способ приготовления белого щелока для получения сульфатной целлюлозы

Формула изобретения

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕЛОГО ЩЕЛОКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, включающий сжигание отработанного черного щелока, растворение полученного плава до образования зеленого щелока, его каустизацию до получения белого щелока, введение натрийсодержащего реагента в каустизированный белый щелок и осветление последнего, отличающийся тем, что в качестве натрийсодержащего реагента используют полупродукт производства кальцинированной соды - содопоташный раствор, который предварительно каустизируют и осветляют, а затем вводят его в осветленный каустизированный белый щелок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии целлюлозно-бумажного производства и может быть использовано при регенерации химикатов из отработанного черного щелока от сульфатной варки целлюлозы для приготовления белого щелока, используемого для получения сульфатной целлюлозы.

Известен способ приготовления белого щелока регенерацией черного щелока путем его предварительного упаривания, сжигания, растворения полученного плава с образованием зеленого щелока, введения в последний свежей кальцинированной соды, последующей каустизации и осветления полученного белого щелока [1]

В данном способе для восполнения потерь щелочи в технологии регенерации черного щелока и повышения степени каустизации зеленого щелока используют кальцинированную соду, которую вводят в зеленый щелок на стадии каустизации, что в итоге обеспечивает требуемое качество белого щелока.

Недостатком данного способа является то, что при каустизации зеленого щелока после введения в него кальцинированной соды имеет место образование большого количества известкового шлама, а также потери каустической соды и непрореагировавшей извести с этим шламом. Кроме того, кальцинированная сода является дорогостоящим и дефицитным продуктом.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления сульфатного варочного щелока, включающий сжигание отработанного черного щелока, растворение плава с получением зеленого щелока, каустизацию зеленого щелока, введение в каустизированный зеленый щелок натрийсодержащего реагента серосодержащих отходов щелочной очистки этиленового производства и последующее осветление белого щелока [2]

Недостатком известного способа-прототипа является то, что введение в каустизированный зеленый щелок не подвергнутого каустизации натрийсодержащего реагента, в качестве которого использованы серосодержащие отходы этиленового производства и в составе которых более 30 г/л кальцинированной соды (карбоната натрия), неизбежно снизит процент каустизации каустизированного зеленого щелока и приведет к увеличению процентного содержания карбоната натрия в готовом белом щелоке, что увеличит процент инертных примесей в белом щелоке и, следовательно, ухудшит его качество.

Использование в качестве натрийсодержащего реагента серосодержащих отходов щелочной очистки этиленового производства, вводимых в каустизированный щелок перед его осветлением, вызывает технологические затруднения, так как в этом реагенте содержатся полимерные углеводороды, которые будут осложнять работу оборудования узла осветления белого щелока. Поэтому перед использованием этих отходов необходимо проводить их очистку от полимерных углеводородов, что усложняет и удорожает процесс получения белого щелока.

Цель изобретения улучшение качества белого щелока за счет увеличения степени каустизации белого щелока и снижения инертных примесей в нем, а также снижение себестоимости процесса приготовления белого щелока для варки целлюлозы за счет использования в данном процессе дешевого натрийсодержащего реагента.

Поставленная цель достигается тем, что в способе приготовления белого щелока для получения сульфатной целлюлозы, включающем сжигание отработанного черного щелока, растворение полученного плава до образования зеленого щелока, его каустизацию до образования белого щелока, введение натрийсодержащего реагента в каустизированный белый щелок и осветление последнего, в качестве натрийсодержащего реагента используют полупродукт производства кальцинированной соды содопоташный раствор, который предварительно каустизируют и осветляют, а затем вводят его в осветленный каустизированный белый щелок.

Проведение отдельной каустизации натрийсодержащего реагента наряду с основным процессом каустизации зеленого щелока, осветление его и смешение с белым щелоком после осветления последнего позволяет повысить процент каустизации белого готового щелока и улучшить его качество за счет того, что при отдельной каустизации натрийсодержащего реагента карбонаты натрия и калия, содержащиеся в нем, образуют едкий натрий и едкий калий, которые являются основной активной частью (составляющей) белого щелока и обеспечивают снижение инертных примесей в белом, готовом для варки целлюлозы щелоке по сравнению с прототипом.

