Приготовление белого щелока производства сульфатной целлюлозы Российский патент 2019 года по МПК D21C11/00 

Предлагаемое изобретение относится к области производства целлюлозы и может быть использовано для регенерации щелоков из раствора черного щелока при производстве сульфатной целлюлозы.

Известен способ кислотно-щелочной переработки черного щелока сульфатного производства целлюлозы /Патент №2617569, МПК D21C 11/00, опубл. 25.04.2017, Казаков В.Г., Луканин П.В., Смирнова О.С./

Суть способа заключается в том, что сульфатный раствор, полученный после выделения из черного щелока органических соединений в виде лигнина, подкислением раствора серной кислотой, обрабатывают солями щелочных металлов, например, КОН до рН≥7 и выпаривают с кристаллизацией солей до 100-500 г воды на 100 г сухих солей, при этом маточный раствор солей после разделения твердой и жидкой фаз и корректировки раствора, подачу его на абсорбцию сероводорода, направляют на варку технологической щепы, а твердый продукт после его отделения и сушки выводят из процесса в качестве товарного продукта. Для приготовления белого щелока маточный раствора сульфата калия корректируют щелочными металлами - Na₂O, Na₂S, Na₂SO₄ и разбавляют промывной водой. В откорректированном растворе концентрация активной щелочи в ед. Na₂O составляет 100 г/л при сульфидности 30%.

К недостаткам описываемого способа следует отнести:

- необходимость корректировки маточного раствора, до определенного процента сульфидности и щелочности, который затем подают на варку, что усложняет технологическую схему;

- после отделения готового продукта сульфата калия, маточный раствор подают в мешалку, где добавляют необходимые реагенты для восполнения потерь и после этого отправляют на дальнейшую корректировку, это приводит дополнительному расходу реагентов;

- щелочной раствор, который после корректировки добавляют на варку технологической щепы имеет низкий % сульфидности - 30%, это сказывается на процессе делигнификации и увеличивает время варки до определенной степени провара.

Технической задачей является устранение указанных недостатков, улучшение процесса варки и качества целлюлозы за счет повышения сульфидности, путем контроля реагентов при приготовлении белого щелока для варки технологической щепы, одновременном сокращении расхода реагентов при сохранении качества варки целлюлозы.

Поставленная задача достигается тем, что в приготовление белого щелока производства сульфатной целлюлозы включающий подкисление черного щелока серной кислотой с выделением органических соединений, содержащих лигнин, с последующей нейтрализацией полученного раствора щелочью, выпаривание раствора с получением твердой фазы готового продукта, сульфата калия и щелочного раствора, который абсорбируют сероводородом с получением белого щелока, направляемого на варку технологической щепы, причем, что маточный раствор после отделения готового продукта сульфата калия абсорбируют сероводородом подаваемым со стадии подкисления черного щелока, приготавливают белый щелок сульфидностью 55-85% при соотношении Na₂S : NaOH 1:1-3:0,5, который подают на варку технологической щепы.

Существенным отличием заявленного способа является неразрывная совокупность действий, изложенная в формуле изобретения, что позволяет достигнуть технический результат, заключающийся в улучшении процесса варки и качества целлюлозы за счет повышения сульфидности, путем контроля реагентов при приготовлении белого щелока для варки технологической щепы, одновременном сокращении расхода реагентов при сохранении качества варки целлюлозы.

Известно, что существует метод производства сульфида натрия, заключающийся в абсорбции синтетического сероводорода каустиком по реакции:

2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O

Если сырьем служат чистый сероводород, получаемый в результате взаимодействия водорода и серы, и каустик от процесса электролиза, то метод обеспечивает высокое качество продукта. Сначала процесс поглощения сероводорода осуществляется до образования гидросульфида натрия. Полученный раствор фильтруется для удаления сульфидов тяжелых металлов, вводимых с каустиком, затем в раствор добавляют каустик:

NaHS_р-р+NaOH_тв=Na₂S+H₂O

Продукт содержит 60-62% Na₂S и выпускается в виде плава или чешуек.

Примеры реализации способа:

Пример 1

Маточный раствор лигнина после подкисления серной кислотой и нейтрализации натриевой щелочью 122 г/дм³ упаривают до весового соотношения суспензии 500 г воды на 100 г сухих солей. Осадок сульфата натрия отфильтровывают и обрабатывают в непрерывном режиме при помощи автодозатора 50% раствором гидроксида калия, из условия получения молярной доли калийной щелочи в суспензии 60%. Время конверсии - 60 мин. Затем раствор фильтруют, в осадок сульфата калия переходит 82% K₂SO₄ (57% К₂O). Фильтрат, представляющий собой раствор едкой щелочи, подают на абсорбер, в который поступает сероводород со стадии подкисления черного щелока серной кислотой. Абсорбцию осуществляют в 2 ступени, температура черного щелока 30°С, концентрация едкой щелочи 45%, в результате чего приготавливают раствор белого щелока с сульфидностью 85%, при соотношении Na₂S : NaOH 3:0,5, который подают на варку технологической щепы.

Достигаемый эффект - Получение раствора белого щелока с сульфидностью 85%. Таким образом, реализуется замкнутая система переработки черного щелока, уменьшается расход реагентов при приготовлении белого щелока подаваемый на варку технологической щепы.

