RU2338769C1 - Method of processing plant raw material - Google Patents
Method of processing plant raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338769C1 RU2338769C1 RU2007118740/04A RU2007118740A RU2338769C1 RU 2338769 C1 RU2338769 C1 RU 2338769C1 RU 2007118740/04 A RU2007118740/04 A RU 2007118740/04A RU 2007118740 A RU2007118740 A RU 2007118740A RU 2338769 C1 RU2338769 C1 RU 2338769C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- raw material
- liquid
- gaseous
- products
- processing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 5
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 claims description 2
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 13
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 9
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004821 distillation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003864 humus Substances 0.000 abstract 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 41
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 24
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003608 radiolysis reaction Methods 0.000 description 6
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 4
- 235000010204 pine bark Nutrition 0.000 description 4
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 4
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 description 1
- 235000019730 animal feed additive Nutrition 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения газообразного, жидкого и/или твердого топлива и может быть использовано при утилизации растительного сырья и производственных отходов растительного происхождения на основе лигнина, крахмала, целлюлозы, полиозы, гуминовых соединений и их производных.The invention relates to the field of production of gaseous, liquid and / or solid fuels and can be used in the utilization of plant materials and plant waste based on lignin, starch, cellulose, polyose, humic compounds and their derivatives.
Известен способ переработки посредством сухой перегонки, состоящий в разложении исходного растительного сырья при высокой температуре без доступа воздуха с образованием твердых, жидких и газообразных продуктов и конденсацией летучих продуктов вне зоны теплового воздействия (прототип) (1) [Роговин З.А., Шорыгина Н.Н. Химия целлюлозы и ее спутников. - М: Гос. научно-техн. изд-во химической литературы, 1953, с.226-227, 608-610].A known method of processing by dry distillation, which consists in the decomposition of the source of plant materials at high temperature without air access with the formation of solid, liquid and gaseous products and the condensation of volatile products outside the heat affected zone (prototype) (1) [Rogovin Z.A., Shorygina N .N. Chemistry of cellulose and its companions. - M: State. scientific and technical Publishing House of Chemical Literature, 1953, pp. 226-227, 608-610].
Однако данным известным способом получают смесь воды, углекислого газа и углерода с низким содержанием компонентов, пригодных к использованию в качестве топлива (водород, детонационно-стойкие жидкие, твердые или газообразные углеводороды). В известном способе сухой перегонки исходное растительное сырье подвергают воздействию высокой температуры, при котором происходит разложение не только самого сырья, но и образующихся продуктов. В результате среди конечных продуктов преобладают компоненты, которые не могут использоваться в качестве топлива (вода, смолы, углекислый газ). Общий выход извлекаемых топливных компонентов не превышает 50 мас.%, из которых не более трети являются жидкими.However, in this known manner, a mixture of water, carbon dioxide and carbon with a low content of components suitable for use as a fuel (hydrogen, detonation-resistant liquid, solid or gaseous hydrocarbons) is obtained. In the known method of dry distillation, the original plant material is exposed to high temperature, in which there is decomposition of not only the raw material itself, but also the resulting products. As a result, components that cannot be used as fuel (water, resins, carbon dioxide) predominate among the final products. The total yield of recoverable fuel components does not exceed 50 wt.%, Of which not more than a third are liquid.
Целью предлагаемого технического решения является повышение полноты утилизации растительного сырья, а также повышение качества получаемых продуктов переработки.The aim of the proposed technical solution is to increase the completeness of utilization of plant materials, as well as improving the quality of the resulting processed products.
Поставленная цель достигается тем, что переработку растительного сырья осуществляют посредством сухой перегонки при совместном воздействии ионизирующего излучения и температуры, а летучие продукты принудительно удаляют из зоны воздействия в токе газа или пара.This goal is achieved by the fact that the processing of plant materials is carried out by dry distillation under the combined influence of ionizing radiation and temperature, and volatile products are forcibly removed from the exposure zone in a gas or vapor stream.
Способ переработки растительного сырья путем воздействия ионизирующим излучением и температурой с образованием продуктов радиолиза известен (2) [Ершов Б.Г. «Радиационно-химическая деструкция целлюлозы и других полисахаридов. // Успехи химии. 1998, Т.67, №4, с.353-375].A method of processing plant materials by exposure to ionizing radiation and temperature to form radiolysis products is known (2) [B. Ershov “Radiation-chemical destruction of cellulose and other polysaccharides. // Advances in chemistry. 1998, Vol. 67, No. 4, p. 353-375].