Использование в качестве натрийсодержащего реагента полупродукта производства соды содопоташного раствора за счет содержащегося в полупродукте производства соды карбоната калия (кроме основного количества карбоната натрия), который является дополнительным компонентом, повышающим активную часть белого щелока, позволяет увеличить степень каустизации, что способствует повышению качества белого щелока по сравнению с прототипом.

Использование указанного полупродукта позволяет при повышении процента каустизации белого щелока исключить осложняющие процесс варки целлюлозы реагенты, содержащие полимерные углеводороды, которые будут налипать на стенки оборудования и трубопроводов узла осветления белого щелока, а также за счет низкой стоимости полупродукта производства соды снизить себестоимость процесса получения белого щелока для варки сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом.

В результате сравнения заявляемого способа с прототипом следует, что заявленный способ отличается от последнего тем, что в нем в качестве натрийсодержащего реагента используют полупродукт производства кальцинированной соды содопоташный раствор, который предварительно каустизируют и осветляют, а затем вводят в осветленный каустизированный белый щелок.

Таким образом, предлагаемый способ приготовления белого щелока для получения сульфатной целлюлозы соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного способа с другими техническими решениями, известными в данной области техники, показало, что известно использование в качестве натрийсодержащего реагента кальцинированной соды, качественный состав которой аналогичен полупродукту производства соды (при их разных количественных составах), используемому в заявляемом способе.

Однако в кальцинированной соде активным компонентом при получении белого щелока является только карбонат натрия, в то время как в полупродукте производства соды содопоташном растворе, кроме карбоната натрия, таким компонентом является также карбонат калия, который при каустизации образует гидроксид калия, повышающий активную часть белого щелока.

Кроме того, содопоташный раствор значительно дешевле и менее дефицитен, чем сода, которая при регенерации черного щелока в известном способе вводится в зеленый щелок перед его каустизацией.

Следовательно, заявляемое техническое решение вытекает неочевидным образом из известных технических решений в данной области техники, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ приготовления белого щелока для получения сульфатной целлюлозы осуществляют следующим образом.

Отработанный черный щелок, полученный от варки сульфатной целлюлозы, после упаривания сжигают в содорегенерационном котле, полученный плав растворяют слабым белым щелоком концентрацией общей щелочи 20-30 г/дм³ ед. Na₂O до получения зеленого щелока концентрацией 115-125 г/дм³ ед. Na₂O и последний каустизируют в каустизаторах в течение 90 мин при температуре 96-98^оС при постоянном перемешивании. Для каустизации в каустизатор подают известковое молоко с содержанием активного СаO 85-87 г/л. Полученную реакционную смесь насосом подают в осветлители, где происходит осаждение известкового шлама, и отстоявшийся крепкий белый щелок концентрацией общей щелочности 110-120 г/дм³ ед. Na₂O, активной щелочности 100-110 г/дм³ ед. Na₂O декантируют в бак белого осветленного щелока.

Натрийсодержащий реагент, в качестве которого используют содопоташный раствор концентрацией общей щелочности 200-300 г/дм³ ед. Na₂O, плотностью 1,320-1,327 г/см³ разбавляют водой или слабым белым щелоком концентрацией общей щелочности 20-30 г/дм³ ед. Na₂O. Разбавленный содопоташный раствор каустизируют при тех же условиях, что и зеленый щелок, а затем осветляют. Полученный осветленный щелок (раствор) добавляют к основному потоку осветленного белого щелока в количестве 20 об. Введение в осветленный белый щелок каустизированного и осветленного натpийсодеpжащего реагента в указанном количестве обеспечивает требуемую концентрацию второй активной составляющей готового белого щелока сульфида натрия, также необходимой для процесса варки целлюлозы.

Уменьшение количества добавляемого натрийсодержащего реагента содопоташного раствора (ниже 20 об.) приводит к снижению степени каустизации готового белого щелока для варки сульфатной целлюлозы. Увеличение количества добавляемого натрийсодержащего реагента приведет к снижению сульфидности готового белого щелока ниже допустимого предела. Приготовленный белый щелок используют для варки сульфатной целлюлозы.

П р и м е р. 500 мл зеленого щелока, содержащего в ед. Na₂O, г/дм³: кальцинированную соду 73, сульфид натрия 36, гидроокись натрия 10, сульфат натрия 3,1, помещают в термостойкую колбу с обратным холодильником, подвергают каустизации суспензией гашеной извести с содержанием активного СаO 85 г/л и выдерживают при температуре 98^оС при непрерывном перемешивании в течение 120 мин на магнитной мешалке с теморегулятором. Расход гашеной извести на 500 мл зеленого щелока составил 41 г.

