СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСУЛЬФИДА НА КРАФТ-ЦЕЛЛЮЛОЗНОМ ПРЕДПРИЯТИИ Российский патент 2019 года по МПК C01B17/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к улучшенному способу получения полисульфида, где перед полисульфидным реактором воплощают конкретный способ второго фильтрования.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно несколько различных способов получения полисульфидного варочного щелока для использования при крафт-варке целлюлозы. Все они относятся к 4 различным способам получения полисульфида, а именно: а) подвод электричества к электролитической ячейке и добавление в нее белого щелока; или b) подача осветленного белого щелока, кислорода и гидросульфида натрия в реактор, заполненный частицами катализатора на основе активированного угля; и с) подача неосветленного белого щелока, характеризующегося высоким уровнем содержания частиц катализатора, зачастую частиц известкового шлама, через реактор, запитываемый кислородом или воздухом, где частицы используются в качестве катализатора, с последующим осветлением после реакций; и, в заключение, d) добавление элементарной серы.

В некоторых старых способах белый щелок также подвергают воздействию тепла и давления при одновременном превращении сульфидного содержимого в полисульфид при использовании или без использования добавления определенного типа катализатора, который мог бы представлять собой черный щелок или частицы известкового шлама, которые могут присутствовать в белом щелоке, или добавку на основе оксида марганца. Использование дисперсного содержимого белого щелока в качестве катализатора раскрывается в публикациях: а) US5082526, где в качестве катализатора используют присутствующие частицы известкового шлама, и b) US5993601, где в качестве катализатора используют присутствующие частицы зеленого щелока.

Естественное увеличение уровня содержания полисульфида также может быть получено после продолжительного хранения, как это продемонстрировано в публикации ЕР1356156, но, как это продемонстрировано, в противоположность тому, что ожидается исходя из старых примеров при использовании остаточного уровня содержания черного щелока, исполняющего функцию катализатора во время хранения.

Кроме того, увеличение уровня содержания полисульфида в белом щелоке также может быть получено при использовании электролитических ячеек, и в публикации US3849278 раскрывается один такой вариант осуществления.

Одним известным способом является способ Moxy - способ окисления от компании Mead, разработанный компанией Mead и дополнительно разработанный компаниями Mitsubishi Paper и Chiyoda, где в качестве катализатора в полисульфидном реакторе используют активированный уголь, что раскрывается в раннем патенте US4024229. Вариант данной концепции продемонстрирован в публикации US4162187, где активированный уголь имеет не полностью нанесенное покрытие из полимера PTFE.

В публикации US52345456 раскрывается более поздняя версия, где сбросные газы из черного щелока сжигают и подают в полисульфидный реактор.

В одном известном способе получения полисульфида, подобном полисульфидному способу от компании Chiyoda, уровень содержания суспендированных твердых веществ в белом щелоке уменьшают от примерно 10-100 ч./млн. вплоть до менее, чем 5 ч./млн., как это описывается в публикации «A new polysulfide process giving benefits to kraft pulp mill», R. Inaba; T. Matsumara; E. Watanabe; & B. Soehartomo, 1994 (все из которых являются наемными работниками компании Chiyoda). Полисульфидный способ от компании Chiyoda также был раскрыт в публикациях

• Hara, S and T. Ono (1988). «The Improved White Liquor Oxidation Process with The New Catalyst». Japan Tappi Journal 42: 46-51.

• Hara, S.-i. (1991). «New Polysulfide Pulping Process at Shirakawa and Hachinohe». Tappi Pulping Conference.

• Nishijima, H., R. Inaba, et al. (1995). «Review of Polysulfide/AQ Pulping to Date in Japanese Kraft Mills and the Impact on Productivity». Tappi Pulping Conference, Chicago, IL, Tappi.

