СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2011 года по МПК D21C3/02 D21C11/06 B01D53/48 B01D53/52 

Изобретение относится к области получения волокнистых полуфабрикатов и может быть использовано при получении сульфатной целлюлозы в варочных аппаратах периодического действия.

Известен способ получения сульфатной целлюлозы, включающий периодическую варку целлюлозы, вытеснение горячего черного щелока, охлаждение его в испарительном циклоне с отделением водяного пара и дурнопахнущих веществ и отбелку целлюлозы (см. патент РФ №2021407, D21C 3/02, D21C 9/147, D21C 11/06, 1994).

Недостатком данного способа является то, что в нем не достигается полного улавливания летучих дурнопахнущих серосодержащих соединений.

Известен также способ получения сульфатной целлюлозы, включающий загрузку в варочный котел сырья и его уплотнение, подачу нагретого сжатого газа, подачу варочной жидкости, нагрев содержимого котла до рабочих параметров температуры и давления, выдержку при этих параметрах и выгрузку отработанной варочной жидкости и целлюлозной массы путем замещения ее сжатым газом, собранным в газгольдере. В качестве сжатого газа используют сдувки систем варки целлюлозы и регенерации отработанной варочной жидкости. Избыток сдувочных газов из газгольдера идет на сжигание, которое сопровождается выбросом в атмосферу (см. патент РФ №2079591, кл. В21С 3/02, 1997).

Недостатками данного способа являются значительные выбросы вредных летучих веществ в атмосферу, сложность аппаратурного оформления и низкая надежность работы системы.

Указанные недостатки обусловлены неполным сгоранием сдувочных газов, которые выделяются по мере заполнения газгольдера, а также наличием токсичных веществ в топочных газах и необходимостью работы системы при избыточном давлении.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения сульфатной целлюлозы, включающий загрузку щепы в варочный котел, пропарку щепы, закачку щелоков, нагрев содержимого варочного котла глухим паром до заданных параметров температуры и давления, первичную сдувку, собственно варку, конечную сдувку, выдувку массы в выдувной резервуар, сбор несконденсировавшихся паров выдувки в баке-аккумуляторе (см. книгу Василев В.М., Иванов Ю.С. Материальный и тепловой баланс периодической сульфатной варки. - СПб; СПбГТУРП, 2006. - 64 с.).

Недостатком данного способа являются значительные выбросы вредных дурнопахнущих серосодержащих соединений в атмосферу.

Указанный недостаток обусловлен тем, что в качестве охладителя используется свежая вода, при температуре которой некоторые летучие серосодержащие соединения не конденсируются и соответственно отводятся из бака-аккумулятора в вытяжную трубу, которая сообщена с атмосферой; накапливающаяся избыточная жидкость («сточная вода бака-аккумулятора»), которая также содержит значительное количество дурнопахнущих веществ и загрязнений, отводится из нижней части бака-аккумулятора в канализацию.

Целью настоящего изобретения является предотвращение вредных выбросов в атмосферу и улавливание ценных компонентов из парогазовой смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения сульфатной целлюлозы, включающем стадии загрузки сырья и его уплотнения, подачи варочной жидкости, повышения температуры и давления до рабочих параметров, выдержки содержимого котла при заданной температуре, выдувки массы в выдувной резервуар, отвод паров вскипания при выдувке из выдувного резервуара, новым является то, что отвод паров вскипания при выдувке осуществляют через трехступенчатую систему конденсации в противоточном режиме, на входе первой ступени температуру охлаждающего агента, в качестве которого используется раствор хлористого кальция, поддерживают в пределах 40-50°С, на входе второй ступени поддерживают температуру в пределах 17-27°С, на входе третьей ступени поддерживают температуру ниже 0°С; линию отвода паров вскипания изолируют от окружающей среды механическим затвором в начале и гидравлическим затвором в конце, отвод несконденсировавшихся паров осуществляется эжектированием.

Данный способ позволяет полностью исключить выбросы вредных дурнопахнущих веществ в атмосферу, извлечь нетоксичные и нелетучие соединения с целью получения ценных компонентов сульфат-целлюлозного производства и их дальнейшего рационального использования.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема установки для реализации данного способа получения сульфатной целлюлозы.

Установка состоит из бункера 1, варочного котла 2, трубопровода 3 для выдувки массы из котла, приемной горловины циклонного типа 4, выдувного резервуара 5, штуцера 6 для отвода целлюлозы на сортирование и промывку, трубопровода 7 для отвода паров вскипания при выдувке, трубопровода подачи 8 и отвода 9 охлаждающего агента, механических затворов - 10, 11, кожухотрубчатых конденсаторов - 15, 16, 17, эжекторного устройства 18, теплообменника 19, холодильника 20, центробежного насоса 21, линии отвода парогазовой смеси 22, гидравлического затвора 23, емкостей 25, 26, 27 для сбора улавливаемых компонентов.

