способ регенерации химикатов сульфатного производства целлюлозы

Формула изобретения

Способ регенерации химикатов сульфатного производства целлюлозы, включающий ступенчатую обработку выдуваемых при варке парогазов циркулирующей промывной жидкостью, отделение скипидара, окисление содержащихся в отходящих газах соединений серы сжиганием их в присутствии катализатора окисления и улавливание серосодержащих продуктов сжигания, отличающийся тем, что отходящие газы после отделения скипидара пропускают через катализатор окисления в режиме подвижного слоя при температуре, равной температуре отходящих газов, а окисление соединений серы, адсорбированных при этом на катализаторе, осуществляют в отдельном аппарате в псевдоожиженном слое катализатора при 300 700^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки отходящих газов сульфатного производства целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Известен способ очистки парогазовых выбросов, образующих в процессе сульфатной варки целлюлозы с регенерацией серы путем сжигания отходящих газов в содорегенерационных котлоагрегатах или известерегенерационных печах без предварительной конденсации, а с целью улавливания серосодержащих газообразных компонентов дымовые газы содо- или известерегенерационных агрегатов промывают щелочными растворами. Однако этот способ обеспечивает лишь частичную регенерацию серы и не предусматривает регенерацию скипидара. При этом степень очистки газовых выбросов от токсичных и дурнопахнущих газов не высока [1]

Известен способ регенерации химикатов сульфатного производства целлюлозы, включающий ступенчатую обработку выдуваемых при варке парогазов циркулирующей промывной жидкостью, отделение скипидара, сжигание несконденсированных продуктов ступенчатой обработки и улавливание серосодержащих продуктов сжигания [2]

Однако при таком способе степень регенерации химикатов из отходящих газов не высока и происходит загрязнение атмосферы дурнопахнущими выбросами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ очистки газов и регенерации серы [3] обработкой прямым контактом парогазовой смеси охлажденной циркулирующей жидкостью, например водой или белым щелоком, в две или более ступеней и затем подачей на варку насыщенного сернистыми соединениями крепкого белого щелока. Газовый поток после промывки направляют в каталитический реактор, где при температуре 360-700^oC и объемной скорости 10.30 тыс.ч^-1 происходит окисление токсичных и дурнопахнущих веществ до продуктов глубокого окисления воды, углекислого газа и двуоксида серы. Далее газообразные продукты контактным способом промывают водой для улавливания двуоксида серы и выводятся в атмосферу. Недостатками способа являются необходимость подогрева всего потока газа после промывки щелоком до температуры 360^oC или выше, смешение потока воздуха и газовой смеси до каталитического реактора, что приводит к увеличению взрывоопасности процесса, необходимость использования громоздкого оборудования для подогрева всего потока газов перед реактором и последующей промывки продуктов реакции водой для улавливания двуоксида серы.

Цель предполагаемого изобретения упрощение технологии утилизации вредных, дурнопахнущих газовых выбросов при снижении энергетических затрат, металлоемкости оборудования и одновременном повышении степени очистки газовых выбросов.

Это достигается тем, что очистку газовых выбросов проводят адсорбцией серосодержащих продуктов на пористом катализаторе в режиме подвижного слоя при температуре равной температуре газовых выбросов с последующей регенерацией катализатора в отдельном аппарате в псевдоожиженном слое при температуре 300.700^oC.

Отличительными признаками предполагаемого изобретения являются следующие:

1. Очистку газовых выбросов проводят адсорбцией серосодержащих соединений при температуре равной температуре газовых выбросов, т.е. без нагрева общего потока газовых выбросов.

2. Адсорбцию проводят на пористом катализаторе в режиме подвижного слоя, т.е. с малым аэродинамическим сопротивлением, что не требует большого давления газа перед слоем или мощного вентилятора после слоя.

3. Регенерацию катализатора проводят в отдельном аппарате при температуре 300-700^oC в псевдоожиженном слое. При этом количество образующихся дымовых газов, содержащих SO₂, в 100-200 раз меньше количества очищаемых газовых выбросов, что значительно уменьшает габариты скруббера и повышает степень регенерации серы. Дополнительно, габариты реактора для регенерации катализатора более чем в 50 раз меньше, чем габариты каталитического реактора по прототипу при одинаковой производительности по очищаемым газам.

На рис. 1 изображена схема иллюстрирующая предлагаемый способ очистки газовых выбросов и регенерации серы из серосодержащих продуктов сульфатного производства целлюлозы.

Выдуваемые из варочного котла парогазовые выбросы после охлаждения в терпентинном конденсаторе направляются на ступень регенерации скипидара, основными элементами которого являются: струйный газопромыватель 1, емкость аккумулятор, для сбора конденсата, насос, отстойник и теплообменник.