Использующейся методикой фильтрования являлась методика фильтрующего слоя, где белый щелок проходит через слой гранулированных фильтрующих частиц, наиболее часто маленьких частиц антрацита, имеющих средний размер 1-2 мм. Суспендированное твердое содержимое белого щелока захватывается в слое, и совокупный слой требует регенерирования, а твердые вещества требуют смывания через регулярные интервалы времени. Однако, единственный эксплуатационно пригодный способ заключался в разжижении совокупного содержимого слоя в результате введения промывного щелока, обычно уже отфильтрованного белого щелока, и отправлении промывного фильтрата обратно в установку для каустизации совместно с вымытым твердым содержимым. Данную стадию вымывания обычно требуется активировать, по меньшей мере, один раз или два раза в день, и, таким образом, эксплуатационная пригодность способа уменьшается, поскольку во время стадии вымывания отфильтрованный белый щелок не может быть получен, и, кроме того, во время данной стадии промывания утрачивается существенный объем уже отфильтрованного белого щелока, так как объем промывной жидкости превышает объем фильтра и должен быть использован при коэффициенте вытеснения, значительно превышающем 2, (относительный свободный объем фильтра). Поток промывного белого щелока является большим, и поэтому данный материал требует хранения в буферном резервуаре до возвращения обратно в каустизаторы при меньшем непрерывном потоке. Кроме того, для осуществления эффекта разжижения во всем корпусе фильтра также требуются и высокопроизводительные насосы, делающие возможным вымывание захваченных твердых веществ, что увеличивает как инвестиционные издержки, так и эксплуатационные затраты. В дополнение к этому, фильтр нуждается в дополнительном регенерировании, требующем выведения из эксплуатации для кислотного промывания, что, таким образом, увеличивает эксплуатационную непригодность совокупной системы изготовления полисульфида. Это обычно осуществляют 4-12 раз в год.

Для некоторых способов важность представляет освобождение белого щелока от какого-либо твердого содержимого, которое может закупорить реактор в случае использования в особенности плотноупакованных слоев с активированным углем или в случае использования электролитических ячеек, которые могут быстро подвергаться образованию слоя твердых веществ на электродах и мембранах.

Таким образом, в то время, как было известно то, что белый щелок требует осветления и наличия низкого уровня содержания суспендированных твердых веществ, методики фильтрования, использующиеся в способах получения полисульфида, соответствовали фильтрующим слоям, где белый щелок проходит слой, а суспендированные твердые вещества улавливаются в нем, что требует использования способов вымывания, которые уменьшают эксплуатационную пригодность способа и уменьшают величины объемов получения полисульфида.

ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первичная цель изобретения заключается в получении способа окисления белого щелока, предпочтительно использующегося для способа получения полисульфида, где необходимое фильтрование белого щелока перед реактором окисления осуществляют таким образом, чтобы способ мог бы быть по существу непрерывным при выдерживании прерывания способа выработки полисульфида на минимальном уровне и одновременном обеспечении прозрачности на уровне ниже того, что имеет место для традиционного способа, и, таким образом, увеличении эксплуатационной пригодности следующей далее стадии способа. Это улучшает способ получения полисульфида в результате обеспечения наличия стабильного и непрерывного способа, который подвергают воздействию меньшего числа временного выведения из эксплуатации и опорожнения реактора, что, таким образом, уменьшает количество переходных операций при введении в эксплуатацию и выведении из эксплуатации до установления стационарного способа химического превращения.

Вторичная цель изобретения заключается в получении способа получения полисульфида, где может быть существенно улучшена эксплуатационная пригодность способа. Уменьшается потребность в буферных резервуарах, поскольку может быть разработан способ при эксплуатационной производительности, близкой к тому, что имеет место для требуемого номинального получения частично или полностью окисленного белого щелока (также называемого оранжевым щелоком или окисленным белым щелоком).

