SU1578134A1 - Способ получени компонента резиновых смесей на основе лигнинной муки - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  лигнинсодержащих продуктов, в частности получени  компонента резиновых смесей на основе лигнинной муки. Цель - повышение температуростойкости и адгезии к корду резин при упрощении процесса. Последний ведут промывкой гидролизного лигнина и отжима его в гидролизаппарате после завершени  гидролиза. Последующую сушку провод т в три стадии: в барабанной сушилке до влажности 35-40%, в трубе-сушилке до влажности 15% и далее в мельнице ударно-отражательного действи  при 100-110°С до влажности 3-4% с одновременным размолом целевого продукта. В этом случае использование полученного продукта в резинах вместо белой сажи позвол ет сохранить уровень физико-механических и пластоэластичных свойств, но одновременно улучшить температуростойкость при 100°С резин по условной прочности и относительному удлинению с 16,3 и 344 до 16,1 МПа и 393% соответственно, а также повысить прочность св зи резины с кордом с 10 до 12,7 кН/м корда. 3 табл.

Description

Изобретение огноситг  к способу переработки древесного сырь , в частности к способу получени  нового компонента резиновых смесей на основе лигнинной муки, и можот быть использовано в тинной промышленности .

Целью изобретени   вп етг  упрощение процесса и повышение темпера- туростойкосчи и к корду резин .

Согласно пргдттлт аемому способу исходный пчгнин попвецают гидролизу , промывке и отжиму в гидролизаппарате , а затем провод т сушку в три стадии: в барабанной сушилке до влажности 35-40%, в трубе-сушилке до влажности 15%, при температуре 100- 110°С до влажности 3-4% совместно с операци ми размола и классификации в мельнице ударно-отражательного действи  за счет тепла, выдел ющегос  при ударе и истирании частиц пигнина.

П р и м е р. Способ получени  лигнинной муки опробован в прднзвочст- венных услови х Бендерского биохпмиСП -vl

00 00

четкого завода. После завершени  гидролиза в гидролизаппарат подавали промывную воду, отжим лигнина осуществл ли технологическим паром, используемым дл  удалени  лигнина из гидролизаппарата. Отжатый до 65% влажности гидролизный лигнин из сце- жи гицролизаппарата подавали ленточным транспортером через шнековый до- затор в барабанную сушилку, «имеющую диаметр 2,2 м и длину 12 м, вращающуюс  с частотой 3,2 мин. В барабанной сушилке лигнин высушиваетс  до 35% влажности при температуре теп- поносител  470°С. Из барабанной сушилки при помощч шлюзового питател  лигнин подавалс  в трубу-сушилку диаметром 650 мм, где сушилс  до 17% влажности при 250 С отход щими дымо- выми газами. Из трубы-сушилки лигнин , очищенный в разделительном и групповых циклонах от парогазовой . смеси, подавалс  шнековым транспортером через питатель в мельницу ударно- отражательного действи , где д с- пергировапс  до фракции 80-100 мкм, высушивалс  до 3% влажности и подавалс  через осадительные циклоны на упаковочную машину. Параметры нинной муки, полученные по предлагаемому способу удовлетвор ли требора- ни м ТУ оп-59-022-32-85: влажность не более 5%, кислотность не более 0,03%, зольность 6%, дисперсность не более 100 мкм. Полученна  по предлагаемому способу лигнинна  мука имела сл-едующие параметры: влажность 3%, кислотность 0,02%, зольность 4%, дисперсность 80 мкм (остаток на сите К 008 составил 2%). При этом удельные энергозатраты составилТи 1 20 кВт,ч/т лигнинной муки.

Дл  сравнени  полученных данных с известным способом на описанной

установке.проводили сушку лигнина в

две стадии до влажности 3%, гГосле чего определ ли зольность лигнина. Она составл ла 15,2%, что значительно превышает требовани  ТУ оп-59-022- 32-85.

Проведение операций промывки и отжима лигнина непосредственно в гид- ролизаппарате исключает необходимость дополнительного применени  сложного и громоздкого оборудовани  - репуль- патора, насоса дл  перекачки пульпы, насоса дл  перекачки фильтрата, барабанного вакуум-фильтра, вакуум-насоса

0

5

0

за счет чего способ упрощаемс  и снижаютс  энергозатраты на его осуществление .

