PL205453B1 - Sposób produkcji oleju talowego i urządzenie do produkcji tego oleju z mydeł żywicznych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nowy sposób produkcji oleju talowego z mydeł żywicznych pochodzących z drzew iglastych i liściastych, przeznaczonego do produkcji zwłaszcza terpentyny i kalafonii oraz spalania w kotłach energetycznych, jak również urządzenie do produkcji tego oleju z mydeł żywicznych.

Znane sposoby produkcji oleju talowego z mieszaniny mydeł żywicznych nie dają możliwości zwiększenia zawartości mydeł pochodzących z drzew liściastych powyżej 10%.

Znane są sposoby otrzymywania oleju talowego w systemie okresowego zakwaszania mydeł żywicznych. Procesy te charakteryzują się małą wydajnością, stosunkowo wysokim zużyciem energii cieplnej i elektrycznej między innymi z powodu okresowego, co 8-10 godzin napełniania instalacji mydłami żywicznymi, zakwaszania kwasem siarkowym, gotowaniu przy użyciu pary, okresowego odzyskiwania oleju talowego, czyszczenia instalacji, ponownego rozruchu.

Znane są urządzenia do ciągłego zakwaszania mydeł z zastosowaniem wirówek odśrodkowych na etapie oddzielania oleju talowego od lignin i wody kwaśnej jak np. w urządzeniach ALFA LAVAL.

Proces ten jest sprawniejszy pod względem energetycznym i wydajności od okresowego, ponieważ eliminuje straty cieplne - rozruchowe. Jednakże zastosowanie wirówek do ciągłego odzyskiwania oleju talowego w systemie wykorzystania siły odśrodkowej w procesie separacji wymaga dużej ilości energii elektrycznej, pary do czyszczenia wirówek, częstej i kosztownej wymiany części wirówek.

Znany jest sposób ciągłej produkcji oleju talowego w systemie hydrodynamicznej separacji (HDS) jak np. w urządzeniach Firmy JAAKKO POYRY, który polega na zastosowaniu jednego zbiornika, w górnej części w kształcie odwróconego stożka ściętego, w dolnej w kształcie walca.

Zbiornik wyposażony jest w mieszadło z napędem elektrycznym, system przestrzeni laminarnego przepływu, zbudowany z kilku stożków (lejów) współśrodkowych, umieszczonych w części stożkowej.

Wewnątrz dolnej części urządzenia znajduje się naczynie w kształcie dzwonu, którego zadaniem jest wychwytywanie i gromadzenie lignin. Ponadto system wyposażony jest w układ zewnętrznej cyrkulacji produktów hydrolizy przy pomocy pompy.

Podgrzewanie mieszaniny mydeł, kwasu i wody prowadzone jest w mieszalniku statycznym i w urządzeniu głównym. Olej odprowadzany jest z górnej części systemu, ligniny z wewnętrznego „dzwonu, woda kwaśna z dolnej części.

System nie umożliwia stałej kontroli odbioru lignin i jego użycie ogranicza się do mydeł żywicznych o ściśle określonym składzie, wyłącznie o dużej zawartości oleju talowego.

Niedogodnością tych sposobów postępowania jest stosunkowo niska wydajność, konieczność zastosowania układu cyrkulacji zewnętrznej, zapewnienia dostarczania wysokiej jakości mydeł żywicznych, brak możliwości przetwarzania mydeł z drewna liściastego. Przesłanką nowego sposobu produkcji jest uzyskiwanie oleju talowego w sposób ciągły, z mydeł żywicznych o zawartości mydeł z drzew liściastych do 25%.

W sposobie produkcji oleju talowego według wynalazku mydła żywiczne z drzew iglastych i liściastych (zawierające w mieszaninie nie więcej niż 25% mydeł z drzew liściastych, po wstępnej hydrolizie, poddaje się sedymentacji w temperaturze nie większej niż 105°C, przy jednoczesnym utrzymywaniu warstwy lignin o regulowanym poziomie i grubości nie większej niż 80 cm.

