RU2397414C2

RU2397414C2 - Method of drying hydrolysed lignin in microwave oven

Info

Publication number: RU2397414C2
Application number: RU2008140463/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Ольховский (RU); Валерий Николаевич Ольховский
Original assignee: Валерий Николаевич Ольховский
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2010-08-20
Also published as: RU2008140463A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: microwave oven is used in the drying process. While penetrating raw lignin, electromagnetic waves heat the lignin from the inside, force the water molecules to oscillate at microwave frequency, while considerably amplifying Brownian motion and water molecules "fly out" of the wet lignin. Lignin is fed into the oven in granular form and is not moved during the drying process. As a result, dangerous gas and dust mixture forms in the oven. The drying process is carried out from lignin moisture of 65-70% to moisture of 7-10%.

EFFECT: method is fast, technologically convenient and cheap.

Description

Изобретение относится к способу сушки лигниносодержащего сырья и может быть использовано для переработки отходов гидролизного лигнина в биохимической промышленности, переработке торфа в торфодобывающей промышленности. Гидролизный лигнин представляет собой опилкоподобную массу с влажностью 65-70%. По своему составу это комплекс веществ, в который входят собственно лигнин растительной клетки, часть полисахаридов, группа веществ лигногуминового комплекса, неотмытые после гидролиза моносахара минеральные и органические кислоты, зольные и другие вещества.The invention relates to a method for drying lignin-containing raw materials and can be used for the processing of waste hydrolysis lignin in the biochemical industry, the processing of peat in the peat industry. Hydrolytic lignin is a sawdust-like mass with a moisture content of 65-70%. In its composition, it is a complex of substances, which includes the lignin of the plant cell itself, part of the polysaccharides, a group of substances of the ligno-humic complex, mineral and organic acids, ash and other substances that are not washed after hydrolysis of the monosaccharide.

Гидролизный лигнин отличает способность переходить в вязкопластическое состояние при наложении давления порядка 100 МПа. Это обстоятельство предопределило одно из перспективных направлений использования гидролизного лигнина в виде брикетированного материала - кускового топлива.Hydrolytic lignin is distinguished by its ability to go into a viscoplastic state when a pressure of about 100 MPa is applied. This circumstance predetermined one of the promising areas for the use of hydrolysis lignin in the form of briquetted material - lump fuel.

По структуре частица гидролизного лигнина не является плотным телом, а представляет собой развитую систему микро- и макропор; величина его внутренней поверхности определяется влажностью (для влажного лигнина она составляет 760-790 м²/г, а для сухого всего 6 м²/г).By structure, a particle of hydrolytic lignin is not a dense body, but is a developed system of micro- and macropores; the value of its inner surface is determined by humidity (for wet lignin it is 760-790 m ² / g, and for dry only 6 m ² / g).

Одним из основных процессов производства кускового топлива является сушка лигнина до 7-10% влажности. Это затратный и продолжительный по времени процесс, значительно влияющий на себестоимость продукции. Широко известны и описаны способы сушки гидролизного лигнина в сушилках и в сушильных барабанах.One of the main processes for the production of lump fuel is the drying of lignin to 7-10% moisture. This is a costly and time-consuming process, significantly affecting the cost of production. Methods for drying hydrolysis lignin in driers and tumble dryers are widely known and described.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сушки природного лигниносодержащего материала, реализуемый на ленточной сушилке для гранулированного торфа (Свидетельство на полезную модель RU N 4592, МПК F26B 17/04, 1997 г.) и включающий подачу влажного материала в сушилку, нагревание в сушильном пространстве, проницаемом для воздуха, при бережном перемещении материала в тонком слое без перемешивания, выдерживание при температуре, превышающей температуру насыщения паров воды для выделения паров влаги, отвод образующихся паров влаги из сушильного пространства и выгрузку сухого материала.Closest to the proposed one is a method of drying a natural lignin-containing material, implemented on a belt dryer for granular peat (Utility Model Certificate RU N 4592, IPC F26B 17/04, 1997) and comprising supplying wet material to the dryer, heating in the drying space, permeable to air, with gentle movement of the material in a thin layer without stirring, keeping at a temperature higher than the saturation temperature of water vapor to release moisture vapor, removal of moisture vapor from the dryer of the space and discharging dry material.

