СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННОГО ЩЕЛОКА НА Mg ОСНОВАНИИ ПЕРЕД УПАРИВАНИЕМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 1999 года по МПК D21C11/10 D21C11/02 

Изобретение относится к способам упаривания отработанных щелоков, при производстве целлюлозы сульфитным и бисульфитным способами варки различных пород древесины и может быть применено в других смежных отраслях промышленности.

Известен способ нейтрализации отработанных щелоков к упариванию, путем нейтрализации щелока суспензией гидроксида магния. При этом суспензию гидроксида магния дозируют в щелок до доведения его pH 5-6 ("Das papier", 1990. 44, N 10, p. 26-32).

При дальнейшем упаривании нейтрализованных щелоков в конденсат переходит на 70-90% меньше диоксида серы и летучих органических кислот, что уменьшает загрязнение конденсатов выпарки и снижает потери серы.

Недостатком этого способа является необходимость точной дозировки гидроксида магния, поскольку при передозировке возможно выпадение сульфита магния при упаривании щелоков. Кроме того, для приготовления суспензии гидроксида магния требуется определенное оборудование, расход тепла и электроэнергии, при этом щелок дополнительно загрязняется частичками непрореагировавшей части гидроксида магния.

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ нейтрализации отработанного щелока на магниевом основании перед упариванием при производстве целлюлозы, путем обработки щелока магнийсодержащим агентом до pH 6-7. ("Cellulose chemistry and tecnology", 44. N1, p. 2-6, 1989). В известном способе в качестве магнийсодержащего агента используют каустический магнезит (MgO). При этом нейтрализацию отработанного щелока на магниевом основании осуществляют порошкообразным MgO, имеющим следующие размеры частиц:
1,6 - 2,0 μ m - 100%.

Известная подготовка отработанного щелока перед упариванием также приводит к уменьшению загрязнений конденсатов выпарки, а также снижает потери серы.

Однако в известном способе также существует риск передозировки нейтрализующего агента и, соответственно, выпадение сульфита магния при уваривании. Кроме того, порошкообразное состояние MgO создает возможность повышенного загрязнения щелока частицами MgO путем уноса их щелоком. Кроме того, использование сухого MgO требует большего времени для нейтрализации, а также интенсивного перемешивания для предотвращения оседания порошка каустического магнезита.

Новым техническим результатом заявленного способа является расширение сырьевой базы нейтрализующего агента при упрощении способа за счет исключения операций подготовки нейтрализующего агента. Кроме того, при использовании кускового брусита в качестве нейтрализующего агента происходит очистка щелока от взвесей, находившихся в щелоке, и не происходит его разбавления как при использовании суспензии.

Достигается новый технический результат тем, что в способе нейтрализации отработанного щелока на магниевом основании перед упариванием при производстве целлюлозы, путем обработки щелока магнийсодержащим агентом до pH 6-7, в качестве магнийсодержащего агента используют кусковой брусит с размером 10-500 мм.

При этом обработку щелока осуществляют путем пропускания щелока через слой кускового брусита, например, в полой башне турмового типа.

Предлагаемый способ позволяет нейтрализовать щелока до pH 6-7 без риска передозировки нейтрализующего агента и, соответственно, без риска выпадения сульфита магния при упаривании щелоков. В качестве нейтрализующего агента используют природный гидроксид магния - брусит, взаимодействующий со свободным SO₂ щелока и органическими кислотами (в основном уксусной). Скорость растворения брусита в щелоке резко падает при pH свыше 6, поэтому практически исключается возможность перенейтрализации.

Предлагаемый способ нейтрализации щелока осуществляют в небольших колонках турмового типа пропусканием щелока через слой кусков брусита. Слой брусита по мере нейтрализации щелока постепенно уменьшается. Поэтому периодически проводят подгрузку брусита в аппарат.

Конечный pH можно регулировать слоем брусита и частично рециркуляцией.

Дополнительные преимущества нейтрализации щелоков с использованием брусита - очистка щелока от волокон и минеральных взвесей, т.к. при отекании щелока тонкой пленкой по кускам брусита происходит осветление щелока, что облегчит их последующее упаривание и сжигание.

Кроме того, при наличии системы регенерации восполнение потерь магниевого основания может осуществляться только за счет нейтрализации щелоков, что значительно облегчает процесс получения варочных растворов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Способ нейтрализации отработанного щелока на М основании осуществляют следующим образом: бисульфитный щелок на магниевом основании отбирают из варочного котла и подают в башню турмового типа, заполненную кусковым бруситом. Проходя башню сверху вниз горячий щелок контактирует с бруситом, имеющим размер кусков 10-500 мм. При этом диоксид серы, содержащейся в щелоке в виде сернистой кислоты и частично бисульфита, а также уксусная и муравьиная кислоты взаимодействуют с гидроксидом магния, являющегося основным компонентом брусита. Образующиеся ацетат и формиат, бисульфит и частично сульфит магния имеют нейтральный pH и при упаривании диоксид серы и уксусная и муравьиная кислоты практически не переходят в конденсат. PH щелока после нейтрализации составил 6,0. Кроме того, проходя в башне через слой брусита отработанный щелок в значительной степени очищается от взвесей.