Однако данным известным способом можно получить уменьшение степени полимеризации облучаемых макромолекул при сохранении их химической природы, а также небольшое количество летучих хозяйственно ценных углеводородов, причем только в смеси с неутилизируемыми продуктами радиолиза.However, using this known method, it is possible to obtain a decrease in the degree of polymerization of irradiated macromolecules while maintaining their chemical nature, as well as a small amount of volatile economically valuable hydrocarbons, and only in a mixture with non-utilizable radiolysis products.
В известном способе, основанном на применении ионизирующего излучения, исходное растительное сырье вводят в зону радиационного воздействия и выдерживают в ней в течение отрезка времени, достаточного для образования продуктов радиолиза, которые, оставаясь в этой зоне, участвуют в регенерации исходных молекул или вступают в новые реакции взаимодействия с образованием новых продуктов, в том числе и преимущественно нежелательных. Только после завершения периода воздействия ионизирующего излучения реакционную массу выводят из реактора и выделяют из нее продукты радиолиза, сложная смесь которых требует проведения сложной процедуры их разделения. При этом наиболее ценная фракция топливных углеводородов и водорода составляет лишь незначительную долю среди продуктов радиолиза (≤5 мас%).In the known method based on the use of ionizing radiation, the initial plant material is introduced into the radiation exposure zone and kept therein for a period of time sufficient to form radiolysis products, which, remaining in this zone, participate in the regeneration of the original molecules or enter into new reactions interactions with the formation of new products, including mostly undesirable ones. Only after the end of the period of exposure to ionizing radiation, the reaction mass is removed from the reactor and the radiolysis products are isolated from it, a complex mixture of which requires a complex separation procedure. Moreover, the most valuable fraction of fuel hydrocarbons and hydrogen is only a small fraction of the radiolysis products (≤5 wt%).
В предлагаемом техническом решении сухую перегонку осуществляют в процессе воздействия ионизирующим излучением. Причем для повышения относительного выхода газообразных, жидких и твердых продуктов разложения сырья рекомендуется часть отогнанных продуктов отделять и смешивать с исходным сырьем, поступающим в зону воздействия.In the proposed technical solution, dry distillation is carried out in the process of exposure to ionizing radiation. Moreover, to increase the relative yield of gaseous, liquid and solid decomposition products of the raw materials, it is recommended to separate and mix part of the distilled products with the feedstock entering the impact zone.
В конкретном исполнении воздействие - нагрев и облучение - осуществляют непосредственно электронным пучком с энергией 0.4-10 МэВ при мощности дозы выше 0,5 кГр/с.In a specific embodiment, the effect - heating and radiation - is carried out directly by an electron beam with an energy of 0.4-10 MeV at a dose rate above 0.5 kGy / s.
Кроме того, воздействие и отгонку летучих продуктов осуществляют в токе водорода или газообразных алканов. Эти газы могут представлять собой отделяемую часть продуктов разложения, возвращаемых в голову процесса для смешения с исходным сырьем.In addition, exposure and distillation of volatile products is carried out in a stream of hydrogen or gaseous alkanes. These gases may constitute a separable portion of the decomposition products returned to the process head for mixing with the feedstock.
Впервые установлено, что наилучшие качество целевых продуктов переработки растительного сырья ароматической природы посредством сухой перегонки под действием ионизирующего излучения и тепла можно получить, если сырье предварительно или в процессе воздействия смешивать с жидкими алканами и/или жидкими компонентами нефти (углеводородами, извлекаемыми из нефти по отдельности или в виде жидкой смеси).It has been established for the first time that the best quality of the target products of the processing of plant materials of aromatic nature through dry distillation under the influence of ionizing radiation and heat can be obtained if the raw materials are mixed with liquid alkanes and / or liquid oil components (hydrocarbons extracted separately from the oil before or during the exposure) or as a liquid mixture).
