способ переработки черных щелоков производства сульфатной целлюлозы

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЧЕРНЫХ ЩЕЛОКОВ ПРОИЗВОДСТВА СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, включающий отделение сырого сульфатного мыла и окисление щелока, выпаривание черного щелока, смешивание его с сульфатом натрия, сжигание черного щелока в топке содорегенерационного котла с получением плава, растворение плава и получение зеленого щелока, корректировку зеленого щелока до получения белого щелока, отличающийся тем, что из зеленого щелока выделяют техническую соду, а корректировку его проводят путем добавления дополнительного количества сульфида натрия, получаемого сжиганием сульфата натрия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству продукции целлюлозно-бумажной промышленности и может быть применено на большинстве действующих целлюлозно-бумажных и целлюлозно-картонажных комбинатах, использующих сульфатный метод производства целлюлозы.

Известен способ переработки черных щелоков производства сульфатной целлюлозы, состоящий из ряда операций: отделение сыросульфатного мыла и окисление щелока, выпаривание черного щелока, смешивание щелока с сульфатом натрия, сжигание смеси щелока с сульфатом натрия в топке содорегенерационного котла с получением плава, растворение плава и получение зеленого щелока, каустинация его, корректировка состава раствора до состава белых щелоков (1).

Недостатками известного способа является большая себестоимость переработки черного щелока и ухудшение экологической обстановки, что обусловлено следующими причинами:

Основной компонент белого щелока - едкий натр получают каустизацией соды, что требует, в свою очередь, организации отдельного энерго- и трудоемкого процесса добычи извести и ее переработки, вывоза на отвал каустинизационного шлама.

Процесс требует дополнительно большого количества дефицитного продукта - соды или едкого натра.

Недостаточно используется в производстве сульфат натрия. В настоящее время сульфат натрия является отходом многих химических и нефтеперерабатывающих производств.

Указанные отходы невозможно использовать, например, при производстве минеральных удобрений из-за содержания в них до 10-15% углеродных органических веществ, таких как продукты переработки муравьиной и пропионовой кислот, ароматических веществ и др.

Целью изобретения является снижение себестоимости переработки черных щелоков и улучшение экологической обстановки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки черных щелоков производства сульфатной целлюлозы, включающем отделение сыросульфатного мыла и окисление щелока, выпаривание черного щелока, смешивание щелока с сульфатом натрия, сжигание его в топке содорегенерационного котла с получением плава, растворение плава и получение зеленого щелока, корректировку зеленого щелока до получения белого щелока, из состава зеленого щелока выделяют техническую соду (каустизацию зеленых щелоков не производят), а корректировку его проводят путем добавления дополнительного количества сульфида натрия, получаемого сжиганием сульфата натрия.

На чертеже изображена технологическая схема осуществления способа.

Технологическая схема осуществления способа переработки черных щелоков содержит котел 1 варки, установку 2 для промывки целлюлозы, баки 3 слабых черных щелоков, сборник 4 сыросульфатного мыла, установку 5 для окисления слабых черных щелоков, выпарной аппарат 6, смеситель 7, содорегенерационный котел 8, узел 9 растворения плава, линию 10 выделения технической соды, узел 11 корректировки состава и устройство 12 для сжигания сульфата натрия в мазуте.

Способ осуществляют следующим образом.

Слабый черный щелок, полученный после промывки целлюлозы в установке 2, поступает в баки 3 слабых черных щелоков (ЧШ). Здесь из них после отстаивания удаляют смолистые вещества в виде сульфатного мыла, которые собирают в сборнике 4. Затем черный щелок окисляют кислородом воздуха и установке 5 для окисления для уменьшения потерь серы с летучими органическими соединениями и с целью перевода серы из сульфидной формы в более стойкую тиосульфатную. Воду из черного щелока выпаривают в одну ступень на вакуум-выпарной установке 6 или в две ступени - вначале на вакуум-выпарной установке, а затем дымовыми газами после содорегенерационного котлоагрегата 8 (СРК) с целью экономии тепла. Упаренный черный щелок смешивают с порошкообразным сульфатом натрия в смесителе 7 и эту смесь с содержанием сухих веществ 62-65% подают в топку содорегенерационного котлоагрегата (8) типа "Тампелла". В процессе сжигания черных щелоков в топке СРК проходят многочисленные реакции, основными из которых является карбонизация свободной щелочи, пиролиз и коксование органической части, выжигание кокса и расплавление всех оставшихся минеральных солей.

Получаемый на полу топки СРК 8 плав (расплав минеральных солей) содержит смесь карбоната, сульфида, силиката, алюмината, хлорида и сульфата натрия. Водный раствор плава - зеленый щелок получают в растворителе 9.

Зеленый щелок направляют на линию 10 выделения технической соды, при котором из состава выделяют соду Na₂CO₃, например, осаждением. При осаждении соды вместе с ней в осадок выпадает до 3-4% непрореагировавшего сульфата натрия Na₂SO₄. Такое процентное содержание сульфата по отношению к соде требуется в шихте для приготовления, например, профилитового стекла. Поэтому выделяемая при осаждении сода является ценным продуктом для предприятий стекольной промышленности.

После выделения технической соды оставшуюся часть зеленого щелока направляют в узел 11 корректировки. Часть сульфида натрия, оставшаяся в растворе, в присутствии воды превращается в едкий натр по формуле:

OH+SH

В связи с аннулированием линии каустинизации и выделением из системы соды, а также в связи с потерями в системе полученной щелочи, ощущаются недостатки для доведения состава щелока до состава белых щелоков. Поэтому в схеме устанавливают дополнительное устройство 12 для сжигания сульфата натрия. Для этого используют специальную печь для сжигания сульфата натрия, например, в мазуте с образованием соды и сульфида натрия. Основные уравнения при сжигании описываются следующими уравнениями:

кДж/моль

При отклонении режимов протекания реакций от нормальных возможно протекание еще одной реакции:

Na₂SO₄ + 2CO Na₂S + 2CO₂ - 235,9 кДж/моль

В лабораторных условиях было получено содержание соды в плаве 30-70 мас. % . Процент можно регулировать конструкцией печи, количеством подаваемого воздуха, расположением горелок и т. д. Дополнительным преимуществом использования сульфата натрия - отхода химических и нефтеперерабатывающих заводов является то, что сложные углеводородные компоненты, содержащиеся в нем (до 15 мас.%), способствуют процессу сгорания и экономят мазут.

Плав соды и сульфида натрия, содержащий небольшое количество сульфата натрия, с температурой 1150-1200^оС растворяют в растворителе 9, а затем производят выделение соды аналогично описанному выше, а дополнительный сульфид натрия направляют в узел корректировки для доведения состава раствора до состава белых щелоков, который вновь направляют на варку целлюлозы.

Реализация предлагаемого способа обеспечивает исключение из существующей технологии целой линии получения и переработки извести и вывоза шлама в отвалы, что резко уменьшает затраты на переработку и улучшает экологическую обстановку.

Кроме того, по предлагаемому способу отпадает необходимость в дополнительном количестве соды. Наоборот, ЦБК могут реализовать техническую соду для предприятий стекольной промышленности. Взамен в технологию вводится дополнительное количество сульфида натрия, получаемого из сульфата натрия, содержащего до 15% органики.

Вовлечение в производство дополнительного количества захороненных до сих пор отходов, кроме получения дополнительного количества технической соды, обеспечивает улучшение обстановки в регионах расположения химических и нефтеперерабатывающих заводов, выбрасывающих сульфат натрия как отход.