Еще одна цель данного изобретения заключается в предложении улучшенного способа получения полисульфида, характеризующегося меньшими эксплуатационными затратами, поскольку не требуется установки каких-либо высокопроизводительных насосов, способных разжижать совокупный слой, при котором уменьшается образование отложений, и улучшается экономика установки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу получения окисленного белого щелока, предпочтительно полисульфидного варочного щелока, для использования на крафт-целлюлозном предприятии, который включает стадии:

(а) добавления негашеной извести к зеленому щелоку в установке для гашения извести и перепускания щелока в последовательность из емкостей для каустизации;

(b) перепускания каустицированного щелока из емкостей для каустизации в процесс первого фильтрования или осветления с получением принимаемого потока белого щелока при первом порядке уровня содержания суспендированных твердых веществ, измеренного в ч./млн., в принимаемом потоке белого щелока и отбрасываемого потока известкового шлама;

(с) перепускания принимаемого потока белого щелока через процесс второго фильтрования с получением отфильтрованного белого щелока при втором порядке уровня содержания суспендированных твердых веществ, измеренного в ч./млн., при этом упомянутый второй порядок уровня содержания суспендированных твердых веществ соответствует, по меньшей мере, половине величины первого порядка уровня содержания суспендированных твердых веществ и составляет менее, чем 5 ч./млн., и

(d) перепускания отфильтрованного белого щелока через полисульфидный реактор при добавлении кислородсодержащего газа для промотирования превращения сульфидов в полисульфид.

Изобретение характеризуется тем, что процесс второго фильтрования осуществляют в по существу непрерывно функционирующем перекрестноточном фильтре (фильтр с перекрёстным током), где пермеат, проходящий через перекрестноточные фильтрующие элементы в перекрестноточном фильтре, образует отфильтрованный белый щелок перед отправлением отфильтрованного белого щелока в полисульфидный реактор.

Выражение «по существу непрерывно функционирующий перекрестноточный фильтр» используется для способа, при котором способ фильтрования характеризуется эксплуатационной пригодностью, превышающей 95%, а обычно доходящей вплоть до 98%. Даже в случае возможной потребности для перекрестноточного фильтра кислотной очистки такая кислотная очистка потребует только где-то 30 минут в день, то есть, 2% времени, и потребует только где-то 20 м³/год кислоты для данного способа очистки. Причина этого заключается в том, что мембрана в очищаемом перекрестноточном фильтре является тонкой, и частицы карбоната кальция легко растворяются в кислоте.

Способ окисления может быть использован для получения окисленного белого щелока, предпочтительно полисульфидного варочного щелока. В целях превращения 99% сульфидного содержимого в тиосульфат, то есть, полностью окисленный белый щелок, для данного превращения обычно требуется в 4 раза больше кислорода в сопоставлении с оптимизированной концентрацией полисульфида.

Использование перекрестноточных фильтров позволяет избегать всех недостатков гранулированных фильтрующих слоев, которые использовали до сегодняшнего дня в способах получения полисульфида в виде способа от компании Chiyoda (описанного на фигуре 1), а также способа Moxy, в обоих из которых требуется частое промывание совокупного слоя, и в которых никогда не достигают полного удаления, например, частиц известкового шлама, захваченных в слое.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления способа изобретения перекрестноточный фильтр, использующийся в способе, представляет собой керамический корпус фильтра с эффективной толщиной фильтрующей мембраны в диапазоне 1-100 мкм и размером пор в диапазоне 0,1-10 мкм в фильтрующей мембране. Размер пор и толщина фильтра для фильтрующей мембраны представляют собой гарантию сохранения фильтрующей мембраной основного уровня своей фильтрующей способности на протяжении продолжительного периода времени даже в случае возможного проникновения некоторых частиц через фильтрующую мембрану Корпус фильтра может характеризоваться размером пор, превышающим размер пор мембраны с коэффициентом в диапазоне 5-20, и будет обеспечивать беспрепятственное прохождение пермеата сразу после его прохождения через мембрану и придает механическую прочность мембране и фильтрующему элементу как таковому.

В то же время в способе изобретения предпочтительно используют полисульфидный реактор в форме каталитического реактора, использующего уплотненный слой активированного угля в качестве катализатора при одновременном добавлении кислорода в каталитический способ. Данный тип реактора является в особенности восприимчивым к засорению линий тока белого щелка, обусловленному дисперсным содержимым белого щелока.