В свою очередь, при переработке растительного сырья, в котором преобладают полисахариды и иные насыщенные углеводороды, наилучшее качество целевых продуктов достигается, если сырье предварительно или в процессе воздействия смешивать с непредельными соединениями.In turn, during the processing of plant materials, in which polysaccharides and other saturated hydrocarbons predominate, the best quality of the target products is achieved if the raw materials are mixed with unsaturated compounds in advance or in the process of exposure.
Для получения высококалорийных и низкомолекулярных целевых продуктов рекомендуется перед подачей в зону воздействия производить озонирование исходного растительного сырья.To obtain high-calorie and low molecular weight target products, it is recommended to ozonize the source of plant materials before serving in the exposure zone.
Целесообразным приемом, регулирующим молекулярно-массовое распределение в целевом продукте, является подщелачивание исходного растительного сырья.A suitable technique that regulates the molecular weight distribution in the target product is alkalization of the original plant material.
Для повышения относительного выхода газообразных и жидких целевых продуктов рекомендуется в процессе переработки действие излучения и температуры чередовать с биохимической обработкой перерабатываемого материала.To increase the relative yield of gaseous and liquid target products, it is recommended that during the processing process the effects of radiation and temperature be alternated with the biochemical treatment of the processed material.
В конкретном исполнении селективность воздействия и отгонку летучих продуктов регулируют за счет присутствия в зоне воздействия гомогенных или гетерогенных катализаторов.In a specific embodiment, the selectivity of the effect and the distillation of volatile products are controlled by the presence of homogeneous or heterogeneous catalysts in the zone of influence.
Авторами настоящего технического решения установлено, что как степень утилизации сырья, так и выход ценных фракций топливных углеводородов и водорода можно значительно повысить, а технологию их получения можно значительно упростить, если в процессе сухой перегонки воздействие температуры сочетать с воздействием ионизирующего излучения и принудительно удалять продукты разложения в токе газа или пара.The authors of this technical solution found that both the degree of utilization of raw materials and the yield of valuable fractions of fuel hydrocarbons and hydrogen can be significantly increased, and the technology for their production can be greatly simplified if, during dry distillation, the effect of temperature is combined with the action of ionizing radiation and the decomposition products are forced to be removed in a stream of gas or steam.
Впервые установлено, что новое комбинированное воздействие обеспечивает возможность снижения температуры переработки, селективность разложения исходных компонентов и целенаправленность процесса радиолиза растительного сырья. Хозяйственно ценная фракция топливных компонентов, образующаяся в зоне воздействия, ингибирует процесс разложения сырья и за ее уровнем в зоне воздействия необходимо следить и не позволять, чтобы ее содержание превышало допустимый предел.It was established for the first time that a new combined effect provides the possibility of lowering the processing temperature, the selectivity of the decomposition of the starting components and the focus of the process of radiolysis of plant materials. The economically valuable fraction of the fuel components formed in the impact zone inhibits the decomposition of raw materials and its level in the impact zone must be monitored and not allowed to exceed its permissible limit.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие заявляемое техническое решение.The following are examples illustrating the claimed technical solution.
Пример 1. В качестве растительного сырья используют лигнин, выделяемый из древесины на Сегежском целлюлозно-бумажном комбинате. Сырье в токе метана пропускают через нагреваемый полый реактор, помещенный под пучок линейного электронного ускорителя У-003, где он подвергается воздействию потока электронов с мощностью дозы 5 кГр/с и энергией Е=8 МэВ. На выходе из реактора смесь летучих продуктов охлаждают до 20°С. Конденсированные продукты отделяют от газа в инерционном газо-жидкостном сепараторе. Образующийся конденсат - смесь жидких углеводородов и воды - разделяют на делительной воронке и сливают в емкости-хранилища. Оставшуюся газовую смесь направляют в газовый мембранный сепаратор, где извлекают водород и газообразные углеводороды. Твердые продукты, накапливающиеся на дне реакторе, выводят и ссыпают в хранилище. При необходимости из них удаляют водорастворимые нецелевые примеси. В составе продуктов присутствуют 11 мас.% газообразных, 48 мас.% жидких и 41 мас.% твердых. Из них топливные компоненты составляют соответственно 7, 38 и 39 мас.%. Выход целевых топливных продуктов в расчете на 1 кВт·ч поглощенной энергии составил 1,2 кг. Таким образом, при полной конверсии сырья получено 84 мас.% целевых продуктов.Example 1. As plant materials, lignin is used, extracted from wood at the Segezha Pulp and Paper Mill. Raw materials in a methane stream are passed through a heated hollow reactor placed under a beam of a U-003 linear electron accelerator, where it is exposed to an electron stream with a dose rate of 5 kGy / s and an energy of E = 8 MeV. At the outlet of the reactor, the mixture of volatile products is cooled to 20 ° C. Condensed products are separated from gas in an inertial gas-liquid separator. The condensate formed - a mixture of liquid hydrocarbons and water - is separated on a separatory funnel and drained into storage tanks. The remaining gas mixture is sent to a gas membrane separator, where hydrogen and gaseous hydrocarbons are recovered. Solid products that accumulate at the bottom of the reactor are removed and poured into storage. If necessary, water-soluble non-target impurities are removed from them. The composition of the products contains 11 wt.% Gaseous, 48 wt.% Liquid and 41 wt.% Solid. Of these, fuel components comprise 7, 38 and 39 wt.%, Respectively. The yield of target fuel products per 1 kWh of absorbed energy was 1.2 kg. Thus, with a complete conversion of raw materials, 84 wt.% Of the target products was obtained.