Urządzenie do produkcji oleju talowego według wynalazku zawiera separator w postaci zbiornika, króciec przelewowy oleju talowego, króćce odpływowe lignin i kwaśnej wody, rurę rozprowadzającą z otworami i/lub odgałęzieniami doprowadzającą w sposób ciągły mieszaninę hydrolizatu do wnętrza separatora, przy czym rura ta ewentualnie jest zamocowana w środku separatora.

Urządzenie do produkcji oleju talowego według wynalazku może posiadać rurę rozprowadzającą z odgałęzieniami, doprowadzającą mieszaninę hydrolizatu, zamocowaną na zewnątrz separatora.

Wynalazek umożliwia jednocześnie precyzyjne (automatyczne) dozowanie składników hydrolizy wchodzących do układu i wychodzących produktów.

W szczególności umożliwia przetwarzanie w sposób ciągły mydeł z drzew liściastych, co odróżnia nowy sposób produkcji oleju talowego od dotychczas stosowanych. Duża zawartość lignin w mydłach drzew liściastych powoduje blokadę przepływów w znanych instalacjach.

Produkcja oleju talowego w procesie hydrolizy mydeł żywicznych według wynalazku polega na wieloetapowym zakwaszaniu mydeł, wykorzystaniu ciepła reakcji egzotermicznej mydeł z kwasem

PL 205 453 B1 siarkowym w procesie sedymentacji produktów hydrolizy w separatorze przelewowym, umożliwiającym przy temperaturze 105°C, ciągły odbiór oleju talowego, ciągły odbiór lignin i wody kwaśnej.

Systematyczny, ciągły odbiór produktów hydrolizy mydeł z separatora jest możliwy dzięki rozpoczęciu procesu hydrolizy w mieszalniku statycznym, kontynuacji w mieszalniku mechanicznym, a nastę pnie, w kolejnym w etapie, w co najmniej jednej rurze rozprowadzają cej, stanowią cej integralną część separatora.

Rura rozprowadzająca na swej długości posiada otwory i/lub odgałęzienia umożliwiające wypływ składników hydrolizy do separatora.

Proces hydrolizy według wynalazku zaczyna się w mieszalniku statycznym w momencie kontrolowanego połączenia mydeł żywicznych z kwasem siarkowym, gorącą wodą i parą

Następnie mieszanina podgrzana do zadanej temperatury przepływa do reaktora, w którym przyspiesza się hydrolizę. Reagująca mieszanina przemieszcza się z reaktora do separatora rurą rozprowadzającą. Składniki hydrolizy, przepływając do dołu rury wydostają się z niej do separatora na różnej wysokości w zależności od ciężaru właściwego. Zastosowanie separatora powoduje, że w zbiorniku bez podgrzewania (bez dostarczania energii z zewną trz) zachodzi sedymentacja skł adników hydrolizy w trzech warstwach: w górnej - oleju talowego, w środkowej - lignin, w dolnej - wody kwaśnej. Odprowadzenie produktów sedymentacji odbywa się w sposób ciągły, kontrolowany automatycznie lub manualnie.

Olej talowy oddziela się od mieszaniny w wyniku sedymentacji cząstek, trwającej do momentu przelewu oleju przez króciec przelewowy, znajdujący się w górnej części zbiornika.

W procesie sedymentacji w separatorze wytwarza się w środkowej części zbiornika warstwa lignin, której grubość i poziom są regulowane. W dolnej części separatora zbierają się wody kwaśne. Ligniny i wody kwaśne odprowadzane są do wspólnego zbiornika i dalej do urządzenia wyparnego. Opary i gazy tworzące się podczas procesu hydrolizy i sedymentacji odprowadzane są do kanału wyciągowego.

Dzięki zastosowaniu sposobu i urządzenia do produkcji oleju talowego według wynalazku jest możliwe zwiększenie wydajności, zmniejszenie energochłonności, eliminacja drogich w eksploatacji wirówek, podwyższenie jakości (czystości) oleju talowego, produkowanie oleju z mydeł o zmiennej jakości i gatunku, lepsza ochrona środowiska i bezpieczeństwa pracy.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach fig. 1 i 2, przy czym fig. 1 przedstawia schemat produkcji oleju talowego w separatorze z rurą rozprowadzającą zamontowaną wewnątrz separatora, zaś fig. 2 przedstawia schemat produkcji oleju talowego w separatorze z rurą rozprowadzającą zamontowaną na zewnątrz separatora.