В альтернативном варианте в способе изобретения используют полисульфидный реактор в форме электролитической ячейки. Также данные электролитические ячейки являются восприимчивыми к образованию осаждений на катоде электролитической ячейки вследствие дисперсного содержимого, то есть, карбоната кальция, в белом щелоке. По мере увеличения степени покрытия и толщины для осаждений с течением времени эффективность электролитической ячейки падает пропорционально данному порядку осаждения.

Способ изобретения также действует синергетически с предшествующим процессом первого фильтрования при осуществлении процесса первого фильтрования в фильтре со слоем фильтрующего материала, образованным на поверхности фильтра (называемым здесь далее «намывной слой»), где намывной слой используется в качестве активной фильтрующей среды для захватывания частиц карбоната кальция в намывном слое. Фильтр с намывным слоем в результате приводит к получению фильтратов, которые содержат очень маленькое количество твердых частиц, поскольку твердые частицы захватываются в намывном слое при одновременном обеспечении высокой производительности по чистому фильтрату при расчете на единицу площади поверхности фильтра.

В способе изобретения перекрестноточные фильтры также конфигурируют таким образом, чтобы перекрестноточные фильтрующие элементы были бы установлены в виде, по меньшей мере, 2 комплектов перекрестноточных фильтрующих элементов. Это улучшает эксплуатационную пригодность системы и непрерывный выпуск отфильтрованного белого щелока, поскольку один комплект может быть временно выведен из эксплуатации.

В одной альтернативной конфигурации, по меньшей мере, 2 комплекта перекрестноточных фильтрующих элементов устанавливают последовательно, что делает возможным использование только одного единственного насоса для обеспечения циркулирования ретентата через фильтры.

В еще одной альтернативной конфигурации, по меньшей мере, 2 комплекта перекрестноточных фильтрующих элементов устанавливают параллельно, что делает возможной эксплуатационную пригодность системы при выведении одного комплекта из эксплуатации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

Вышеупомянутые и другие цели, признаки и преимущества изобретения станут выраженными более очевидно после ознакомления со следующим далее описанием изобретения, при этом проводится обращение к фигурам, в числе которых:

Фигура 1 представляет собой технологическую схему, демонстрирующую обычный способ получения полисульфида, использующий предварительный фильтр в форме слоя частиц перед реактором, заполненным активированным углем; и

Фигура 2 представляет собой технологическую схему, демонстрирующую способ получения полисульфида изобретения, использующий предварительный фильтр в форме перекрестноточного фильтра перед реактором, заполненным активированным углем; и

Фигура 3 демонстрирует принципы, стоящие за перекрестноточными фильтрами; и

Фигура 4а демонстрирует керамический корпус мембранного фильтра, использующийся в изобретении, в то время как фигура 4b демонстрирует изображение в поперечном сечении А-А на фигуре 4а; и

Фигура 5 демонстрирует один вариант осуществления перекрестноточных фильтров, скомпонованных в двух комплектах, скомпонованных последовательно; и

Фигура 6 демонстрирует один вариант осуществления перекрестноточных фильтров, скомпонованных в двух комплектах, скомпонованных параллельно.

КОНКРЕТНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Способ предшествующего уровня техники