Наиболее близким устройством к предлагаемому является барабанная сушилка, обеспечивающая бесконтактную сушку материала, содержащая вращающийся вдоль продольной оси барабан с лопастными насадками на внутренней поверхности и нагревательными элементами в виде жаровых труб, расположенных внутри барабана, при этом каждая жаровая труба выполнена в виде многоходового регистра со съемным торцовым насадком со стороны разгрузочного узла, снабженным наружным продольным оребрением и эжекционной топливной форсункой внутри (Авторское свидетельство SU N 1032297, МКИ F26B 11/04, 1983 г.).The closest device to the proposed one is a drum dryer that provides non-contact drying of the material, containing a drum rotating along the longitudinal axis with blade tips on the inner surface and heating elements in the form of flame tubes located inside the drum, each flame tube made in the form of a multi-pass register with a removable end nozzle on the side of the discharge unit, equipped with an external longitudinal finning and an ejection fuel nozzle inside (Author's witness only SU N 1032297, MKI F26B 11/04, 1983).

Общим принципом сушки обоих вышеперечисленных способов является нагрев материала горячим воздухом, с температурой, превышающей температуру насыщения паров воды для выделения паров влаги из материала.The general principle of drying both of the above methods is to heat the material with hot air, with a temperature exceeding the saturation temperature of water vapor to release moisture vapor from the material.

К достоинствам известного способа следует отнести обеспечение щадящего режима сушки без разрушения структуры материала, возможность использовать его для сушки взрывоопасных материалов. К недостаткам следует отнести невысокую производительность процесса сушки. К достоинствам известного устройства следует отнести его высокую производительность, а к недостаткам - создание взрывоопасной ситуации, т.к. процесс сушки сопровождается измельчением обрабатываемого материала, что приводит к повышению его концентрации в сушильном пространстве до критической.The advantages of this method include the provision of a gentle drying mode without destroying the structure of the material, the ability to use it for drying explosive materials. The disadvantages include the low productivity of the drying process. The advantages of the known device include its high performance, and the disadvantages are the creation of an explosive situation, because the drying process is accompanied by grinding of the processed material, which leads to an increase in its concentration in the drying space to critical.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение высокопроизводительного и безопасного процесса сутки гидролизного лигнина при одновременном сохранении его структуры и полезных свойств.The objective of the present invention is to provide a high-performance and safe process for a day hydrolysis lignin while maintaining its structure and useful properties.

Для решения поставленной технической задачи в процессе сушки лигнина применена микроволновая СВЧ печь и использованы сверхвысокочастотные электромагнитные волны. Микроволновая СВЧ печь устроена так, что в ней электрическая энергия преобразуется в энергию электромагнитных волн. Проникая в сырой лигнин, микроволны заставляют колебаться молекулы воды в резонанс с собственной частотой, то есть несколько миллиардов колебаний в секунду. Колебания молекул воды с такой частотой вызывают интенсивный нагрев лигнина как бы «изнутри», резко усиливается броуновское движение молекул воды, заставляя их «вылетать» из лигнина. Влажный воздух из печи удаляется печным вентилятором. Лигнин выдерживается в печи 10-15 минут, в зависимости от его влажности. На сушку в СВЧ печь лигнин подается в гранулированном виде.To solve the technical problem in the drying process of lignin, a microwave microwave oven was used and microwave radiation was used. Microwave microwave oven is designed so that in it the electrical energy is converted into the energy of electromagnetic waves. Penetrating into raw lignin, microwaves cause water molecules to vibrate in resonance with their own frequency, that is, several billion vibrations per second. Oscillations of water molecules with such a frequency cause intense heating of lignin, as it were, “from the inside”, the Brownian motion of water molecules increases sharply, causing them to “fly out” of lignin. Moist air from the oven is removed by the kiln fan. Lignin is aged in the oven for 10-15 minutes, depending on its humidity. For drying in a microwave oven, lignin is supplied in granular form.