Высушенный на первой ступени сушки до 35-40% влажности лигнин становитс  сыпучим и не комкуетс , поэтому вторую стадию сушки провод т в трубе-сушилке как более эффективной по сравнению с барабанной сушилкой .

Высушивание лигнина с 65% влажности до 35-40% на первой стадии и до влажности не ниже 15% на второй не измен ет его физико-химических свойств, так как при таких влажнос- т х температура частиц лигнина не превышает 100ЙС, т.е. температуры кипени  воды, и, следовательно, не приводит к обугливанию, т.е. к повышению зольности. Обильное выделение пара на первой и второй стади х сушки практически исключает возможность загорани  лигнина, а, следовательно, и взрыва лигнинной пыли.

При уменьшении влажности лигнина на второй стадии сушки ниже 15% транспортирование влаги из центра частиц к их поверхности затрудн етс , так как лигнин относитс  к капилл рно-пористым коллоидным материалам . Поверхность же частиц лигнина имеет влажность значительно более низкую, чем ее  дро. Поэтому при температуре сушки более 200°С (температура разложени  лигнина) с поверхности частиц лигнин начинает разлагатьс , в результате чего свойства высушенного лигнина измен ютс  (увеличиваетс  зольность и снижаетс  химическа  активность), а ухудшение качества лигнинной муки  вл етс  следствием этого процесса.

Кроме того, пересушенна  поверхность частиц лигнина при движении их под действием -потока газа в трубе-сушилке измельчаетс , за счет чего дол  пыли увеличиваетс , а следовательно , повышаетс  взрывоопасность ведени  процесса сушки. При сушке лигнина на второй стадии до влажности выше 15% качество высушенного лигнина по сравнению с исходным не-измен етс . С целью подтверждени  этого факта нами проводились сравнительные исследовани  по определению зольности лигнина, высушенного в трубе-сушилке по предлагаемому способу, и исходного , подвергавшегос  сушке при

100ГС. Различие в данных зольности того и другого лигнина наблюдалось пределах погрешности метода определени  (применен весовой метод определени  зольности). Таким образом, сушка лигнина на второй стадии до влажности не ниже 15%  вл етс  необходимым условием получени  высококачественной лигнинно-й муки.

Проведение третьей стадии сушки при 100-110°С в мельнице ударно- отражательного действи  при одновременном диспергировании и классификации лигнина обеспечивает снижение энергоемкости способа и необходимое качество лигнинной муки. Применение самой экономичной мельницы ударно- отгтжлтельного действи  позвол ет снизи°ь удельные энергозатраты до 100-1 0 кВт.ч/т готового продукта и так как у мельниц ударно-отражательного действи  самый низкий изно рабочих элементов (удельный расход металла составл ет 2G г/т готового продукта), то зольность лигнинной муки практически не измен етс  по сравнению с исходным лигнином, чем обуславливаетс  высокое качество лигнинной-муки. Температурный режим сушки на третьей ступени исключает термическое разложение лигнина, чем также обуславливаетс  высокое качество лигнинной муки. Кроме того , использование дл  сушки тепловой энергии, выдел емой при разрушении лигнина за счет удара и трени , повышает эффективность мельницы и способа в целом. Процесс сушки лигнина на третьей стадии происходит следующим образом. Часть кинетической энергии частиц лигнина, полученной ja счет размола их биль ным ротором, при ударе об отбойные поверхности превращаетс  в тепло. Причем это тепло аккумулируетс  в-  дре частицы, что подтверждено экспериментальными работами. Показано, что температура  дра полимерной частицы при ударном нагружении на 60-80°С выше температуры на ее поверхности , а последн   на 20-50°С выше температуры окружающей среды. В результате этого в мельнице происходит интенсивный конвективный теплообмен между фазами. Кроме того , образующеес  в капилл рах частицы давление жидкости способствует ее быстрому разрушению при ударе.

0

5

0

5

При диспергировании сухого лигнина в мельнице ударно-отражательного действи  дл  исключени  его возгорани  или разложени  необходимо было отводить тепло, а при измельчении влажного (более 152) лигнина необходимость отвода тепла отпала. Таким образом, применение мельницы ударно-отражательного действи  позвол ет исключить расход тепла на третьей стадии сушки и утилизировать энергию, подводимую к мельнице. За счет этого коэффициент полезного действи  мельницы возрастает, а энергоемкость способа снижаетс .