Результаты приведены в таблице 1 и 2, где Е - энергия потока электронов; Р - мощность поглощенной дозы; V - массовая скорость подачи сырья в реактор, G - тип газа, Н - наличие нагревателя («+» - воздействие излучения сочетается с дополнительным нагревом; «-» - нагрев осуществляется только за счет излучения), Т - максимальная температура в зоне воздействия, Д - абсолютное давление.The results are shown in tables 1 and 2, where E is the electron flow energy; P is the absorbed dose rate; V is the mass feed rate of the feed to the reactor, G is the type of gas, H is the presence of a heater ("+" - the effect of radiation is combined with additional heating; "-" - heating is carried out only by radiation), T is the maximum temperature in the impact zone, D - absolute pressure.
Пример 2. По методике примера 1 подвергли переработке препарат гуминовую кислоту (фирмы Chemapol). В качестве источника ионизирующего излучения использован γ-изотоп 60Со. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.Example 2. According to the method of example 1, the preparation was processed humic acid preparation (company Chemapol). The γ-isotope 60 Co was used as a source of ionizing radiation. The process conditions and the results are presented in table 1.
Пример 3. По методике примера 1 подвергли переработке хлопковую целлюлозу. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.Example 3. According to the method of example 1, cotton pulp was processed. The process conditions and the results are presented in table 1.
Пример 4. По методике примера 1 подвергли переработке древесный опил (лиственный). Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.Example 4. According to the method of example 1 was processed wood sawdust (hardwood). The process conditions and the results are presented in table 1.
Пример 5. По методике примера 1 подвергли переработке измельченную сосновую кору. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.Example 5. According to the method of example 1 was processed crushed pine bark. The process conditions and the results are presented in table 1.
Пример 6. По методике примера 1 подвергли переработке рубленую ржаную солому. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 1.Example 6. By the method of example 1 was subjected to processing chopped rye straw. The process conditions and the results are presented in table 1.
Пример 7. Лигнин обработали по методике примера 1, но исходное сырье предварительно смешали с 14 мас.% додекана. При этом сырьевую смесь облучали и нагревали только ускоренными электронами без использования дополнительного источника тепла. Из таблицы 2 видно, что добавка жидкого алкана к сырью позволяет увеличить выход жидкого топлива относительно твердого, а также общий выход целевого продукта. Додекан и его ближайшие гомологи являются также характерными жидкими компонентами нефти.Example 7. Lignin was processed according to the method of example 1, but the feedstock was pre-mixed with 14 wt.% Dodecane. In this case, the raw material mixture was irradiated and heated only by accelerated electrons without the use of an additional heat source. From table 2 it is seen that the addition of liquid alkane to the raw material can increase the yield of liquid fuel relative to solid, as well as the total yield of the target product. Dodecan and its closest homologues are also characteristic liquid components of oil.
Пример 8. По методике примера 1 переработали лигнин, предварительно подвергнутый озонированию (0.3 моль О3 на моль сырья). Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют влиянии озона на перераспределение относительных выходов жидкого и твердого топлива и повышение общего выхода целевой конверсии.Example 8. According to the method of example 1 was processed lignin, previously subjected to ozonation (0.3 mol of O 3 per mole of raw materials). The data presented in table 2 indicate the effect of ozone on the redistribution of the relative yields of liquid and solid fuels and an increase in the overall yield of the target conversion.