На фигуре 1 раскрывается технологическая схема в обычном способе получения полисульфида, использующем предварительный фильтр F в форме слоя частиц перед реактором R, заполненным активированным углем. Способ получения белого щелока начинается с резервуара для зеленого щелока GL, из которого подают зеленый щелок в установку для гашения извести SL, где при перемешивании добавляют негашеную известь. В установке для гашения извести примешивают известь к зеленому щелоку и отделяют более крупные куски крошки от щелока. После этого однородную смесь из извести и зеленого щелока подают в технологическую нитку из емкостей для каустизации CV1 -> CV2 -> CV3 -> CV4 -> CV5, где по способу каустизации зеленый щелок превращается в белый щелок. Белый щелок из емкостей для каустизации содержит большое количество частиц известкового шлама, при этом основная часть дисперсного содержимого представляет собой частицы карбоната кальция, которые требуется отделить в ходе последующего способа фильтрования или осветления. В данном варианте осуществления продемонстрирован фильтр белого щелока WLF, которым могут быть либо дисковый фильтр, либо трубчатый фильтр, которые могут использовать, а могут и не использовать формирование намывного слоя известкового шлама на поверхности фильтра, что в результате приводит к получению низкого остаточного уровня содержания частиц известкового шлама в фильтрате. Вместе с тем, остаточный уровень содержания частиц известкового шлама может иметь порядок где-то 10-100 ч./млн. после данных фильтрования или осветления. Отфильтрованный белый щелок отправляют в резервуар для хранения белого щелока WLST. Перед отправлением данного белого щелока в полисульфидный реактор его дополнительно отправляют во второй фильтр F. В данном фильтре F используют гранулированное фильтрование, и он может содержать грубые, а также мелкие гранулированные частицы, обычно частицы антрацита, которые в результате отстаивания расслаиваются на грубые гранулы в нижней части и мелкие гранулы в верхней части. Во время прохождения частицы карбоната кальция в белом щелоке проникают в слой частиц и захватываются в слое. Белый щелок, полученный со второго фильтрования, отправляют в резервуар для хранения второго отфильтрованного белого щелока FL-WL-ST, и он обычно содержит менее, чем 5 ч./млн. частиц карбоната кальция. После этого отфильтрованный белый щелок является подходящим для использования при отправлении в полисульфидный реактор R, где концентрацию полисульфида увеличивают в результате проведения каталитической реакции в слое активированного угля при одновременном добавлении кислорода О₂. Конечный полисульфид отправляют из реактора R в резервуар для полисульфида или резервуар для окисленного белого щелока OWL-ST.

Недостаток данного обычного способа заключается в том, что фильтрующий слой в фильтре F требует регенерирования, а все частицы карбоната кальция, захваченные в слое, требуют удаления в целях предотвращения засорения фильтра с течением времени.

Реализуемый способ регенерирования заключается в интенсивном промывании совокупного слоя частиц при использовании уже отфильтрованного белого щелока в такой степени, чтобы совокупный слой частиц был бы разжиженным. Это осуществляют в результате запуска насоса Р₅ и открывания клапана V₃ при одновременных закрывании клапана V₁ и введении находящегося под давлением белого щелока в нижнюю часть слоя частиц и смывании жидкости через открытый клапан V₄ при одновременно закрытом клапане V₂ совместно с ее уровнем содержания частиц кальция в резервуар для хранения Wal-ACC, способный хранить совокупный объем использующейся промывной жидкости. Сразу после завершения способа промывания использующуюся промывную жидкость совместно с ее уровнем содержания смытых частиц кальция отправляют обратно в способ, а предпочтительно перед первым фильтром белого щелока WLF. Для того, чтобы не создавать помех осуществлению способа, промывную жидкость возвращают в виде маленького потока в течение продолжительного периода времени.