В табл. 1 приведены данные, характеризующие вли ние технологических параметров процесса получени  лигнинной муки на ее качество.

Данные табл.1 показывают, что при отклонении технологических параметров процесса от параметров по изобретению измен ютс  качественные показатели готовой продукции. Так, например, увеличение конечной влажности процесса сушки на первой ее стадии приводит к повышенному расходу удельной мощности (опыт 3). Уменьшение же этого предела (опыт 4-6) приводит к повышенному содержанию золы в целом продукте и делает непригодным дл  применени  в шинной промышленности.

Лигнинна  мука, полученна  по предлагаемому способу, была опробована в производственных услови х Бело- церковского ПО гоин и РАИ в составе об- обкладочных резин, примен емых дл  производства грузовых шин размера 260-508 Р. Обкладочна  резина приготовл лась на основе 100 мае.ч. СКИ-3 и 5 мае.ч. шигнинной муки взамен белой сажи БС-120 на реэиносмесителе РСВД 250-40/30 в две стадии. Лигнинна  мука вводилась на первой стадии взамен белой сажи вместе с другими сыпучими ингредиентами.

При изготовлении смеси и обработке на вальцах отклонений от прин той технологии не вы влено.

Физико-механические показатели резиновых смесей, определенные по стандартным методикам, приведены в табл.2.

Данные табл.2 показывают, что физико-механические свойства резиновых смесей с лигнинной мукой лежат в пределах требуемых норм.

Всего было выпущено 23 заправки опытных резиновых смесей. Результаты

0

0

5

0

5

расширенных физико-механических испытаний серийной и опытной резиновых смесей приведены в табл.3.

Анализ данных табл.3 показывает, что уровень физико-механических и пластоэластичных свойств опытных и серийных резин одинаков. Однако опыт HE,ie резины с лигнинной мукой превосход т серийные с белой сажей по температуростойкости, имеют более высокую степень вулканизации и высокую адгезию к корду.

Применение лигнинной муки в рецептурах шин и РТИ взамен белой сажи позвол ет повысить эксплуатационные характеристики шин.

Таким образом, введение процесса получени  лигнинной муки По предлагаемому способу позвол ет значительно улростить этот процесс, снизить

5

0

Claims (1)

1. удельные энергозатраты и обеспечить высокое качество готовой продукции. Формула изобретени 

   Способ получени  компонента резиновых смесей на основе лигнинной муки путем промывки гидролизного лигнина, отжима, многостадийной сушки и размола, отличающий- с   тем, что, с целью упрощени  процесса, повышени  температуростойкости и адгезии к корду резин, промывку и отжим гидролизного лигнина провод т в гидролизаппарате по завершении процесса гидролиза, сушку провод т в три стадии: в барабанной сушилке до влажности 35-40%, в трубе - сушилке до влажности 15%, далее в мельнице ударно-отражательного действи  при 100-110°С до влажности 3-4% с одновременным размолом целевого продукта.

   Продукт в опытах 1-3 соответстгует ТУ оп-59-022-32-85, в опитах 4-6 - не соответствует требовани м ТУ по содержанию юлы.

   Условное напр жение

   при удлинении

   300%, МПа Условна  прочность

   при раст жении, МПа Относительное удлинение , %

   8,0-12,0 9,1 8,0 10,7 10,0 10,3 10,1 20-25,5 23 21 22,2 21,8 21,4 20,9 405-650 520 570 570 540 490 435

   Таблиц

   В зкость по Муни при 100 С, цел. ед.

   Пластичность, усл.ед. Геометри  Монсанто М, мил

   155°, 60 мин

   диапазон 100

   Клейкость, МИа через 2 ч 24 ч 48 ч

   Условное напр женинии 300%, МПа Условна  прочность Таблица 3

   д.

   нее56

   0,45

   7,8

   4,5

   10,2

   35,4

   38,5

   6,9

   5,7 4,3

   9,8

   54

   0,47

   10,2

   3,8

   9,3

   36,3

   39,2

   6,0 5,8 5,2

   11,0