СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 1997 года по МПК D21C3/02 

Изобретение относится к области производства целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Известны различные способы получения целлюлозы: кислотные щелочные, нейтральные, окислительные в том числе ступенчатые и комбинированные. Наиболее распространенными из них являются сульфитные (из числа кислотных) и сульфатный (из числа щелочных) способы.

Наиболее близким аналогом являются способ сульфатной варки целлюлозы, включающий следующие операции:
загрузка в варочный котел сырья и его уплотнение;
подача части отработанной варочной жидкости и нагретой путем теплообмена с избытком отработанной варочной жидкости свежей варочной жидкости;
повышение температуры и давления до рабочих параметров посредством нагрева циркулирующей варочной жидкости и сдувок инертных газов и паров;
выдержка содержимого котла при рабочей температуре;
удаление отработанной варочной жидкости путем вытеснения холодной промывной жидкостью;
подача сжатого воздуха и промывка целлюлозы.

Данный способ позволяет сократить расход пара на варку целлюлозы на 40 - 50% но при этом процесс усложняется за счет дополнительного теплообмена.

Техническим результатом изобретения является сокращение времени варки, упрощение технологии, снижение вредных выбросов и сокращение расхода химикатов и тепловой энергии.

Данный результат достигается тем, что в способе получения целлюлозы путем загрузки в варочный котел сырья и уплотнения его, подачи варочной жидкости, нагрева содержимого котла до рабочих параметров температуры и давления, выдержки при этих параметрах и выгрузки отработанной варочной жидкости и целлюлозы согласно изобретению после загрузки и уплотнения сырья подают в варочный котел нагретый сжатый газ и повышают давление в нем до рабочего, затем вводят в варочный котел нагретую до рабочей температуры варочную жидкость.

Отработанную жидкость удаляют путем замещения ее нагретым сжатым газом. В качестве нагретого сжатого газа используют сдувки систем варки целлюлозы и регенерации отработанной варочной жидкости после сбора их в газгольдере и сжатия компрессором.

Ведение процесса предложенным способом позволяет:
ускорить пропитку сырья варочной жидкостью, что снижает расход химикатов и сокращает время варки;
сократить время варки за счет уменьшения периода подъема температуры до рабочей;
исключить потерю тепла и вредных выбросов в атмосферу, т.к. нет сдувок парогазовой смеси;
упростить технологию из-за ненужности установки конденсации и очистки сдувок;
избежать потерь тепла и химикатов при контакте с холодной промывочной жидкостью, а также избежать разбавления отработанной варочной жидкости, что сокращает расход пара на ее выпарку;
создает замкнутый газовый цикл, который предотвращает: потери химикатов, например диоксида серы, при сульфитной варке и загрязнение атмосферы дурнопахнущей сераорганикой при сульфатной варке. Кроме того, исключается очистка сдувочных газов, что значительно упрощает технологию.

На чертеже изображена схема выявляемого способа получения целлюлозы, на которой: 1 варочный котел; 2,6 насосы; 3 сборник свежей варочной жидкости; 4 сборник отработанной варочной жидкости; 5 подогреватель; 7 - выдувной резервуар или сцежа; 8 газгольдер; 9 компрессор; 10 реципиенты (аккумуляторы сжатого газа).

А коллектор сжатого газа,
Б отработанная варочная жидкость на регенерацию,
В сдувка газа из системы регенерации отработанной варочной жидкости,
Г коллектор сбора сдувочных газов,
Д избыток сдувочных газов на сжигание,
Е подача свежей варочной жидкости.

Пример 1
Сульфатный способ получения целлюлозы. В варочный котел 1 загружают сырье /щепу/ и уплотняют его известным методом. Закрывают крышку и подают сжатый до 0,75 0,85 МПа газ (например, воздух) с температурой 150 170^oC. Нагрев газа до этой температуры происходит в процессе сжатия. При достижении в котле 1 давления 0,75 0,85 МПа закачивают наосом 2 расчетное количество белого щелока из сборника 3 и черного щелока из сборника 4. Белый и черный щелока имеют температуру 165 175^oC. Предварительный нагрев свежеприготовленного щелока, поступающего по линии Е, до заданной температуры осуществляют циркуляцией его насосом 2 через подогреватель 5. Давление в сборниках 3 и 4 составляет 0,75 0,85 МПа. При закачке варочных щелоков сжатый газ из котла 1 перепускают по коллектору А соответственно в сборник 3 или 4. За счет затрат тепла на нагрев сырья в котле 1 устанавливается температура 145 155^oC, поэтому содержимое котла нагревают до температуры 165 175^oC циркуляцией варочного щелока наосом 6 через подогреватель 5. С достижением заданной температуры циркуляцию щелока продолжают, минуя подогреватель 5. Содержимое котла 1 выдерживают при рабочей температуре 165 175^oC в течение 2 3 часов.

По окончании выдержки черный щелок отбирают через систему принудительной циркуляции из верхней части котла 1, вытесняя его слабым холодным щелоком, получаемым после промывки целлюлозы в сборник 4.

Целлюлозу из котла 1 выгружают известным способом выдувки или вымывки, используя сжатый газ из коллектора А.

Избыток черного щелока из сборника 4 выводят на регенерацию по трубопроводу B под давлением 0,75 0,85 МПа при температуре 165 175^oC, подавая сжатый газ в сборник 4 из коллектора А.

Щелок вскипает при сбросе его давления. Образующийся пар присоединяют к соковому пару первого по ходу щелока выпарного аппарата. Концентрация щелока возрастает, что благоприятно для процесса отсолки мыла, расход пара на выпарку соответственно снижается.