По истечении времени каустизации (120 мин) колбу с реакционной смесью переносят в термостат и выдерживают при температуре 90^оС в течение 60 мин. Осветленную часть белого щелока сливают и анализируют. Общая щелочность 117 г/дм³ ед. Na₂O, активная щелочность 107,3 г/дм³ ед. Na₂O, сульфидность 32,5% степень каустизации 88,2% Состав белого щелока приведен в таблице.

В качестве натрийсодержащего реагента берут содопоташный раствор по ТУ-48-0114-72/0-91 "Раствор содопоташный" следующего состава: карбонат натрия 224 г/дм³ ед. Na₂O и карбонат калия 31 г/дм³ ед. Na₂O. Данный раствор разбавляют слабым белым щелоком до концентрации общей щелочности 120,6 г/дм³ ед. Na₂O и анализируют. Раствор содержит, г/дм³ ед. Na₂O: карбонат натрия 93,6, карбонат калия 12,2, гидроксид натрия 9,7, сульфид натрия 5,1.

250 мл полученного разбавленного содопоташного раствора помещают в термостойкую колбу на 500 мл с обратным холодильником и каустизируют суспензией гашеной извести с содержанием активного СаO 85 г/л при температуре 98^оС при непрерывном перемешивании в течение 120 мин на магнитной мешалке с терморегулятором. После окончания процесса каустизации содержимое колбы помещают в термостат и выдерживают при температуре 90^оС в течение 60 мин. При этом происходит осаждение шлама и осветление полученного белого щелока. Осветленный щелок, полученный каустизацией содопоташного раствора, сливают и анализируют. Концентрация общей щелочности 119 г/дм³ ед. Na₂O, активной 108 г/дм³ ед. Na₂O и степень каустизации 90,4%

Для приготовления белого варочного щелока к 400 мл белого щелока, полученного каустизацией зеленого щелока, добавляют 80 мл щелока, полученного каустизацией содопоташного раствора. После перемешивания отбирают пpобу на анализ. Результаты анализа представлены в таблице. Характеристика полученного белого варочного щелока: общая щелочность 117,3 г/дм³ ед. Na₂O, активная щелочность 107,4 г/дм³ ед. Na₂O, сульфидность 26,7% степень каустизации 88,9% степень восстановления 91,6%

Результаты опытов, представленные в таблице, показывают, что раздельная каустизация зеленого щелока и натрийсодежащего реагента содопоташного раствора обеспечивает получение готового варочного белого щелока с более высокими показателями. Так, активность варочного белого щелока увеличивается на 0,8% что обеспечивает лучшее качество белого щелока и сокращает количество инертных (балластных) примесей в нем. Это создает лучшие условия для работы теплообменной аппаpатуры и снижает количество балластных примесей в системе регенерации черного сульфатного щелока.

Процент каустизации белого варочного щелока увеличивается на 1,2 абс. по сравнению с прототипом. Повышение процента каустизации варочного белого щелока обеспечивается раздельной каустизацией зеленого щелока и содопоташного раствора. В содопоташном растворе отсутствует сульфат натрия и сульфид натрия и степень каустизации этого раствора высокая и составляет 90,4% Каустизированный и осветленный содопоташный раствор, будучи введенным в осветленный каустизированный белый щелок, увеличивает степень его каустизации, снижает концентрацию инертных примесей, которые присутствуют в белом щелоке.

В то время как по прототипу натрийсодержащий реагент с массовой долей карбоната натрия 31,1 г/дм³ вводится в уже каустизированный белый щелок и тем самым увеличивает количество инертных примесей в белом варочном щелоке.

Использование данного способа приготовления белого щелока для получения сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом позволит:

улучшить качество белого щелока за счет повышения степени каустизации, вследствие увеличения активной части белого щелока и снижения инертных примесей в нем;

улучшить работу теплообменной аппаратуры варочного цеха и цехов регенерации за счет исключения в белом щелоке осложняющих процесс варки целлюлозы реагентов, содержащих полимерные углеводороды;

существенно снизить себестоимость сульфатной целлюлозы за счет использования более дешевого натрийсодержащего реагента (на порядок) содопоташного раствора для восполнения потерь щелочи.