P r z y k ł a d 1.

Do mieszalnika statycznego (1) wprowadza się mydła żywiczne o zawartości mydeł z drzew liściastych do 25%; kwas siarkowy, wodę i parę. W reaktorze (2) za pomocą mieszadła z napędem elektrycznym reakcja hydrolizy jest przyspieszana do około 70% wydajności. Następnie mieszanina przemieszcza się do separatora (4) rurą rozprowadzającą (3), która jest wprowadzona od góry i zamocowana w środku separatora (fig. 1). Rura posiada liczne otwory na różnych wysokościach. Składniki hydrolizy, w zależności od ciężaru właściwego wypływają na różnych wysokościach; olej talowy przez górne otwory, przez środkowe - ligniny, przez dolne - wody kwaśne.

W środkowej części separatora wytwarza się warstwa lignin. Poziomy; górny stały, regulowany i dolny lignin, są kontrolowane za pomocą wzierników znajdujących się w ś rodkowej części separatora.

Produkt - olej talowy odbierany jest górnym króćcem przelewowym (5).

Ligniny usuwane są z separatora środkowym króćcem (6) z zaworem regulacyjnym w ilości zależnej od górnego poziomu lignin w zbiorniku.

Woda kwaśna jest odprowadzana dolnym króćcem (7) przez zawór regulacyjny w zależności od jej górnego poziomu na granicy z dolnym poziomem lignin.

P r z y k ł a d 2.

Mydła żywiczne, kwas siarkowy i wody z mieszalnika statycznego, poprzez reaktor przedostają się do separatora (4) rurą (3) zamontowaną na zewnątrz separatora z odgałęzieniami umożliwiającymi wypływanie mieszaniny na różnych wysokościach. Zastosowanie separatora (4) o objętości nie mniejszej niż 20 m³, rury (3) o długości nie mniejszej niż 3 m powoduje rozdzielenie cząstek lżejszego oleju talowego w odgałęzieniach górnych. Wody kwaśne, najcięższe produkty hydrolizy mydeł, wypływają do separatora dolnymi odgałęzieniami rury rozprowadzającej, (fig. 2).

PL 205 453 B1

Olej talowy odprowadzany jest górnym króćcem przelewowym (5).

Ligniny usuwane są z separatora środkowym króćcem (6) z zaworem regulacyjnym. Woda kwaśna jest odprowadzana dolnym króćcem (7) także przez zawór regulacyjny.

Claims (3)

1. Sposób produkcji oleju talowego w procesie hydrolizy kwasem siarkowym mydeł żywicznych z drzew iglastych i liściastych, znamienny tym, ż e mieszaninę mydeł żywicznych zawierającą nie więcej niż 25% mydeł z drzew liściastych, po wstępnej hydrolizie poddaje się ciągłej sedymentacji w separatorze (4) zawierają cym rurę rozprowadzającą (3), w temperaturze nie większej niż 105°C, przy jednoczesnym utrzymywaniu warstwy lignin na regulowanym, stałym poziomie i grubości nie większej niż 80 cm w zależności od regulowanego odpływu wody kwaśnej i lignin, przy czym z górnej części separatora odprowadza się króćcem przelewowym (5) olej talowy, zaś ligniny i wody kwaśne z ś rodkowej i dolnej części separatora króć cami (6) i (7),

2. Urządzenie do produkcji oleju talowego z mydeł żywicznych z drzew iglastych i liściastych, znamienne tym, że zawiera separator (4) w postaci zbiornika, wyposażony w króciec przelewowy oleju talowego (5), króćce odpływowe lignin i wody kwaśnej (6) i (7), rurę rozprowadzającą (3) z otworami i/lub odgałęzieniami doprowadzającą w sposób ciągły mieszaninę hydrolizatu do wnętrza separatora, przy czym rura ta ewentualnie zamocowana jest w środku separatora.

3. Urządzenie do produkcji oleju talowego według zastrz. 2, znamienne tym, że rura rozprowadzająca (3) zamocowana jest na zewnątrz separatora.