Способ получения сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом. Из бункера 1 щепа загружается в варочный котел 2, куда заливают через штуцеры 29, 30 в верхнюю и нижнюю части щелок, который поступает из баков-мерников, температурой 50-80°С. Время загрузки щепы и закачки щелоков занимает 60-90 минут. После закачки щелоков котел герметизируют и начинают варку. За счет системы принудительной циркуляции щелоков через теплообменник осуществляется подъем температуры от начальной 50°С до конечной температуры варки 165-175°С, в течение 2-2,5 часа. По достижении конечной температуры содержимое котла выдерживают, то есть проводят собственно варку продолжительностью 2-2,5 часа. После окончания варки котел опоражнивают выдувкой целлюлозной массы в выдувной резервуар, для этого открывают сначала механический затвор 11, затем затвор 10, после чего целлюлозная масса по выдувному трубопроводу 3 поступает в приемную горловину циклонного типа 4 выдувного резервуара 5. Так как варочный котел до открытия клапана находится под избыточным давлением 1,2-1,4 МПа, а выдувной резервуар под атмосферным, жидкий щелок, поступающий с целлюлозной массой, за счет сброса давления резко вскипает, вследствие чего происходит бурное парообразование с выделением летучих дурнопахнущих веществ, таких как сероводород, диметилсульфид, метилмеркаптан. Готовую целлюлозу через штуцер 6 подают на сортирование и промывку, а пары вскипания отводятся через трубопровод 7 на конденсацию.

Парогазовая смесь сероводорода, диметилсульфида и метилмеркаптана, подача которой регулируется механическим затвором 11, поступает в нижнюю часть кожухотрубчатого конденсатора 15. Одновременно в верхнюю часть конденсатора с помощью центробежного насоса 21 по трубопроводу подачи 8 подается охлаждающий агент - раствор хлористого кальция, который охлаждается в теплообменнике 19 с помощью холодильника 20. Сероводород является одной из составляющих парогазовой смеси и кипит при температуре 60,3°С. Чтобы провести полную конденсацию этого газа охлаждающем агентом, необходимо поддерживать температуру парогазовой смеси на входе в конденсатор 15 на оптимальном уровне 40-50°С, так как при температуре ниже 40°С необходимо увеличить энергозатраты на охлаждение раствора СаСl₂, а при температуре выше 50°С уменьшается движущая сила процесса конденсации, которая должна компенсироваться увеличением поверхности конденсации. Несконденсировавшиеся при данной температуре пары отводятся по линии отвода 22 в конденсатор 16, на входе которого аналогичным образом поддерживается температура в пределах 17-27°С, что обеспечивает полную конденсацию диметилсульфида, температура кипения которого составляет 37,3°С. Метилмеркаптан, кипящий при 6,8°С, полностью улавливается в конденсаторе 17 при температуре раствора ниже 0°С, куда поступает по линии отвода 22. Сероводород, диметилсульфид и метилмеркаптан в жидком виде собираются в соответствующие емкости 25, 26, 27. Отвод несконденсировавшихся паров осуществляется с помощью эжекторного устройства 18, куда подается оборотная вода через вентиль 28. Вся линия отвода паров вскипания изолируется от окружающей среды гидравлическим затвором 23, который позволяет удалить инертный газ, попавший в систему выдувки. По окончании выдувки прекращается подача охлаждающего агента отключением центробежного насоса 21 и закрываются вентили 12, 13, 14 и механический затвор 11.

Способ касается получения сульфатной целлюлозы и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве волокнистых полуфабрикатов в варочных аппаратах периодического действия. Способ включает стадии загрузки сырья, его уплотнения, подачи варочной жидкости, повышения температуры и давления до рабочих параметров, выдержки содержимого котла при заданной температуре, выдувки массы в выдувной резервуар и отвод паров вскипания при выдувке из выдувного резервуара. Отвод паров вскипания при выдувке осуществляют через трехступенчатую систему конденсации в противоточном режиме. На входе первой ступени температуру охлаждающего агента - раствора хлористого кальция поддерживают в пределах 40-50°С. На входе второй ступени поддерживают температуру в пределах 17-27°С. На входе третьей ступени поддерживают температуру ниже 0°С. Линию отвода паров вскипания изолируют от окружающей среды механическим затвором в начале и гидравлическим затвором в конце. Отвод несконденсировавшихся паров осуществляется эжектированием. Техническим результатом является предотвращение вредных выбросов в атмосферу и улавливание ценных компонентов из парогазовой смеси. 1 ил.

Способ получения сульфатной целлюлозы, включающий стадии загрузки сырья и его уплотнения, подачи варочной жидкости, повышения температуры и давления до рабочих параметров, выдержки содержимого котла при заданной температуре, выдувку массы в выдувной резервуар, отвод паров вскипания при выдувке из выдувного резервуара, отличающийся тем, что отвод паров вскипания при выдувке осуществляют через трехступенчатую систему конденсации в противоточном режиме, на входе первой ступени температуру охлаждающего агента поддерживают в пределах 40-50°С, на входе второй ступени поддерживают температуру в пределах 17-27°С, на входе третьей ступени поддерживают температуру ниже 0°С, линию отвода паров вскипания изолируют от окружающей среды механическим затвором в начале и гидравлическим затвором в конце, отвод несконденсировавшихся паров осуществляется эжектированием.