СПОСОБ СУШКИ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА В МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ Российский патент 2010 года по МПК F26B3/347 

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.

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.

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).

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.

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.

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.).

Общим принципом сушки обоих вышеперечисленных способов является нагрев материала горячим воздухом, с температурой, превышающей температуру насыщения паров воды для выделения паров влаги из материала.

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.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение высокопроизводительного и безопасного процесса сутки гидролизного лигнина при одновременном сохранении его структуры и полезных свойств.

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.

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.

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.

Микроволновые СВЧ печи нашли широкое применение в пищевой промышленности. В промышленном производстве СВЧ печи используются для сушки пробки, керамики, кожи, текстиля.

Сушка гидролизного лигнина осуществляется следующим образом.

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.

Изобретение относится к способам сушки технического лигниносодержащего сырья и может быть использовано в биохимической промышленности для переработки отходов-лигнина, а также в торфодобывающей промышленности. В процессе сушки применена микроволновая печь, генерирующая сверхвысокочастотное излучение электромагнитных волн. Проникая в сырой лигнин, электромагнитные волны разогревают лигнин изнутри, заставляют молекулы воды колебаться со сверхвысокой частотой, значительно усиливая броуновское движение и молекулы воды «вылетают» из влажного лигнина. В печь лигнин подается в гранулированном виде и во время сушки не перемешивается, в результате в печи не создается опасная пылегазовая смесь. Процесс сушки проводится от влажности лигнина 65-70% до влажности 7-10%, он быстротечен (выдержка в печи в течение 10-15 мин), технологически удобен и дешев.

Способ сушки гранулированного гидролизного лигнина в микроволновой печи влажностью 65-70% до влажности 7-10%, включающий подачу влажного гранулированного лигнина и выдержку его в печи в течение 10-15 минут, отличающийся тем, что сушка ведется с помощью сверхвысокочастотных электромагнитных волн.