Способ изобретения

Способ изобретения продемонстрирован на фигуре 2, и стадии способа подобны соответствующим стадиям, продемонстрированным на фигуре 1 вплоть до второго фильтрования белого щелока в фильтре F_X. В данном фильтре F_X вместо этого используют перекрестноточный фильтр. Для белого щелока, подвергнутого фильтрованию в перекрестноточном фильтре F_X, обеспечивают рециркулирование при использовании насоса Р₆ через фильтр при объемном расходе, который является, по меньшей мере, в 2 раза большим, предпочтительно в 4-10 раз большим, чем расход при подаче белого щелока из резервуара для хранения белого щелока WL-ST. Это сохраняет высокую скорость потока в перекрестноточном фильтре при смывании каких-либо частиц с поверхности мембранного фильтрующего элемента. Объемный расход выпускаемого пермеата является тем же самым, что и для потока при подаче, и пермеат в форме отфильтрованного белого щелока, полученного от второго фильтрования, отправляют в резервуар для хранения отфильтрованного белого щелока FL-WL-ST. Данный белый щелок обычно содержит менее, чем 5 ч./млн. частиц карбоната кальция, а обычно на уровне 0-1 ч./млн. и, самое большее, 3 ч./млн., поскольку выпускаемый поток образован только из пермеата. После этого отфильтрованный белый щелок является подходящим для использования при отправлении в полисульфидный реактор R, где концентрация полисульфида увеличивается в результате прохождения каталитической реакции в слое активированного угля при одновременном добавлении кислорода О₂. Конечный полисульфид отправляют из реактора R в резервуар для полисульфида или резервуар для окисленного белого щелока OWL-ST.

В химической технологии перекрестноточное фильтрование представляет собой один тип фильтрования. Перекрестноточное фильтрование отличается от тупикового фильтрования, при котором подаваемый поток перепускают через мембрану или слой, при этом твердые вещества улавливаются в фильтре, а фильтрат высвобождается на другом конце. Перекрестноточное фильтрование получает свое название потому, что более значительная часть подаваемого потока движется тангенциально по поверхности фильтра, а не в фильтр. Принципиальное преимущество этого заключается в том, что осадок на фильтре (который может заглушить фильтр) по существу вымывается в ходе способа фильтрования, что увеличивает продолжительность времени, в течение которого фильтрующий блок может находиться в эксплуатации. Это может быть непрерывным способом в отличие от периодического тупикового фильтрования.

На фигуре 3 принципиальное функционирование перекрестноточного фильтрующего элемента продемонстрировано на изображении в поперечном сечении. Подаваемый поток P_IN суспензии, содержащей частицы, подают в корпус мембранного фильтра F_B, что делает возможным прохождение чистой жидкости в качестве пермеата P_per, в то время как поток ретентата P_OUT все еще содержит основное, если не все количество частиц, содержащихся в суспензии. На фигуре 4а продемонстрирован типичный удлиненный цилиндрический корпус мембранного фильтра, а на фигуре 4b продемонстрировано поперечное сечение А-А на фигуре 4а. Корпус мембраны изготавливается из пористого материала и включает несколько проточных каналов для потока суспензии, и пермеат истекает из корпуса фильтра.

В настоящее время данная методика перекрестноточного фильтрования успешно воплощена при фильтровании зеленого щелока на крафт-целлюлозных предприятиях компанией CleanFlow AB, а фильтрующий корпус, использующийся при размере пор мембраны в диапазоне 0,1-10 мкм, более предпочтительно 0,1-5 мкм, а наиболее предпочтительно 0,2-1,0 мкм, для области применения фильтрования зеленого щелока, был запатентован в публикации SE,C,533833 (что соответствует находящейся на рассмотрении публикации ЕР,А,2414585).

На фигуре 5 продемонстрирован первый вариант осуществления конфигурации перекрестноточного фильтра. В данном варианте осуществления два комплекта мембранных фильтров компонуют последовательно и используют один единственный насос Р₆ для обеспечения циркулирования белого щелока, содержащего частицы, через оба комплекта компоновок фильтров. Р₁ представляет собой подаваемый поток, поступающий из насоса Р₁ на фигуре 2, а V₁ представляет собой выпускаемый поток ретентата, истекающего и отправляемого обратно в емкости для каустизации. Преимущество заключается в использовании одного единственного насоса для обеспечения циркулирования белого щелока через фильтры.