Парогазовую смесь, из которой удалено основное количество паров воды и скипидара, направляют на ступень регенерации серы из неочищенного газа в струйный газопромыватель 2, где раствором крепкого белого щелока происходит улавливание основного количества метилмеркаптана, сероводорода и незначительного количества диметилсульфида и диметилдисульфида. Насыщенный сернистым соединениями крепкий белый щелок подают на варку целлюлозы.

Далее газ, из которого удалено основное количество сернистых соединений, поступает на стадию адсорбции в адсорбер 3, где он, контактирует с гранулами катализатора-адсорбента, состоящего из хромита меди, нанесенного на -оксид алюминия. Пройдя в режиме фильтрации через слой адсорбента заданной толщины, очищенные газы выводятся в атмосферу.

Насыщенный сернистыми и органическими примесями адсорбент самотеком поступает в реактор 4, где при температуре 300-700^oC происходит процесс глубокого окисления примесей, сорбированных адсорбентом на стадии адсорбции. Процесс регенерации проводят в автотермическом режиме.

Регенерированный адсорбент при помощи эжектора 5, пневмотранспортом, подают в циклон 6 и далее возвращают на стадию адсорбции. Продукты реакции глубокого окисления SO₂, CO₂ и H₂O после стадии регенерации адсорбента в реакторе 4, через циклон 7 поступают в насадочный скруббер 8, после чего их выводят в атмосферу.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Парогазовые выбросы, образующиеся при варке целлюлозы сульфатным способом и содержащие 55 г/на тонну целлюлозу (тц) скипидара, 65 г/тц сероводорода, 233 г/тц метилмеркаптана, 180 г/тц диметилсульфида, 29 г/тц диметилдисульфида, 25 г/тц метанола, последовательно обрабатывают в двухструйных газопромывателях, орошаемых водой, охлажденной до 25^oC и крепким белым щелоком, охлажденным до 25^oC. Степень улавливания сернистых соединений 52-55% Удельный расход циркулирующей орошающей жидкости в струйных газопромывателях 10 л/м³ газа.

После обработки в струйных газопромывателях газы направляют в адсорбер, заполненный гранулированным алюмомагнийхромовым катализатором. Толщина слоя 10 см. Катализатор под собственным весом перемещается сверху вниз адсорбера со скоростью равной скорости перемещается сверху вниз адсорбера со скоростью равной скорости заполнения его поверхности серосодержащими соединениями, которая регулируется диаметром выпускного отверстия внизу адсорбера. Температура очищаемых газов 25-30^oC. Объемная скорость газов 20000 ч^-1. Степень очистки газов от серосодержащих соединений 100%

Катализатор, заполненный адсорбированными серосодержащими соединениями, непрерывно поступает из нижней части адсорбера в нижнюю часть реактора-регенератора, где при объемной скорости псевдоожижающего воздуха 100 м³/ч и температуре 500^oС происходит окисление адсорбированных примесей. Степень превращения серосодержащих соединений 100%

Улавливание продуктов окисления серосодержащих соединений (SO₂) осуществляют в насадочном скруббере, орошаемом производственной водой, предназначаемой для промывки целлюлозы, при плотности орошения 20 м³/м³. Общая степень уловленных сернистых соединений составляет 99%

Пример 2. Способ по п. 1 отличается тем, что при температуре очищаемых газов 25-30^oC объемная скорость газов 30000 ч^-1. Степень очистки газов от сернистых соединений 100%

Пример 3. Способ по п. 1 отличается тем, что в реакторе регенератора при объемной скорости псевдоожиженного воздуха 100 м³/ч поддерживают температуру 300^oC. Степень превращения серосодержащих соединений до SO₂ 99%

Пример 4. Способ по п. 1 отличается тем, что в реакторе регенератора при объемной скорости псевдоожиженного воздуха 100 м³/ч поддерживают температуру 350^oC. Степень превращения серосодержащих соединений 100%

Пример 5. Способ по п. 1 отличается тем, что в реакторе регенератора при объемной скорости псевдоожижающего воздуха 100 м³/ч поддерживают температуру 700^oC. Степень превращения серосодержащих соединений 100%

Таким образом, приведенные примеры показывают, что предлагаемый способ позволяет проводить очистку, газов без их предварительного подогрева при температуре равной температуре газовых выбросов, т.е. со значительным снижением энергетических затрат. При этом габариты очистного оборудования снижаются в несколько раз с сохранением необходимой производительности и повышением степени очистки газов и регенерации серы.