Отличительной особенностью процесса сушки гидролизного лигнина является то, что для его сушки применяется микроволновая СВЧ печь, которая устроена так, что в ней электрическая энергия преобразуется в энергию электромагнитных волн. Проникая в сырой лигнин, микроволны заставляют колебаться молекулы воды в резонанс с собственной частотой, то есть несколько миллиардов колебаний в секунду. Колебания молекул воды с такой частотой вызывают интенсивный нагрев лигнина как бы «изнутри», резко усиливается броуновское движение молекул воды, заставляя их «вылетать» из лигнина.A distinctive feature of the drying process of hydrolysis lignin is that it uses a microwave microwave oven to dry it, which is designed so that in it the electrical energy is converted into electromagnetic wave energy. Penetrating into raw lignin, microwaves cause water molecules to vibrate in resonance with their own frequency, that is, several billion vibrations per second. Oscillations of water molecules with such a frequency cause intense heating of lignin, as it were, “from the inside”, the Brownian motion of water molecules increases sharply, causing them to “fly out” of lignin.

Сущность изобретения выражается в том, что лигнин естественной влажностью 65-70% в гранулированном виде просушивается до влажности 7-10% в микроволновой печи при помощи электромагнитных сверхвысокочастотных волн.The invention is expressed in the fact that lignin with a natural moisture content of 65-70% in granular form is dried to a moisture content of 7-10% in a microwave oven using electromagnetic microwave waves.

Микроволновые СВЧ печи нашли широкое применение в пищевой промышленности. В промышленном производстве СВЧ печи используются для сушки пробки, керамики, кожи, текстиля.Microwave microwave ovens are widely used in the food industry. In the industrial production of microwave ovens are used for drying cork, ceramics, leather, textiles.

Сушка гидролизного лигнина осуществляется следующим образом.Drying hydrolysis lignin is as follows.

Гранулированный лигнин естественной влажностью 65-70% подается в микроволновую печь. Микроволновая печь включается и начинает генерировать СВЧ электромагнитное излучение. Проникая в сырой лигнин, микроволны заставляют молекулы воды колебаться с собственной частотой, то есть несколько миллиардов колебаний в секунду, что вызывает усиление броуновского движения молекул воды, разогрев лигнина и вылет молекул воды из сырья. Влага из печи удаляется вентилятором. Лигнин выдерживается в печи 10-15 минут, в зависимости от его влажности. Просушив лигнин до 7-10% влаги, его удаляют из печи, при этом гранулированный лигнин в печи не перемешивается и не образует взрывоопасную пылегазовую смесь. Данный способ сушки скоротечен, безопасен с точки зрения взрывоопасности лигнина.Granular lignin with a natural moisture content of 65-70% is fed into the microwave. The microwave oven turns on and begins to generate microwave electromagnetic radiation. Penetrating into raw lignin, microwaves cause water molecules to oscillate at their own frequency, that is, several billion vibrations per second, which causes an increase in Brownian motion of water molecules, heating lignin and the release of water molecules from raw materials. Moisture from the oven is removed by a fan. Lignin is aged in the oven for 10-15 minutes, depending on its humidity. After drying the lignin to 7-10% moisture, it is removed from the furnace, while the granular lignin in the furnace does not mix and does not form an explosive dust-gas mixture. This method of drying is fleeting, safe from the point of view of the explosiveness of lignin.

Claims

A method of drying granular hydrolysis lignin in a microwave oven with a moisture content of 65-70% to a moisture content of 7-10%, comprising supplying wet granular lignin and holding it in an oven for 10-15 minutes, characterized in that the drying is carried out using microwave electromagnetic waves.