Пример 9. Лигнин обработали по методике примера 1, но исходное сырье предварительно было подщелочено алкоголятом натрия, а нагрев осуществляли только за счет электронного пучка. Эффект предварительного подщелачивания, как видно из таблицы 2, также состоит в повышении относительного выхода жидкого топлива, хотя общий выход целевых продуктов практически не изменяется.Example 9. Lignin was processed according to the method of example 1, but the feedstock was pre-alkalized with sodium alcoholate, and heating was carried out only due to the electron beam. The effect of preliminary alkalization, as can be seen from table 2, also consists in increasing the relative yield of liquid fuel, although the total yield of the target products is practically unchanged.
Пример 10. По методике примера 3 подвергали переработке целлюлозу, которую предварительно смешали с антраценом. Нагрев образца происходил только вследствие поглощения электронного пучка. Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют о влиянии антрацена на общий выход целевой конверсии при существенном росте выхода жидкой топливной фракции.Example 10. According to the method of example 3, the cellulose was processed, which was pre-mixed with anthracene. The sample was heated only due to absorption of the electron beam. The data presented in table 2 indicate the effect of anthracene on the total yield of the target conversion with a significant increase in the yield of liquid fuel fraction.
Пример 11. Коммерческий препарат полиозы обработали по методике примера 1, но после нагрева и облучения следовала анаэробная биохимическая обработка сырья в метан-тэнке. В результате образовались только жидкие и газообразные продукты, причем суммарное содержание топливных компонентов достигло 90% от массы сырья. Условия проведения процесса и полученные результаты представлены в таблице 2.Example 11. The commercial preparation of polyose was processed according to the method of example 1, but after heating and irradiation followed anaerobic biochemical processing of raw materials in methane tank. As a result, only liquid and gaseous products were formed, with the total content of fuel components reaching 90% by weight of the feed. The process conditions and the results are presented in table 2.
Пример 12 По методике примера 1 подвергали переработке полиозу, на которую предварительно напылили комплексную соль никеля. Нагрев образца происходил как с помощью нагревателя, так и электронного пучка. Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют, что добавка оказала каталитическое действие, резко повысив выход жидкого топлива и общий выход целевых веществ.Example 12 According to the method of example 1, the polyose was subjected to processing, on which the nickel complex salt was previously sprayed. The sample was heated using both a heater and an electron beam. The data presented in table 2 indicate that the additive had a catalytic effect, dramatically increasing the yield of liquid fuel and the total yield of the target substances.
Пример 13. По методике примера 3 подвергли переработке хлопковую целлюлозу, но при пониженном давлении - 102 мм.рт.ст. Из таблицы 2 видно, что понижение давления способствовало росту относительного выхода жидких топливных продуктов.Example 13. According to the method of example 3 was processed cotton cellulose, but under reduced pressure - 102 mm Hg From table 2 it can be seen that the decrease in pressure contributed to the increase in the relative yield of liquid fuel products.
Пример 14. По методике примера 5 подвергли переработке сосновую кору, но при пониженном давлении - 78 мм.рт.ст. Данные, представленные в таблице 2, свидетельствуют о большем выходе жидкого целевого продукта при пониженном давлении.Example 14. According to the method of example 5, the pine bark was processed, but at reduced pressure 78 mm Hg. The data presented in table 2 indicate a greater yield of the liquid target product under reduced pressure.
Пример 15. По методике примера 1 подвергли переработке лигнин, но сырье предварительно смешали с 16 мас.% жидкой фракции, полученной при прямой перегонке (конец кипения 340°С) девонской нефти. Таблица 2 свидетельствует, что добавка жидких компонентов нефти (как и в примере 7) к исходному сырью, позволяет увеличить выход жидкого топлива относительно твердого, а также общий выход целевого продукта.Example 15. According to the method of example 1, lignin was processed, but the feed was pre-mixed with 16 wt.% Of the liquid fraction obtained by direct distillation (end of boiling of 340 ° C) of Devonian oil. Table 2 indicates that the addition of liquid oil components (as in example 7) to the feedstock, allows to increase the yield of liquid fuel relative to solid, as well as the overall yield of the target product.