На фигуре 6 продемонстрирован второй вариант осуществления конфигурации перекрестноточного фильтра. В данном варианте осуществления два комплекта мембранных фильтров компонуют параллельно, и, таким образом, используют два насоса Р_6а и Р_6b для обеспечения циркулирования белого щелока, содержащего частицы, через каждый комплект компоновки фильтра. Р1 представляет собой подаваемый поток, поступающий из насоса Р₁ на фигуре 2, а V₁ представляет собой выпускаемый поток ретентата, отправляемый обратно в емкости для каустизации. Преимущество заключается в том, что одна компоновка фильтра может быть отключена во время очистки фильтрующих элементов в данной компоновке фильтра, но все еще может быть получен по существу непрерывный выпускаемый поток пермеата.

Очистка фильтрующих элементов в способе фильтрования белого щелока является относительно простой, поскольку основная часть дисперсного содержимого в уже отфильтрованном белом щелоке представляет собой карбонат кальция, который относительно легко растворяется в цикле кислотной очистки.

Способ очистки также мог бы представлять собой простое обратное промывание мембранных фильтров при воздействии давлением на белый щелок на стороне пермеата таким образом, чтобы получить обращение тока через мембранные фильтры.

Мембраны также могут быть очищены «по месту» или в результате отсоединения корпуса отдельного фильтра в соответствии с раскрытием на фигурах 4а и 4b, заглушения соединений в системе, а после этого очистки корпуса отдельного фильтра. При очистке фильтров «по месту» при использовании кислоты также устанавливают дополнительные резервуары и насосы (не показано) с жидкостью для кислотного промывания, которые предпочтительно могли бы быть использованы в системе в соответствии в раскрытием на фигуре 6, где за один раз может быть очищен один комплект фильтров.

КОНКРЕТНЫЙ ПРИМЕР

При одном конкретном воплощении изобретения разрабатывают систему перекрестноточного фильтра для номинального получения 420 м³/час отфильтрованного белого щелока при использовании керамических мембранных фильтров при размере пор в диапазоне приблизительно 0,3-0,8 мкм. Белый щелок, отфильтрованный один раз прежде, получают из работающего под давлением дискового фильтра, функционирующего с намывным слоем известкового шлама, что уменьшает содержание частиц известкового шлама в белом щелоке до уровня 20 мг/л, то есть, таким образом, это уровень содержания частиц в белом щелоке, подаваемом в перекрестноточные фильтры. Часть ретентата, которую возвращают обратно в емкости для каустизации, предпочтительно в последнюю емкость для каустизации перед дисковым фильтром, вследствие рециркулирования и истечения пермеата претерпевает увеличение содержания частиц известкового шлама в белом щелоке до уровня в 1060 мг/л. Щелок-продукт, то есть, отфильтрованный белый щелок, характеризуется очень низким уровнем содержания частиц известкового шлама, составляющим в шкале мг/л менее, чем 0 мг/л, а согласно измерению в ч./млн. гораздо менее, чем 3 ч./млн.. Во время нормальной эксплуатации при варьировании в диапазоне 1-2 ч./млн.. В сопоставлении с обычным получением отфильтрованного белого щелока, то есть, приблизительно 420 м³/час отфильтрованного белого щелока, скорость рециркулирования через фильтры составляет 2400 м³/час, а рециркулируемый объем подвергают воздействию давления в диапазоне приблизительно 0,2-0,3 бар. Таким образом, объем рециркулирования через фильтры в 5,7 раз превышает объем получения отфильтрованного белого щелока.

Представленный выше пример получен от обычной установки для каустизации с ее конкретным способом извлечения извести, и остаточный уровень содержания частиц известкового шлама в белом щелоке может различаться как по абсолютному уровню (в мг/л или ч./млн.), так и по распределению частиц по размерам, но перекрестноточные фильтры могут быть модифицированы при использовании различных размеров пор в мембране, адаптированной для конкретного белого щелока. Однако, объединение первого фильтра и последующего перекрестноточного фильтра обеспечивает достижение удивительного низкого остаточного уровня содержания твердых веществ в пермеате. Уменьшение уровня содержания частиц является в особенности важным для последующего каталитического способа в полисульфидном реакторе, поскольку данный реактор может расширить свою эксплуатационную пригодность, по меньшей мере, в 3-5 раз до того, как слой активированного угля будет засорен, в результате уменьшения уровня содержания твердых веществ в белом щелоке от 5 ч./млн. вплоть до 1 ч./млн.. Подобный положительный эффект также будет получен в случае осуществления полисульфидного превращения в электролитической ячейке, где в зависимости от остаточного уровня содержания твердых веществ могут формироваться осаждения на катоде.