Таким образом, время варки целлюлозы сокращается в 1,5 1,8 раза (2, с. 97 103), затраточное на варку тепло утилизируется практически полностью, т. к. расход пара на нагрев свежеприготовленного щелока перекрывается экономией пара на выпарке черного щелока.

Пример 2
Варку целлюлозы ведут аналогично примеру 1.

По окончании выдержки черный щелок из котла 1 выкачивают насосом 6 в сборник 4, перепуская сжатый газ из сборника 4 в котел 1 по коллектору А.

Целлюлозу из котла 1 выгружают известным методом выдувки или вымывки в выдувной резервуар 7, причем предварительно котел 1 может быть заполнен холодным слабым щелоком, с целью утилизации тепла целлюлозы.

Избыток черного щелока перерабатывают также, как описано в примере 1.

Пример 3
целлюлозу получают, согласно описанию примеров 1 и 2.

В качестве рабочего газа используют сдувки систем варки целлюлозы и регенерации черного щелока. Газовые сдувки из системы регенерации по линии B, из выдувного резервуара 7 при выгрузке целлюлозы, из сборника 3 при закачке свежеприготовленного белого щелока по линии Е, а также возможные сдувки из котла 1 и сборника 4 поступают в коллектор Г и далее в газогольдер 8.

Из газогольдера 8 газ забирают компрессором 9, сжимают до 0,75 0,85 МПа и направляют в котел 1 или реципиенты 10. Реципиенты 10 используют для ускорения подачи сжатого газа в котел 1, а также для обеспечения непрерывной работы компрессора 9. Подачу сжатого газа в котел 1 ведут одновременно компрессором 9 и из реципиентов 10. После выравнивания давления в котле 1 и в реципиентах 10 последние отключают и дальнейший подъем давления в котле 1 ведут только компрессором 9.

После набора давления в котле 1 компрессором 9 поднимают давление в реципиентах 10.

Избыток газа из газгольдера 8 по линии Д направляют на сжигание для ликвидации дурнопахнущей сераорганики.

Пример 4
Сульфитный способ получения целлюлозы.

В варочном котле 1 загружают щепу и уплотняют ее известным методом. Закрывают крышку и подают сжатый до 0,6 МПа газ с температурой 150 - 160^oC. Нагрев газ до этой температуры происходит в процессе сжатия. При достижении в котле 1 давления 0,6 МПа закачивают насосом 2 расчетное количество варочной кислоты из сборника 3. Варочная кислота в сборнике 3 находится под давлением 0,6 МПа и имеет температуру 155 160^oC. Предварительный нагрев варочной кислоты осуществляют циркуляцией ее насосом 2 через подогреватель 5. При закачке варочной кислоты сжатый газ из котла 1 перепускают по коллектору А в сборник 3. Затем в котел 1 насосом 6 закачивают сульфитный щелок из котла, находящегося на выдержке, соответственно перепуская обратным потоком сжатый газ из котла в котел. За счет затрат тепла на нагрев щепы в котле 1 устанавливается температура 135 140^oC. В котел 1 подают острый пар и поднимают температуру до конечной рабочей 155 160^oC. Давление в котле поддерживают на уровне 0,6 МПа сдувкой сжатого газа в коллектор Г и далее в газгольдер 8. При рабочей температуре производят выдержку в течение 3 4 часов. Через 30 40 мин от начала выдержки насосом 6 откачивают расчетное количество сульфидного щелока в котел, подготовленный для его приема с соответствующим перепуском обратным потоком сжатого газа из котла в котел.

По окончании выдержки сульфитный щелок из котла 1 выкачивают в сборник 4, перепуская сжатый газ из сборника 4 в котел 1 по коллектору А.

Целлюлозу из котла 1 выгружают известным методом вымывки в сцежу 7, причем предварительно котел 1 заполняют холодной слабой кислотой для утилизации тепла целлюлозы. Газ из сцежки 7 направляют в газгольдер 8, откуда его забирают компрессором 9 и используют в технологии. Избыток сдувочного газа по линии Д направляют на сжигание.

Отработанный сульфитный щелок из сборника 4 направляют на регенерацию по линии Б под давлением 0,6 МПа при температуре 155 160^oC. Расход щелока компенсируют подачей сжатого газа в сборник 4 из коллектора А. Сульфитный щелок вскипает при сбросе его давления. Образующийся пар присоединяют к соковому пару первого по ходу щелока выпарного аппарата. Концентрация щелока возрастает, а расход пара на его выпарку снижается. Несконденсировавшиеся газы выпарной установки направляют по линии B в коллектор Г и далее в газгольдер 8.

Таким образом, время варки целлюлозы сокращается на 3 4 часа, затраченное на варку тепло утилизируется практически полностью, т.к. расход пара на нагрев варочной кислоты перекрывается экономией пара на выпарке сульфитного щелока, снижается расход диоксида серы.

Использование: получение целлюлозы. Сущность изобретения: после загрузки и уплотнения сырья подают в варочный котел нагретый сжатый газ и повышают давление в нем до рабочего, затем вводят в варочный котел нагретую до рабочей температуры варочную жидкость. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения целлюлозы путем загрузки в варочный котел сырья и уплотнения его, подачи варочной жидкости, нагрева содержимого котла до рабочих параметров температуры и давления, выдержки при этих параметрах и выгрузки отработанной варочной жидкости и целлюлозы, отличающийся тем, что после загрузки и уплотнения сырья подают в варочный котел нагретый сжатый газ и повышают давление в нем до рабочего, затем вводят в варочный котел нагретую до рабочей температуры варочную жидкость. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанную жидкость удаляют путем замещения ее нагретым сжатым газом. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве нагретого сжатого газа используют сдувки систем варки целлюлозы и регенерации отработанной варочной жидкости после сбора их в газгольдере и сжатия компрессором.