Во всех случаях реализации заявляемого способа без процедуры отгонки, без сочетания облучения и нагрева и при задержке летучих продуктов в зоне воздействия получали следующие негативные результаты:In all cases, the implementation of the proposed method without a distillation procedure, without a combination of irradiation and heating and with a delay in volatile products in the impact zone, the following negative results were obtained:
- 2-3-кратный рост смолообразования;- 2-3-fold increase in gum formation;
- снижение выхода целевой конверсии, как минимум в 1,5-2 раза, сопровождающееся повышением выхода токсичных и неутилизируемых соединений;- a decrease in the yield of the target conversion, at least 1.5-2 times, accompanied by an increase in the yield of toxic and non-utilizable compounds;
- образование продуктов, обладающих остаточной радиоактивностью, при Е≥10 МэВ.- the formation of products with residual radioactivity at E≥10 MeV.
- глубокую деструкцию летучих топливных соединений до СО2 и Н2О при E≤0.4 МэВ.- deep destruction of volatile fuel compounds to CO 2 and H 2 O at E≤0.4 MeV.
Таким образом, способ согласно заявляемому техническому решению обеспечивает целенаправленное превращение растительного сырья в хозяйственно ценные газообразные, жидкие и твердые топливные соединения. Это особенно ценно при утилизации крупнотоннажных отходов переработки древесины (лигнин, опил, кора и др.).Thus, the method according to the claimed technical solution provides the targeted conversion of plant materials into economically valuable gaseous, liquid and solid fuel compounds. This is especially valuable when disposing of large-tonnage waste from wood processing (lignin, sawdust, bark, etc.).
В настоящее время промышленная утилизация растительных отходов включает следующие основные направления:Currently, industrial utilization of plant waste includes the following main areas:
- помещение в отвалы, где растительная масса претерпевает длительное биохимическое разложение под действием естественных внешних факторов (бактерии, воздух, влага, свет и т.п.);- placement in dumps, where the plant mass undergoes prolonged biochemical decomposition under the influence of natural external factors (bacteria, air, moisture, light, etc.);
- фракционное выделение полезных компонентов или их смесей, например целлюлозы из древесины, сорбентов медицинского назначения из лигнина и т.п.;- fractional separation of useful components or mixtures thereof, for example cellulose from wood, medical sorbents from lignin, etc .;
- частичное использование растительных остатков в качестве бытового топлива или кормовых добавок для животных;- partial use of plant residues as household fuel or animal feed additives;
- химическая и биохимическа переработка, например для получения спирта, фурфурола и др. ценных соединений.- chemical and biochemical processing, for example, to produce alcohol, furfural, and other valuable compounds.
Для утилизации избыточных растительных материалов указанными известными способами требуются чрезвычайно большие площади хранения, сложные технологические схемы переработки, многоступенчатая очистка отходов. Такая инфраструктура требует больших капитальных затрат, длительного времени на строительство и запуск и реализуется только при наличии в регионе крупного потребителя выпускаемой продукции. Если же все эти факторы отсутствуют, то основная часть растительных отходов накапливается в отвалах вокруг перерабатывающих предприятий, оказывая негативное воздействие на окружающую среду и затрудняя освоение новых территорий.For the disposal of excess plant materials by these known methods requires extremely large storage areas, complex processing schemes, multi-stage waste treatment. Such an infrastructure requires large capital expenditures, a long time to build and launch, and is implemented only if there is a large consumer of products in the region. If all these factors are absent, then the bulk of plant waste accumulates in the dumps around the processing enterprises, having a negative impact on the environment and making it difficult to develop new territories.
Заявляемый способ позволяет с помощью компактных установок максимально утилизировать избыточные растительные массы на месте их производства, предотвращая массированное загрязнение окружающей среды.The inventive method allows using compact plants to maximize the disposal of excess plant matter at the place of production, preventing massive environmental pollution.