При нейтрализации щелока бруситом содержание сухих веществ не снижается.

Расход брусита составил 58 кг/т целлюлозы (или 36 кг/т MgO), что достаточно для восполнения потерь MgO при наличии системы регенерации химикатов и тепла из отработанных щелоков. Упаривание нейтрализованного щелока снижает содержание диоксида серы, летучих органических кислот и соляной кислоты в конденсате на 87-96%. PH конденсата увеличивается с 1,6 до 2,55.

Качественные показатели щелока и конденсата упаривания щелока (с нейтрализацией и без нее) представлены в таблице.

Пример 2. Способ нейтрализации отработанного щелока на М основании осуществляют следующим образом: сульфитный щелок на магниевом основании поступает из варочного котла в башню турмового типа, заполненную кусковым бруситом. Проходя башню сверху вниз, горячий щелок контактирует с бруситом, имеющим размер кусков 10-500 мм. Диоксид серы, содержащийся в щелоке в виде сернистой кислоты и частично бисульфита, а также уксусная и муравьиная кислоты взаимодействуют с гидроксидом магния, являющегося основным компонентом брусита. Образующиеся ацетат, формиат, бисульфит и частично сульфит магния имеют нейтральный pH и поэтому при последующем упаривании диоксид серы, уксусная и муравьиная кислоты практически не переходят в конденсат. Процесс нейтрализации щелока бруситом не сопровождается разбавлением щелока. Затраченный на нейтрализацию брусит в процессе регенерации возвращается в варочный цикл. PH щелока после нейтрализации составляет 7,0. Кроме того, проходя в башне слой брусита, отработанный щелок в значительной степени очищается от взвесей.

Расход брусита составил 34 кг/т целлюлозы (или 21 кг/т MgO), что достаточно для восполнения потерь MgO при наличии системы регенерации химикатов и тепла из отработанных щелоков.

При упаривании нейтрализованного щелока снимает содержание диоксида серы, летучих органических кислот и соляной кислоты в конденсате на 90-96%. PH конденсата увеличивается с 1,5 до 3,2.

Качественные показатели щелока и конденсата упаривания щелока (с нейтрализацией и без нее) представлены в таблице.

Пример 3 (по прототипу).

Способ нейтрализации отработанного щелока на магниевом основании осуществляют следующим образом: бисульфитный щелок на магниевом основании отбирают из варочного котла и подают в бак, куда дозируют порошок каустического магнезита в количестве, необходимом для нейтрализации. Процесс проводится при непрерывном перемешивании содержимого бака циркуляционными насосами. При этом каустический магнезит сначала гидратируется, превращаясь в гидроксид магния, который взаимодействует с диоксидом серы, а также уксусной и муравьиной кислотами щелока. Образующиеся ацетат, формиат и смесь сульфита и бисульфита магния имеют нейтральный pH. Поэтому при дальнейшем упаривании щелока диоксид серы, уксусная и муравьиная кислоты практически не переходят в конденсат. Разбавления щелока не наблюдается. Затраченный на нейтрализацию каустический магнезит в процессе регенерации возвращается в варочный цикл. PH щелока после нейтрализации составляет 6,5. Содержание взвешенных частиц в отработанном щелоке увеличивается за счет непрореагировавших частиц каустического магнезита. Дозировка осуществляется из расчета расхода каустического магнезита 35 кг/т целлюлозы (или 28 кг/т MgO), что достаточно для восполнения потерь MgO при наличии системы регенерации химикатов и тепла из отработанных щелоков. Упаривание нейтрализованного щелока снимает содержание диоксида серы, летучих органических кислот и соляной кислоты в конденсате на 90-95%. Его pH увеличивается с 1,75 до 3,1. Качественные показатели щелока и конденсата упаривания щелока (с нейтрализацией и без нее) представлены в таблице.

Использование: при производстве целлюлозы сульфитным или бисульфитным способом варки различных пород древесины, а также может быть применено в других смежных отраслях промышленности. В способе нейтрализации отработанного щелока на Mg основании перед упариванием при производстве целлюлозы путем обработки щелока магнийсодержащим агентом до pH 6 - 7 в качестве магнийсодержащего агента используют кусковой брусит с размером 10 - 500 мм. При этом обработку щелока осуществляют путем пропускания щелока через слой кускового брусита, например, в полой башне турмового типа. Технический результат: расширение сырьевой базы нейтрализующего агента при упрощении способа за счет исключения операций подготовки нейтрализующего агента. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ нейтрализации отработанного щелока на Mg основании перед упариванием при производстве целлюлозы путем обработки щелока магнийсодержащим агентом до рН 6 - 7, отличающийся тем, что в качестве магнийсодержащего агента используют кусковой брусит с размером 10 - 500 мм. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку осуществляют путем пропуска щелока через слой кускового брусита.