Изобретение относится к химической промышленности, более конкретно, к способам получения полисульфида. Предложен способ получения полисульфида, в котором перед полисульфидным реактором (Rc), выполненным в форме электролитической ячейки либо в форме слоя активированного угля, производят процесс второго фильтрования посредством перекрестноточного фильтра (Fx). Ретентат от способа перекрестноточного фильтрования непрерывно сливается в точку процесса перед стадией первого фильтрования или осветления. Технический результат – значительное снижение уровней содержания остаточных твердых веществ в белом щелоке, расширенная эксплуатационная пригодность способа второго фильтрования, обеспечение возможности работы полисульфидного реактора при увеличенной эксплуатационной загрузке, увеличение объема получения полисульфида, а также меньшие нарушения режима для способа при минимуме резервуаров и насосов. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ получения окисленного белого щелока, предпочтительно полисульфидного варочного щелока, для использования на крафт-целлюлозном предприятии, который включает стадии:

(а) добавления негашеной извести к зеленому щелоку в установке для гашения извести и перепускания щелока в последовательность из емкостей для каустизации;

(b) перепускания каустицированного щелока из емкостей для каустизации в процесс первого фильтрования или осветления с получением принимаемого потока белого щелока при первом порядке уровня содержания суспендированных твердых веществ, измеренного в ч./млн., в принимаемом потоке белого щелока и отбрасываемого потока известкового шлама;

(с) перепускания принимаемого потока белого щелока через процесс второго фильтрования с получением отфильтрованного белого щелока при втором порядке уровня содержания суспендированных твердых веществ, измеренного в ч./млн., при этом упомянутый второй порядок уровня содержания суспендированных твердых веществ соответствует, по меньшей мере, половине величины первого порядка уровня содержания суспендированных твердых веществ и составляет менее чем 5 ч./млн., и

(d) перепускания отфильтрованного белого щелока через полисульфидный реактор при добавлении кислородсодержащего газа для промотирования превращения сульфидов в полисульфид,

отличающийся тем, что процесс второго фильтрования осуществляют в, по существу, непрерывно функционирующем перекрестноточном фильтре, где пермеат, проходящий через перекрестноточные фильтрующие элементы в перекрестноточном фильтре, образует отфильтрованный белый щелок перед отправлением отфильтрованного белого щелока в полисульфидный реактор, a выпускаемый поток ретентата (V₁) сливается и отправляется обратно в емкости для каустизации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перекрестноточный фильтр, использующийся в способе, представляет собой керамический корпус фильтра с эффективной толщиной фильтрующей мембраны в диапазоне 1-100 мкм и размером пор в фильтрующей мембране в диапазоне 0,1-10 мкм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полисульфидный реактор является каталитическим реактором, в котором используется один или несколько слоев активированного угля, при наличии или отсутствии не полностью нанесенного покрытия из полимера PTFE в качестве катализатора при добавлении кислорода в каталитический способ.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полисульфидный реактор представляет собой электролитическую ячейку.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс первого фильтрования осуществляют в фильтре со слоем фильтрующего материала на поверхности фильтра, где данный слой фильтрующего материала на поверхности фильтра используется в качестве активной фильтрующей среды для захватывания частиц карбоната кальция в данном слое фильтрующего материала.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перекрестноточные фильтрующие элементы устанавливают в виде, по меньшей мере, 2 комплектов перекрестноточных фильтрующих элементов.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 2 комплекта перекрестноточных фильтрующих элементов устанавливают последовательно.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 2 комплекта перекрестноточных фильтрующих элементов устанавливают параллельно.