Заявляемый способ обеспечивает получение следующих результатов:The inventive method provides the following results:
- выход утилизируемых топливных продуктов превышает 75% и может достигать 95% от массы перерабатываемого растительного сырья; жидкий целевой продукт имеет надежное бытовое и промышленное применение в качестве компонента моторного, реактивного или дизельного топлива;- the yield of utilized fuel products exceeds 75% and can reach 95% of the mass of processed plant materials; the liquid target product has reliable domestic and industrial applications as a component of motor, jet or diesel fuel;
- побочными продуктами являются, прежде всего, вода и, в меньшей степени, окислы углерода. Выход последних многократно меньше их выхода при самопроизвольном гниении растительной массы в отвалах;- by-products are, first of all, water and, to a lesser extent, carbon oxides. The yield of the latter is many times less than their yield during spontaneous decay of plant mass in dumps;
- способ характеризуется экологической чистотой, поскольку не использует и не ориентирован на использование токсичных реагентов, и его реализация не связана с появлением вредных воздействий на окружающую среду и производственный персонал;- the method is characterized by environmental cleanliness, because it does not use and is not focused on the use of toxic reagents, and its implementation is not associated with the appearance of harmful effects on the environment and production personnel;
- способ обеспечивает низкую энергоемкость и материалоемкость переработки растительного сырья за счет полноты поглощения энергии в обрабатываемой смеси, низких давлений, возможности производить нагрев изнутри вещества посредством поглощения энергии электронного излучения.- the method provides low energy and material consumption of the processing of plant materials due to the completeness of energy absorption in the processed mixture, low pressures, the ability to produce heating from the inside of the substance by absorbing the energy of electronic radiation.
Состав и выходы продуктов переработки растительного сырья, мас.%Table 1
The composition and yields of processed products of plant materials, wt.%
Состав и выходы продуктов переработки растительного сырья при дополнительных управляющих факторах, мас.%table 2
The composition and yields of processed products of plant materials with additional control factors, wt.%
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007118740/04A RU2338769C1 (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | Method of processing plant raw material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007118740/04A RU2338769C1 (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | Method of processing plant raw material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2338769C1 true RU2338769C1 (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=40241293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007118740/04A RU2338769C1 (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | Method of processing plant raw material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2338769C1 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2409539C1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-01-20 | Учреждение Российской академии наук Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения РАН | Method of converting lignin to liquid and gaseous hydrocarbons and derivatives thereof |
| RU2495915C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Method of processing lipids |
| RU2505580C2 (en) * | 2012-04-19 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Method of processing lipids and lignins |
| RU2508301C1 (en) * | 2011-05-04 | 2014-02-27 | Ренмэтикс, Инк. | Producing lignin from lignocellulose biomass |
| US8663800B2 (en) | 2011-05-04 | 2014-03-04 | Renmatix, Inc. | Lignin production from lignocellulosic biomass |
| US9963555B2 (en) | 2011-12-30 | 2018-05-08 | Renmatix, Inc. | Compositions comprising lignin |
| US10053745B2 (en) | 2010-01-19 | 2018-08-21 | Renmatix, Inc. | Production of fermentable sugars and lignin from biomass using supercritical fluids |
| US10793646B2 (en) | 2014-09-26 | 2020-10-06 | Renmatix, Inc. | Adhesive compositions comprising type-II cellulose |
| CN118271124A (en) * | 2024-03-15 | 2024-07-02 | 东华大学 | Preparation method and application of straw-based biochemical fulvic acid |
| US12479876B2 (en) | 2019-12-20 | 2025-11-25 | Andritz Oy | Method of removing volatile compounds from a lignin-containing material, use of a distillation method, and a lignin-containing material |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU78312A1 (en) * | 1948-10-25 | 1948-11-30 | А.К. Славянский | Method of wood pyrolysis |
| RU2088108C1 (en) * | 1995-08-16 | 1997-08-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Method of producing wood powder |
| JP2004143253A (en) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | I Sec:Kk | Vegetable organic waste-carbonizing system |