Пример 2

Маточный раствор лигнина после подкисления серной кислотой и нейтрализации натриевой щелочью 183 г/дм³ упаривают до весового соотношения суспензии 300 г воды на 100 г сухих солей. После этого раствор фильтруют и твердый осадок сульфата натрия обрабатывают в непрерывном режиме при помощи автодозатора 50% раствором гидроксида калия, из условия получения молярной доли калийной щелочи в суспензии 60%. Время конверсии - 43 мин. Затем раствор фильтруют. В осадок сульфата калия переходит 82% K₂SO₄ (54% К₂O). Фильтрат, представляющий собой раствор едкой щелочи, подают на абсорбер, в который поступает сероводород со стадии подкисления черного щелока серной кислотой. Абсорбция осуществляется в 1 ступень, температура черного щелока 10°С, концентрация едкой щелочи 45%, в результате чего получают раствор белого щелока с сульфидностью 75%, при соотношении Na₂S : NaOH 3:1, который подают на варку технологической щепы.

Достигаемый эффект - Получение раствора белого щелока с сульфидностью 75%. Таким образом, реализуется замкнутая система переработки черного щелока, уменьшается расход реагентов при приготовлении белого щелока подаваемый на варку технологической щепы. Также сокращается количество ступеней абсорбера по сравнению с примером 1.

Пример 3

Маточный раствор лигнина после подкисления серной кислотой и нейтрализации натриевой щелочью 146 г/дм³ упаривают до весового соотношения суспензии 500 г воды на 100 г сухих солей. После этого раствор фильтруют и твердый осадок сульфата натрия обрабатывают в непрерывном режиме при помощи автодозатора 50% раствором гидроксида калия, из условия получения молярной доли калийной щелочи в суспензии 43%. Время конверсии - 60 мин. Затем раствор фильтруют, в осадок сульфата калия переходит 79% K₂SO₄ (55% К₂O). Фильтрат, представляющий собой раствор едкой щелочи, подают на абсорбер, в который поступает сероводород со стадии подкисления черного щелока серной кислотой. Абсорбцию осуществляют в 2 ступени, концентрация едкой щелочи 40%, в результате чего получают раствор белого щелока с сульфидностью 55%, при соотношении Na₂S : NaOH 3:2, который подают на варку технологической щепы который подают.

Достигаемый эффект - Получение раствора белого щелока с сульфидностью 55%. реализуется замкнутая система переработки черного щелока, уменьшается расход реагентов при приготовлении белого щелока подаваемый на варку технологической щепы.

Таким образом, совокупность действий позволяет увеличить сульфидность белого щелока, что является положительной характеристикой процесса варки сульфатной целлюлозы, так как уменьшает продолжительность варки до определенной степени провара, облегчает процесс делигнификации, а также выход целлюлозы, позволяет сделать цикл замкнутым.

Реализация предлагаемого способа позволяет:

- улучшить процесс варки и качество целлюлозы, за счет увеличения сульфидности. Увеличение сульфидности приводит к уменьшению времени варки целлюлозы, повышает прочность волокон и равномерность провара, уменьшает количество остаточного лигнина;

- уменьшить расход химикатов, при приготовлении белого щелока для варки технологической щепы, что является экономически целесообразным;

- приготовление белого щелока и регенерация натриевой щелочи осуществляют в гидрохимическом процессе при низких капитальных и энергетических затратах. В предлагаемом процессе нет необходимости в содорегенерационных котлах, где процесс получения натриевой щелочи связан с получением плава щелочей и последующими технологическими переделами получения из него зеленого щелока, его переработки с использованием вращающихся печей и ввода в процесс извести. Кроме того, в предлагаемом способе решаются экологические вопросы, связанные с выводом сероводорода.

Предлагаемое изобретение относится к области производства целлюлозы и может быть использовано для регенерации щелоков из раствора черного щелока при производстве сульфатной целлюлозы. Достигаемый технический результат заключается в улучшении процесса варки и качества целлюлозы за счет повышения сульфидности, путем контроля реагентов при приготовлении белого щелока для варки технологической щепы, одновременном сокращении расхода реагентов при сохранении качества варки целлюлозы. Поставленная задача достигается тем, что в приготовление белого щелока производства сульфатной целлюлозы, включающего подкисление черного щелока серной кислотой с выделением органических соединений, содержащих лигнин, с последующей нейтрализацией полученного раствора щелочью, выпаривание раствора с получением твердой фазы готового продукта, сульфата калия и щелочного раствора, который абсорбируют сероводородом с получением белого щелока, направляемого на варку технологической щепы, причем маточный раствор после отделения готового продукта сульфата калия абсорбируют сероводородом, подаваемым со стадии подкисления черного щелока, приготавливают белый щелок сульфидностью 55-85% при соотношении Na2S : NaOH 1:1-3:0,5, который подают на варку технологической щепы. 3 пр.

Приготовление белого щелока производства сульфатной целлюлозы, включающего подкисление черного щелока серной кислотой с выделением органических соединений, содержащих лигнин, с последующей нейтрализацией полученного раствора щелочью, выпаривание раствора с получением твердой фазы готового продукта, сульфата калия и щелочного раствора, который абсорбируют сероводородом с получением белого щелока, направляемого на варку технологической щепы, отличающийся тем, что маточный раствор после отделения готового продукта сульфата калия абсорбируют сероводородом, подаваемым со стадии подкисления черного щелока, приготавливают белый щелок сульфидностью 55-85% при соотношении Na₂S : NaOH 1:1-3:0,5, который подают на варку технологической щепы.