Кроме того, измельченная кора улучшает структуру почвы, хорошо накапливает и удерживаст влагу. Компостируемая в виде муки кора с добавками минеральных питательных солей является благоприятной средой для развития микроорганизмов, что обеспечивает болыцую скорость ее ферментации по сравнению, например, с древесными опилками. Несколько отличается от вышеизложенной технология переработки на компост коры импортируемых хвойных пород деревьев, скапливающейся в значительных количествах в одном из портов Японии. Согласно этой технологии кору измельчают, обрабатывают ферментами, инициируя развитие микроорганизмов, затем добавляют карбамид и куриный помет и выдерживают смесь до полного вызрсвсния в течение трех — четырех месяцев.
Получаемое удобрение можно успешно использовать в сельском хозяйстве и лесоводстве. С целью улучшения качества получаемых из отходов древесного и другого растительного сырья удобрений.используют; как следует из проведенных выше примеров, различные облагораживающие добавки, а для обеспечения возможности их транспортирования и хранения без слежи- 352 вания и равномерно дозируемого внесения в почву — ряд приемов, ведущих в целом к усложнению технологии производства. Например, согласно одной из патентных заявок Франции измельченные до размеров частиц, характеризующихся поперечником 1 — 3 мм и длиной 2 — 6 мм, отходы переработки растительных волокнистых материалов (в частности остатки обезмасленных масличных и дистиллированных эфирно-масличных растений), взятые в количестве!5 — 20% по массе, смешивают в присутствии воды в течение примерно 15 мин с ! 5 — 20% гидросиликата алюминия, 16 — 20% фосфата аммония, 20 — 23 % нитрата калия, 12 — 18% сульфата аммония полигоэлементами — 3 — 7 % сульфата железа, 0,3 — 0,7 % серы, 0,1 — 0,2 % сульфата меди и такими же количествами бора и молибдата аммония.
В смесь можно добавлять также сульфат магния и нитрат аммония. Получающуюся при смешении этих компонентов гомогенную пасту экструдируют в виде лент, секционируемых затем на гранулы заданной длины с последующей их термической обработкой с целью дегидратации и упрочения. Предложен также ряд способов совместной переработки с целью получения вышеуказанных отходов древесного и другого растительного сырья с иными видами богатых органическими веществами отходов. Для.этой цели с успехом может быть использован, в частности избыточный активный ил станций обработки коммунальных сточных вод. Согласно одному из предложенных способов его смешивают с целью гомогенизации в двухшнековом смеси- Часть ИП. Технологические решения но утилизации твердых отходов теле с дроблеными частицами (поперечником до 100 мм') древесных и/или растительных отходов (кора, опилки, солома и т.п.) и веществами-корректорами (оксид кальция, соединения, содержащие азот, фосфор, калий и т.п.) в жидком или твердом виде.
Получаемую в виде пасты гомогенизированную смесь экструдируют через решетку в виде цилиндров диаметром около 10 мм, которые крошат затем в дезинтеграторе. Получаемый таким образом продукт выдерживают в кучах не менее 48 часов, после чего в соответствии с его составом он может быть непосредственно использован в качестве удобрения или подвергнут деп~дратации, или компостирован.
Сотрудники института лесоводства Польши, разработавшие похожий, но более простой способ использования древесной коры, отмечают, что микроорганизмы, содержащиеся в активном иле очистных сооружений, в короткое время перерабатывают кору в удобрение, по ценности почти не уступающее торфу.
Удобрения с высоким содержанием органических вешеств можно получать также путем смешения отходов древесины и/или целлюлозных остатков сельскохозяйственного производства с подвергнутыми ряду специальных операций продуктами ферментации любого, способного ферментироваться материала. Например, в соотвстствии с одной из таких технологий способный ферментироваться материал подвергают анаэробной обработке в течение !Π— 30 дней и затем фракционируют декантацией с получением жидкой и обогащенной гвердой фазой фракций.
Последнюю подвергают пастеризации при темпе- ратуре около 65 — 85 "С и затем центрифугируют, фильтруют или отжимают с получением обогащенной по твердому фракции с содержанием сухого вещества от 20 до 50 % по массе. Эту фракцию облагораживают веществами, содержащими азот, фосфор, калий и другие элементы, и смешивают с названными отходами с последующим формованием получаемой смеси и сушкой гранул при 80 — 130 'С в течение не менее одной минуты.
б.б. Термическая переработка отходов растительного сырья б.б.1. Пиролиз Пиролиз (сухая перегонка, термолиз, пирогенетическая переработка) — процесс разложения отходов древесины и другого растительного сырья при их нагревании без доступа воздуха до 450 †5 С, приводящий к образованию ряда газообразных и жидких продуктов, а также твердого углеродного остатка (древесного угля при переработке древесного сырья). Процесс пиролиза, схематично представленный на рис, б.15, осуществляют в печах периодического и непрерывного действия различных конструкций (камерных, ретортных, туннельных, шахтных, многополочных, вращающихся, с движущимися слоями и др.) с наружным и внутренним обогревом. При подъеме температуры в печи вначале осуществляются эндотермические процессы.
Примерно до 150.'С происходит удаление влаги (сушка) перерабатываемого древесного сырья. При дальнейшем повышении температуры в интервале около 170 — 270 С начинается образование газов (СО, СО,) и небольших коли- 353 Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья лением образования других газообразных (СН4, С,Н„Н,) и парообразных веществ, в том числе метилового спирта и уксусной кислоты. Размер кусков, влажность перерабатываемого материала, температура и скорость процесса существенно влияют на выход продуктов пиролиза. честв метилового спирта и уксусной кислоты. Область температур около 270 — 280 С инициирует начало экзотермических превращений, прогрессирующих с дальнейшим увеличением температуры.
При этом падает выход таких неконденсирующихся газов, как СО и СО„с одновременным уси- Отходы дреВесины Газопар о Воя евесный уголь Рис. б.15. Принципиальная схема пиролиза древесных отходов и получения первич- ных продуктов процесса 354 Выходящие из печи газы охлаждают с целью рекуперации содержащихся в них ценных компонентов. Заключительным этапом пиролиза является охлаждение получаемого древесного угля обычно до температуры <40 'С, обеспечивающей исключение возможности его самовозгорания на воздухе.
Оно может быть естественным или искусственным. В первом случае уголь обычно выдерживают в специальных камерах (емкостях) в бескислородной атмосфере. Во втором случае раскаленней уголь обрабатывают лишенными кислорода холодными газами. При охлаждении парогазовой смеси, выводимой из печи пиролиза, происходит конденсация целого ряда находящихся в ней органических соединений и влаги. Образующийся дистиллят, в котором может содержаться до 180 различных органических веществ, отстаивают. При этом дистиллят пиролиза древесины лиственных пород образует два слоя: осаждающуюся на дно отстойную смолу и водный раствор органических соединений (жижку).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