| JP2004275901A (en) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Kurimoto Ltd | Pyrolytic gasification device for vegetable organic substance and power generation facility using pyrolytic gasification device |
-
2007
- 2007-05-22 RU RU2007118740/04A patent/RU2338769C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU78312A1 (en) * | 1948-10-25 | 1948-11-30 | А.К. Славянский | Method of wood pyrolysis |
| RU2088108C1 (en) * | 1995-08-16 | 1997-08-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Method of producing wood powder |
| JP2004143253A (en) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | I Sec:Kk | Vegetable organic waste-carbonizing system |
| JP2004275901A (en) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Kurimoto Ltd | Pyrolytic gasification device for vegetable organic substance and power generation facility using pyrolytic gasification device |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2409539C1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-01-20 | Учреждение Российской академии наук Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения РАН | Method of converting lignin to liquid and gaseous hydrocarbons and derivatives thereof |
| US10053745B2 (en) | 2010-01-19 | 2018-08-21 | Renmatix, Inc. | Production of fermentable sugars and lignin from biomass using supercritical fluids |
| US10858712B2 (en) | 2010-01-19 | 2020-12-08 | Renmatix, Inc. | Production of fermentable sugars and lignin from biomass using supercritical fluids |
| RU2508301C1 (en) * | 2011-05-04 | 2014-02-27 | Ренмэтикс, Инк. | Producing lignin from lignocellulose biomass |
| US8663800B2 (en) | 2011-05-04 | 2014-03-04 | Renmatix, Inc. | Lignin production from lignocellulosic biomass |
| US8840995B2 (en) | 2011-05-04 | 2014-09-23 | Renmatix, Inc. | Lignin production from lignocellulosic biomass |
| US9963555B2 (en) | 2011-12-30 | 2018-05-08 | Renmatix, Inc. | Compositions comprising lignin |
| RU2495915C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Method of processing lipids |
| RU2505580C2 (en) * | 2012-04-19 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Method of processing lipids and lignins |
| US10793646B2 (en) | 2014-09-26 | 2020-10-06 | Renmatix, Inc. | Adhesive compositions comprising type-II cellulose |
| US12479876B2 (en) | 2019-12-20 | 2025-11-25 | Andritz Oy | Method of removing volatile compounds from a lignin-containing material, use of a distillation method, and a lignin-containing material |
| CN118271124A (en) * | 2024-03-15 | 2024-07-02 | 东华大学 | Preparation method and application of straw-based biochemical fulvic acid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2338769C1 (en) | Method of processing plant raw material | |
| Niu et al. | Synergistic effect on thermal behavior and product characteristics during co-pyrolysis of biomass and waste tire: Influence of biomass species and waste blending ratios | |
| Shamsuddin et al. | Synthesis and characterization of activated carbon produced from kenaf core fiber using H3PO4 activation | |
| US9919290B2 (en) | Production of biochar absorbent from anaerobic digestate | |
| KR101171922B1 (en) | Processing biomass | |
| CN105008039A (en) | Controlling process gases | |
| BR122017002078A2 (en) | a mixture comprising a low molecular weight sugar and a biomass material | |
| JP2012525447A (en) | Preparation of biofuel and other useful products such as 5- (hydroxymethyl) -furfural | |
| Farobie et al. | Simultaneous production of nutritional compounds and hydrochar from Chlorella pyrenoidosa via hydrothermal process | |
| Alcazar-Ruiz et al. | Hydrothermal carbonization coupled with fast pyrolysis of almond shells: valorization and production of valuable chemicals | |
| Yedro et al. | Hydrothermal hydrolysis of grape seeds to produce bio-oil | |
| Yek et al. | Production of value-added hydrochar from single-mode microwave hydrothermal carbonization of oil palm waste for de-chlorination of domestic water | |
| DE68917253T2 (en) | Process for the preparation of fuel from lignocellulosic material. | |
| RU2436760C1 (en) | Method to process carbon-bearing gases and vapours | |
| RU2508280C2 (en) | Method and installation of processing of poultry droppings | |
| JP7055916B1 (en) | Organic waste treatment system | |
| RU2185236C1 (en) | Hydrophobic sorbent preparation method | |
| JP2021535109A (en) | Thermochemical treatment of cellulosic material | |
| EA031295B1 (en) | METHOD OF CONVERSION OF BIOMASS, AT LEAST, TO BIOUGOL | |
| RU2632444C1 (en) | System and method of processing wastewater sludge | |
| RU2505580C2 (en) | Method of processing lipids and lignins | |
| RU2773424C2 (en) | Method for hydrothermal carbonization of renewable raw materials and organic waste | |
| CN105001987B (en) | A kind of pretreatment method and device of woody biomass | |
| RU2099317C1 (en) | Method for processing of gaseous alkanes | |
| DE102022002614A1 (en) | Superheated steam process - the path to a sustainable and environmentally friendly biological solid fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |