СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ПОТЕРЬ НАТРИЯ НА ЦЕЛЛЮЛОЗНОМ ЗАВОДЕ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛЕНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ МАССЫ И СИСТЕМА Российский патент 2023 года по МПК D21C11/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к управлению балансом натрия/серы на целлюлозном заводе. В частности, настоящее изобретение относится к обработке потерь натрия в целлюлозном заводе, производящем крафт-целлюлозу.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Целлюлозный завод и этапы варки целлюлозы

[0003] Целлюлозный завод производит целлюлозу из древесной щепы. Полученная целлюлоза впоследствии может быть использована при изготовлении бумаги или картона.

[0004] Типичный целлюлозный завод представляет собой сочетание множества различных узлов и операций для фактического производства целлюлозы, а также для получения ценных побочных потоков.

[0005] Первым этапом процесса целлюлозного производства является варка (основной этап делигнификации) древесной щепы в варочном котле в щелочной среде при высокой температуре. Варочный щелок, так называемый белый щелок, в основном состоит из NaOH и Na₂S. На этом этапе делигнификации происходит высвобождение волокон и экстракция лигнина. Белый щелок становится черным щелоком, который имеет темно-коричневый цвет.

[0006] Следующим этапом является промывка; отработанный варочный щелок смывается, а промывочная вода возвращается в варочный котел и, в конечном итоге, в выпарную установку. На этой стадии целлюлоза не отбелена.

[0007] Для получения более высокой яркости целлюлоза выводится на стадию отбеливания. Для снижения содержания лигнина до начала фактического отбеливания стадиям отбеливания может предшествовать кислородная делигнификация. Используются различные последовательности отбеливания и химические вещества. Процессы отбеливания без использования элементарного хлора (Elemental chlorine free, ECF) основаны на использовании диоксида хлора в качестве отбеливающего агента. Также для отбеливания целлюлозы можно использовать пероксид водорода и другие химические вещества, не содержащие хлор, такие как кислород или гидроксид натрия.

[0008] Различные стадии процессов отбеливания обозначены акронимами, например, стадии A, Z, D, Е, ЕО, ЕОР, Р и РО. В данном случае Е относится к использованию экстракции NaOH, О - к использованию кислорода, и Р - к использованию пероксида. Этап А представляет собой стадию кислотного гидролиза, этап Z представляет собой стадию озонирования, а на этапе D используют ClO₂.

[0009] Целлюлозный завод включает установку для выпаривания черного щелока и регенерационный котел, которые используются для концентрирования отработанного варочного щелока, поступающего из варочного котла и, возможно, из промывочной установки, а также для сжигания концентрата, соответственно. Твердый выход котла, т.е. плав, который в основном состоит из Na₂CO₃ и Na₂S, направляют для повторной каустизации, которую осуществляют посредством СаО, для извлечения NaOH и Na₂S. Твердые вещества, образующиеся в процессе повторной каустизации (в основном СаСО₃), обжигаются в известеобжигательной печи для получения СаО и рециркуляции его назад в процесс повторной каустизации. Таким образом, ценные варочные химикаты могут быть извлечены и возвращены в варочный котел. Регенерационный котел также выпускает летучую золу, которая в основном состоит из сульфата натрия и карбоната натрия и небольших количеств солей калия и хлора. Летучую золу извлекают из дымовых газов с помощью электростатических осадителей (ЭСО) для уменьшения выбросов.

[0010] Баланс Na/S и накопление K и Cl

[0011] В первые годы производства целлюлозы с помощью крафт-процесса сульфат натрия был важным восполняющим химикатом по той причине, что выбросы и утечки серы с заводов в воздух и воду были высокими. Название «сульфатный процесс» происходит от восполняющего химиката с сульфатом натрия. С тех пор целлюлозные заводы стали более замкнутыми системами для соблюдения строгих экологических нормативов для стоков.

[0012] В настоящее время целлюлозным заводам удалось лучше замкнуть химический цикл и значительно сократить утечки серы и даже устранить их. Поэтому сера, а также калий и хлорид, которые в основном поступают на завод в виде древесины и химических веществ, имеют тенденцию накапливаться в химическом цикле завода. Удаление химических веществ, содержащих S, K и Cl, из химического цикла обычно приводит к одновременным потерям Na, и такие потери, как оказалось, труднее сокращать и контролировать. Это привело к ситуации, в которой наиболее важные восполняющие химикаты предназначены для компенсации потерь натрия.

[0013] Например, когда сера удаляется из химического цикла путем сброса летучей золы, также удаляется определенное количество Na, K и Cl, что приводит к нежелательной утечке Na.

[0014] Источники Na

[0015] Натрий, как правило, вводят в химический цикл через установку по производству диоксида хлора, в которой в качестве сырья используется NaClO₃, и через добавление NaOH. Также немного натрия содержит древесина.

[0016] Источники S

[0017] Сера поступает в химический цикл в основном в виде таких химических веществ, как сульфат натрия, сульфат магния и серная кислота. На стадиях кислородной делигнификации и использования пероксида водорода можно использовать сульфат магния. На установку по производству таллового масла подается серная кислота. На различных стадиях для регулирования рН также используется серная кислота. Отработанная кислота, выведенная из установки по производству диоксида хлора, содержит серу.

[0018] Потери

[0019] Одной из основных потерь натрия и серы является ЭСО-зола (летучая зола), удаляемая из регенерационного котла. Такая продувка осуществляется с целью регулирования сульфидности белого щелока или регулирования содержания хлора и калия в регенерационном котле. Зола содержит большое количество сульфата натрия, карбоната натрия и уменьшенное количество солей, содержащих хлор и калий. Другими потерями целлюлозного завода являются отходы сортировки, потери известкового шлама, пыль из известеобжигательной печи, потери при промывке по мере прохождения целлюлозой этапов отбеливания, а также осадки и песок из установки повторной каустизации.

[0020] Регулирование баланса Na/S и накопление K и Cl

[0021] Обычно баланс Na/S/K/Cl регулируется, например, путем сброса летучей золы из регенерационного котла и/или добавления восполняющего NaOH.

[0022] Помимо периодической продувки летучей золы из регенерационного котла, в настоящее время доступно несколько процессов обработки летучей золы для выборочного удаления Cl и K из цикла регенерации с использованием различных принципов, таких как выщелачивание (ALE), выпарная кристаллизация (ARC), замораживающая кристаллизация и ионный обмен. Несмотря на то, что первые три процесса обработки летучей золы используют различные принципы, все они следуют базовой схеме. Летучая зола и вода подаются в установку для обработки золы, где они смешиваются и обрабатываются. Полученная суспензия состоит из двух частей: жидкой и твердой. Жидкая часть, которая по существу представляет собой насыщенный раствор летучей золы, содержит больше Cl и K и меньше SO₄²⁺ и СО₃²⁺, чем твердая часть. Затем эти две части разделяют в разделительной установке. Жидкий поток продувают для удаления Cl и K, а твердый поток возвращают в заводской щелок для извлечения Na и S.

[0023] Существует необходимость в сокращении количества восполняющих химикатов и, в частности, восполняющих химикатов, содержащих натрий, которые необходимо подавать на целлюлозный завод.

[0024] Существует потребность в более эффективном использовании мощностей установки по производству серной кислоты для подготовки ценных побочных потоков, таких как производство таллового масла и извлечение лигнина.

[0025] Существует необходимость в сокращении сброса летучей золы и ее рециркуляции в технологический процесс.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] Настоящее изобретение определено признаками независимых пунктов формулы изобретения. Некоторые конкретные варианты реализации определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

[0027] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ компенсации потерь натрия, вызванных утечками на целлюлозном заводе, восполняющими натриевыми химикатами, согласно которому используют крафт-процесс для получения целлюлозной массы, причем указанный целлюлозный завод включает в себя установку для преобразования сернистых соединений, на которую подают сернистые вещества крафт-процесса для преобразования указанных сернистых веществ в окисленные сернистые соединения, при этом указанный способ включает использование сульфата натрия в случае необходимости вместе с другими натриевыми солями в качестве основного восполняющего химиката для получения по существу не содержащего гидроксида натрия питающих натриевых восполняющих химикатов, и по меньшей мере часть серы, содержащейся в восполняющем химикате с сульфатом натрия, используют для получения окисленных сернистых соединений в указанной установке для преобразования сернистых соединений.

[0028] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ получения беленой целлюлозной массы на целлюлозном заводе с использованием крафт-процесса, согласно которому: целлюлозу получают из лигноцеллюлозного сырья на стадии варки с использованием варочного щелока, содержащего белый щелок, который регенерируют в химической рециркуляции целлюлозного завода; и полученную на стадии варки целлюлозу подвергают стадии отбеливания, которая включает по меньшей мере один этап щелочного окисления, для получения беленой целлюлозной массы. Целлюлозный завод дополнительно включает в себя установку по производству серной кислоты, в которую подают сернистые вещества, собранные в результате крафт-процесса для получения серной кислоты или сесквисульфата щелочных металлов или их сочетания, причем по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окислена. Полученный таким образом окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе щелочного окисления при отбеливании, а сульфат натрия используют в качестве основного восполняющего химиката для компенсации потерь натрия, причем указанный сульфат натрия по меньшей мере частично подают в химическую рециркуляцию целлюлозного завода для регенерации белого щелока, и по меньшей мере часть серы, содержащейся в подаваемом восполняющем химикате, используют для получения серной кислоты или бисульфитов щелочных металлов, или их сочетания в установке по производству серной кислоты.

[0029] В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложена система, содержащая первый целлюлозный завод и второй целлюлозный завод, выполненная с возможностью осуществления способа в соответствии со вторым аспектом, причем указанный восполняющий химикат поступает с первого целлюлозного завода и подается на второй целлюлозный завод для восполнения в нем потерь натрия.

[0030] Преимущества настоящего изобретения

[0031] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что для компенсации потерь натрия требуется меньшее количество восполняющего гидроксида натрия.

[0032] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что сброс летучей золы в окружающую среду может быть уменьшен.

[0033] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что большее количество отработанной кислоты из установки ClO₂ может быть использовано внутри без необходимости направлять отработанную кислоту в установку по очистке сточных вод.

[0034] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что установка по производству серной кислоты целлюлозного завода может работать с большей производительностью, и, таким образом, изготавливать больше серной кислоты для внутреннего использования, а также для внешнего использования.

[0035] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что в производстве таллового масла требуется меньше СО₂.

[0036] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что на целлюлозном заводе необходимо использовать меньшее количество восполняющего NaOH, например, на стадии отбеливания ЕОР.

[0037] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что регулирование рН сточных вод может быть осуществлено экономически эффективным способом путем подачи окисленного белого щелока вместо NaOH в случаях, когда известь (СаО) недоступна.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

[0038] На ФИГ. 1 представлена технологическая схема, схематически иллюстрирующая работу и организацию целлюлозного завода в соответствии по меньшей мере с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0039] ОПРЕДЕЛЕНИЯ

[0040] В данном контексте термин «белый щелок» относится к щелочной варочной среде, содержащей главным образом NaOH и Na₂S в качестве основных химикатов для делигнификации.

[0041] В данном контексте термин «черный щелок» включает отработанный белый щелок, который содержит растворенные органические сухие твердые вещества, воду и растворенные неорганические сухие твердые вещества.

[0042] В данном контексте термин «непроизводственные элементы» (НПЭ) включает элементы, которые не являются необходимыми для процесса варки крафт-целлюлозы, (такие как Fe, Mn, Al, Р, K, Cl). Несмотря на то, что в этом процессе могут участвовать калий (K) и хлор (Cl), они, как правило, также считаются НПЭ.

[0043] В данном контексте термин «стадия D0» относится к первому этапу отбеливания с использованием ClO₂, а «стадия D1» относится ко второму этапу отбеливания с использованием ClO₂.

[0044] В данном контексте термин «стадия ЕО» относится к этапу отбеливания (щелочной экстракции), на которой используют кислород и NaOH, но не пероксид.

[0045] В данном контексте термин «стадия ЕОР» относится к этапу отбеливания (щелочной экстракции), на которой используют как кислород, так и пероксид в дополнение к NaOH.

[0046] В данном контексте термин «восполняющий химикат» относится к химическим веществам, которые используются для восполнения химических веществ, которые теряются в процессах делигнификации, кислородной делигнификации и отбеливания и/или в результате процессов химического восстановления из-за утечек в ходе нормальной эксплуатации процесса.

[0047] В данном контексте границы системы для оценки химического баланса, такого как баланс Na/S, расположены таким образом, что по меньшей мере варочный котел, секции кислородной делигнификации и отбеливания и секция регенерации и рециркуляции химикатов определены как находящиеся внутри системы.

[0048] В настоящем изобретении неожиданно было обнаружено, что потребность в подаче восполняющего гидроксида натрия может быть значительно снижена за несколько этапов варки целлюлозы. Один из таких этапов представляет собой этап окислительного отбеливания, например, этап отбеливания ЕОР, выполняемый в щелочных условиях. Еще одним подходящим этапом является этап отбеливания ЕО или Е.

[0049] Настоящее изобретение относится к новому способу регулирования баланса Na/S в целлюлозном заводе таким образом, что требуется меньше восполняющих химикатов, содержащих NaOH.

[0050] Указанный способ применим, например, к крафт-процессу изготовления беленой целлюлозной массы, включающему целлюлозный завод, включающий установку для получения серной кислоты, на который подают неконденсирующиеся газы, собранные из отходящих газов крафт-процесса, для получения серной кислоты. В соответствии с одним вариантом реализации изобретения сульфат натрия в случае необходимости вместе с другими солями натрия используют в качестве основного восполняющего химиката для получения восполняющих химикатов, не содержащих гидроксид натрия. По меньшей мере часть серы, содержащейся в восполняющем химикате с сульфатом натрия, используют для получения серной кислоты на установке по производству серной кислоты. Полученная серная кислота может быть использована внутри крафт-целлюлозного завода или за его пределами.

[0051] В одном варианте реализации изобретения целлюлозу получают на стадии варки (делигнификации) крафт-процесса в варочном щелоке, содержащем белый щелок, имеющий сульфидность в диапазоне примерно от 20% до 50%, в частности примерно от 35% до 42%.

[0052] В одном варианте реализации целлюлозу получают с помощью крафт-процесса, который включает по меньшей мере следующие этапы: варку (делигнификацию), кислородную делигнификацию и отбеливание. Обычно серосодержащие выходные потоки обрабатывают в установке по производству серной кислоты для получения серной кислоты, которая может быть рециркулирована назад в технологический процесс или направлена для внешнего использования. Часть белого щелока окисляют и используют в качестве щелочной среды (в качестве источника каустической соды) на этапе кислородной делигнификации и/или отбеливания. Таким образом, на этом этапе может быть соответственно уменьшена подача восполняющего гидроксида натрия. Уменьшенный ввод восполняющего натрия позволяет вводить в процесс альтернативные химикаты, содержащие натрий и/или серу, например, восполняющий сульфат натрия или восполняющий карбонат натрия.

[0053] В одном варианте реализации сульфат натрия и любые другие соли натрия, такие как карбонат натрия, используемые в качестве восполняющего химиката, обеспечивают большую часть натрия или даже весь натрий, необходимый для покрытия потерь в целлюлозном заводе данного типа. Таким образом, на практике можно полностью избежать подачи свежего гидроксида натрия или по меньшей мере значительно сократить ее.

[0054] В одном варианте реализации подача восполняющего химиката по существу не содержит гидроксида натрия. На практике потери натрия в целлюлозном заводе восполняются химикатами, содержащими меньше чем 5 мол. %, в частности меньше чем 2 мол. %, например, меньше чем 0,5 мол. %, гидроксида натрия.

[0055] Предпочтительно целлюлозный завод включает в себя узел (или установку) для преобразования сернистых соединений, который питают сернистыми веществами из крафт-процесса для преобразования указанных сернистых веществ в окисленные сернистые соединения. Указанный узел для преобразования сернистых соединений может быть установкой для производства серной кислоты.

[0056] В некоторых вариантах реализации окисленные сернистые соединения выбраны из группы бисульфитов щелочных металлов, серной кислоты, SO₂ и их сочетаний.

[0057] За счет использования, в частности, сульфата натрия увеличивается доля сернистых соединений в технологических потоках. Некоторые из таких соединений испаряются во время варки целлюлозы и выпаривания, а также во время рециркуляции и регенерации использованного варочного щелока. По меньшей мере часть сернистых газов являются неконденсируемыми сильнопахнущими газами. Такие газы, собранные из отходящих газов крафт-процесса, собираются, концентрируются и используются для производства серной кислоты на установке по производству серной кислоты. Таким образом, через неконденсирующиеся сернистые газы по меньшей мере часть серы, содержащейся в подаваемом восполняющем химикате, может быть использована для получения серной кислоты на установке по производству серной кислоты.

[0058] В некоторых вариантах реализации изобретения серосодержащие газы выделяют из черного щелока посредством термообработки (LHT) или из зеленого щелока посредством отпарки сероводорода (green liquor via stripping of hydrogen sulphide, GLSS). Эти газы обрабатываются для получения соединений серы, которые могут быть использованы внутри или снаружи. Примеры таких ценных соединений серы включают серную кислоту, диоксид серы (раствор SO₂) и бисульфитные соединения. Бисульфит натрия и диоксид серы (так называемые «антихлорные» химические вещества) являются ценными химическими веществами, поскольку они могут быть использованы для удаления остаточного ClO₂ из конечного целлюлозного продукта. Некоторые заводы добавляют «антихлорные» химикаты в конце башни с диоксидом хлора, чтобы минимизировать негативные последствия или большие концентрации остаточного диоксида хлора.

[0059] Предпочтительно такое сернистое соединение получают из содержащих серу отходящих газов завода, причем указанное сернистое соединение может использоваться либо внутри процесса варки целлюлозы, либо снаружи процесса варки целлюлозы другого завода, либо продаваться для других целей. Бисульфит натрия и диоксид серы могут транспортироваться на другой целлюлозный завод и использоваться там.

[0060] В предпочтительном варианте реализации по меньшей мере 10% восполняющего NaOH, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, заменяют другим натрийсодержащим восполняющим химикатом, например, сульфатом натрия или отработанной кислотой из установки ClO₂. В одном варианте реализации сульфат натрия и любые другие соли натрия, такие как карбонат натрия, составляют по меньшей мере 80 мол. %, предпочтительно по меньшей мере 85 мол. %, в частности от 90 мол. % до 100 мол. %, потерь натрия целлюлозного завода.

[0061] В одном варианте реализации большая часть соединений натрия, используемых в качестве восполняющих химикатов, содержит сульфат натрия или карбонат натрия, или их смеси. Также могут быть использованы другие соли натрия, которые имеют достаточную растворимость, хотя, как правило, галогенидов предпочтительно избегать из-за проблем, связанных с коррозией.

[0062] Восполняющие химикаты могут быть использованы в чистой или очищенной форме, например, в качестве покупных химических веществ, имеющих чистоту более 80 мас.%, в частности 90 мас.% или более.

[0063] Альтернативные восполняющие химикаты могут поступать из другого целлюлозного завода, такие как летучая зола из регенерационного котла другого целлюлозного завода, отработанная кислота из установки ClO₂ другого целлюлозного завода, или они могут иметь коммерческое происхождение, например, коммерчески полученный сульфат натрия и/или карбонат натрия. Преимущество этих химических веществ заключается в том, что они дешевле, чем гидроксид натрия. Таким образом, можно контролировать и оптимизировать затраты, связанные с химикатами, которые необходимы во время работы целлюлозного завода.

[0064] В одном варианте реализации альтернативные восполняющие химикаты, замещающие восполняющий химикат NaOH, частично или полностью происходят из источника, который является внешним по отношению к данному целлюлозному заводу, на который подают указанные восполняющие химикаты, например, другой целлюлозный завод. В одном варианте реализации настоящего изобретения предложена система, содержащая указанные два целлюлозных завода. В одном варианте реализации указанные альтернативные восполняющие химикаты содержат сульфат натрия или состоят из сульфата натрия коммерческого происхождения и составляют по меньшей мере 50 мол.% потерь натрия данного целлюлозного завода. В другом варианте реализации указанные альтернативные восполняющие химикаты содержат отработанную кислоту и/или летучую золу или состоят из отработанной кислоты и/или летучей золы с другого целлюлозного завода.

[0065] Если альтернативный восполняющий химикат содержит не только натрий, но и серу, появляется возможность увеличить использование внутренней установки по производству серной кислоты путем направления серосодержащих стоков в указанную установку для регенерации.

[0066] Преимущество использования другого натрийсодержащего химического вещества, которое необязательно должно быть без серы, заключается в том, что существует больше альтернатив для выбора: например, сульфат натрия, карбонат натрия, отработанная кислота и летучая зола. Эти альтернативы могут быть значительно дешевле, чем NaOH. Они также могут способствовать дальнейшему замыканию химического цикла и, таким образом, сокращению количества стоков, поступающих в окружающую среду или на полигоны отходов.

[0067] В конкретном варианте реализации по меньшей мере часть натриевых солей, используемых в качестве восполняющих химикатов, представлена в виде побочных продуктов и остатков работы целлюлозного завода. Например, сернистые побочные продукты и сернистые остатки выбраны из группы сернистой золы, такой как летучая зола из регенерационного котла, и фильтрационных жмыхов, таких как солевой жмых с установки по производству диоксида хлора, и их сочетаний. Некоторые из этих продуктов и остатков могут поступать с другого целлюлозного завода.

[0068] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения предложена система, содержащая первый целлюлозный завод и второй целлюлозный завод. Указанный восполняющий химикат поступает с первого целлюлозного завода на второй целлюлозный завод для восполнения на нем потерь натрия. Указанный восполняющий химикат для компенсации потерь натрия на втором целлюлозном заводе содержит сульфат натрия или смесь сульфата натрия и карбоната натрия, полученных в качестве побочных продуктов и остатков на первом целлюлозном заводе и/или втором целлюлозном заводе.

[0069] Предпочтительно на втором целлюлозном заводе по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют, и полученный таким образом окисленный или частично окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе Е, ЕО и/или ЕОР отбеливания, предпочтительно на этапе ЕО отбеливания.

[0070] Предпочтительно второй целлюлозный завод содержит установку по производству серной кислоты. Еще более предпочтительно второй целлюлозный завод также содержит узел очистки летучей золы для выборочного удаления Cl и K из цикла регенерации.

[0071] При использовании химических композиций, извлекаемых из промышленного процесса, такого как целлюлозный завод, стоимость восполняющих химикатов может быть значительно снижена. Кроме того, неожиданно было обнаружено, несмотря на общий риск некоторого накопления других непроизводственных элементов в результате использования побочных продуктов и рециркуляционных потоков, соединения НПЭ с помощью имеющейся технологии могут быть удалены надлежащим образом из технологических потоков, и дальнейшего накопления можно избежать, как это описано ниже.

[0072] Обычно установка по производству серной кислоты, подключенная к целлюлозному заводу, не может работать с высокой производительностью. Количество получаемой серной кислоты обычно находится в диапазоне от 0 до 15 кг/АДт (тонн воздушносухого материала). Входной поток установки по производству серной кислоты может состоять из сильнопахнущих газов (неконденсирующихся газов, NCG), образующихся в химическом цикле, в основном в выпарной установке. NCG не содержат натрия, что позволяет использовать простой способом управления балансом Na/S в ситуации избытка серы. Указанный входной поток может содержать сернистые газы, полученные в процессе LHT или в процессе GLSS и т.п.

[0073] В некоторых вариантах реализации входной поток установки для производства серной кислоты содержит одно или более из следующего списка: CNCG (concentrated non-condensable gases, концентрированные неконденсируемые газы), CNCG от варки, CNCG от выпарной вакуумной системы, CNCG от хранилища черного щелока (BL) под давлением, CNCG от сжижения метанола, CNCG от термообработки щелока (LHT), CNCG от очистки метанола, SOG (stripper off-gases, отпарные газы), сжиженный МеОН (неочищенный), газы от отпарки зеленого щелока.

[0074] В настоящем изобретении наличие установки для производства серной кислоты является предпочтительным, поскольку она обеспечивает эффективное управление балансом Na/S в ситуации, когда увеличивается использование серосодержащих восполняющих химикатов. Количество серной кислоты, производимой установкой, с использованием настоящего изобретения может быть увеличено до уровня 30 кг H₂SO₄/АДт или выше.

[0075] Настоящее изобретение обеспечивает возможность предотвращения или снижения сброса летучей золы из регенерационного котла и отработанной кислоты из установки диоксида хлора (ClO₂). Такой сброс обычно используется для избавления от накопленной в процессе серы; однако одновременно происходит потеря натрия, поскольку зола также содержит соединения натрия.

[0076] Поскольку установка по производству серной кислоты решает проблему избытка серы, черный щелок может содержать высокие уровни непроизводственных элементов, которые нарушают процесс химического восстановления. Эти непроизводственные элементы происходят из древесины (сырья), воды, восполняющих химикатов или фильтрата, поступающего из отбеливания. Таким образом, в настоящем изобретении завод предпочтительно включает в себя систему для удаления непроизводственных элементов, таких как хлор и калий, из химического цикла, в частности, если альтернативным восполняющим химикатом является летучая зола с того же или другого целлюлозного завода, или любого другого выходного потока, в котором уровень непроизводственных элементов является высоким. Летучая зола может содержать значительное количество хлора и калия.

[0077] Известны различные процессы удаления НПЭ из химического цикла. Такие процессы могут использоваться, если уровни Cl или K в регенерационном котле слишком высоки. Такая ситуация может возникнуть, когда сырье (древесина), восполняющие химикаты, вода и/или фильтрат, возвращенный после отбеливания, содержат большое количество Cl и/или K. Использование части фильтрата от отбеливания ECF в последующей промывке кислородом после кислородной делигнификации или в промывке коричневого сырья после делигнификации особенно увеличивает содержание Cl в химическом цикле регенерации. Обычно количество Cl не может превышать 2 мас.%, а количество K не может превышать 3 мас.% в летучей золе из регенерационного котла, в качестве примера. Эти значения зависят от материалов регенерационного котла, а также используемых давления и температуры.

[0078] В некоторых вариантах реализации изобретения Cl и K удаляют из цикла регенерации любым из следующих способов: выщелачиванием (ALE), выпарной кристаллизацией (ARC), замораживающей кристаллизацией или ионным обменом.

[0079] Настоящее изобретение также обеспечивает возможность ввода летучей золы, полученной на другом целлюлозном заводе, с использованием системы для удаления НПЭ выпарной кристаллизацией (ARC) или выщелачиванием (ALE), в частности, если зола содержит большие количества Cl и/или K.

[0080] Примерами систем для удаления НПЭ являются система удаления золы повторной выпарной кристаллизацией (Ash Re-Crystallization, ARC) или система удаления золы выщелачиванием (Ash Leaching system, ALE), поставляемые компанией Andritz.

[0081] В процессе выпарной кристаллизации (ARC) зола полностью растворяется в чистом конденсате (или другом источнике воды, не содержащем кальция). После растворения зольный раствор закачивают в кристаллизатор, где воду выпаривают до осаждения из раствора сульфата натрия и карбоната натрия. Осажденные кристаллы направляют в сгуститель и разделяют, например, с помощью центрифуги с пульсирующей выгрузкой. Большая часть отделенной жидкости рециркулируется в кристаллизатор для минимизации потерь натрия. Оставшуюся жидкость очищают для удаления растворенного хлорида и калия из химического цикла.

[0082] При выщелачивании золы (ash leaching, ALE) указанная зола из электростатического осадителя (ЭСО) частично растворяется в горячем вторичном конденсате из испарителей. После частичного растворения твердые частицы и жидкость разделяют с помощью центрифуги. Твердые вещества в основном состоят из сульфата натрия и карбоната натрия, в то время как фильтрат богат хлоридом и калием. После разделения твердые вещества смешивают с тяжелым черным щелоком. Часть жидкой фракции выводят из системы для удаления Cl и K. Остальной фильтрат возвращают в резервуар для выщелачивания для предотвращения избыточного растворения натрия из золы из электростатического осадителя (ЭСО).

[0083] В одном варианте реализации завод включает в себя установку для производства таллового масла. Установка по производству таллового масла получает мыло таллового масла из варочной и/или выпарной установок, в которых мыло таллового масла отделяется от черного щелока. Указанное мыло необходимо отделить, поскольку оно нарушает работу выпарной установки и, кроме того, является ценным побочным потоком. Восполняющую серную кислоту, например, с установки по производству серной кислоты, добавляют для приготовления сырого таллового масла из мыла таллового масла. Одним из способов уменьшения количества восполняющей серной кислоты является использование диоксида углерода для подкисления мыла таллового масла. Однако указанный процесс на основе СО₂ не очень эффективен, и определенное количество серной кислоты все же должно подаваться вместе с СО₂. Преимущество применения настоящего изобретения заключается в том, что ввод СО₂ может быть исключен или по меньшей мере уменьшен.

[0084] В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения часть фильтрата с этапа отбеливания, предпочтительно с этапа отбеливания Е, ЕО, ЕОР, Р или РО может быть возвращена на этап промывки стадии кислородной делигнификации.

[0085] В одном варианте реализации часть фильтрата с этапа отбеливания, предпочтительно из этапа отбеливания ЕО, возвращают в химический цикл. Таким образом Na может быть возвращен в химический цикл. Предпочтительно целлюлозный завод в этом случае содержит установку для выборочного удаления непроизводственных элементов, таких как Cl и K, из цикла химической регенерации.

[0086] В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения по меньшей мере часть серной кислоты, которая была произведена из ввода серы, полученной из восполняющего сульфата натрия и/или восполняющей летучей золы, используется для отделения мыла таллового масла от черного щелока, в частности, путем подкисления.

[0087] Продукт согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой беленую целлюлозу, такую как беленая крафт-целлюлоза.

[0088] Настоящая технология особенно хорошо подходит для изготовления беленой крафт-целлюлозы. Отбеливание может быть выполнено традиционным отбеливанием без использования элементарного хлора (ECF) или отбеливанием полностью без использования соединений хлора (TCF). Химические вещества для отбеливания обычно выбирают из диоксида хлора, газообразного кислорода, пероксидов водорода и пероксидных соединений, серной кислоты, озона и их сочетаний. Обычно стадию кислородной делигнификации сначала выполняют после варки (делигнификации) для удаления большей части лигнина, оставшегося после варки. После кислородной делигнификации выполняют промывку.

[0089] На этапах щелочной обработки рН на этапах отбеливания обычно находится в диапазоне от 9 до 11, например от 9,5 до 10,0. На этапах кислотной обработки рН при отбеливании (окончательный рН) обычно составляет от 2 до 5,5, например от 3 до 4,5. В одном варианте реализации целлюлозную массу, полученную на стадии варки целлюлозы, подвергают отбеливанию полностью без использования элементарного хлора, используя, например, озон, пероксид, кислород или их сочетание, с предпочтительным включением по меньшей мере одного этапа щелочного окисления.

[0090] В одном варианте реализации отбеливание выполняют при нормальном атмосферном давлении. Еще в одном варианте реализации отбеливание выполняют при избыточном давлении, которое обычно в 1,05-10 раз превышает нормальное атмосферное давление.

[0091] В одном варианте реализации целлюлозу, полученную на стадии кислородной делигнификации, подвергают стадии отбеливания диоксидом хлора, которая включает по меньшей мере первый этап отбеливания диоксидом хлора, выполняемый при кислотном рН, второй этап отбеливания диоксидом хлора, выполняемый при кислотном рН, и промежуточный этап щелочного окисления, выполняемый между первым и вторым этапами отбеливания диоксидом хлора.

[0092] Первая стадия отбеливания диоксидом хлора (стадия DO) может потребовать кислоту для регулирования рН, и требуется ввод серной кислоты.

[0093] После стадии кислородной делигнификации и перед стадией D может следовать так называемая стадия «А». На стадии А также необходим ввод серной кислоты.

[0094] В одном варианте реализации этап окисления при отбеливании диоксидом хлора выполняют в щелочной среде с конечным рН от 9 до 11 в присутствии окислителя, выбранного из группы газообразного кислорода, пероксида и их сочетаний.

[0095] На щелочной стадии может быть использован любой щелочной агент для регулирования конечного рН в диапазоне от около 9 до 11. В одном предпочтительном варианте реализации по меньшей мере часть белого щелока, регенерированного в циркуляции химического восстановления на целлюлозном заводе, окисляют и используют в качестве щелочного агента на этапе щелочного окисления в процессе получения диоксида хлора.

[0096] В одном варианте реализации по меньшей мере 50 мол.%, в частности по меньшей мере 75 мол.%, щелочного агента щелочной среды на этапе окисления при отбеливании диоксидом хлора состоит из окисленного белого щелока.

[0097] В одном варианте реализации по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют, и полученный таким образом окисленный или частично окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе щелочного окисления, причем этот этап предпочтительно представляет собой этап ЕО. Более предпочтительно при этом по меньшей мере 10% NaOH, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 90% замещают другим содержащим натрий химическим веществом, которое содержит сульфат натрия или состоит из сульфата натрия, происходящего из внешнего источника, то есть поступает на целлюлозный завод снаружи. Преимущество использования вышеописанных процессов (использования окисленного белого щелока и использования внешнего сульфата натрия в качестве восполняющего химиката) на целлюлозном заводе заключается в том, что баланс Na/S целлюлозного завода можно эффективно и экономично регулировать.

[0098] В одном варианте реализации по меньшей мере часть регенерированного белого щелока частично или полностью окислена, и полученный таким образом окисленный или частично окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе щелочного окисления при отбеливании, который предпочтительно представляет собой этап ЕО. В предпочтительных вариантах реализации указанный окисленный или частично окисленный белый щелок также используют для регулирования рН потока сточных вод целлюлозного завода. Еще более предпочтительно при этом по меньшей мере 10% восполняющего NaOH, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 90% заменено другим содержащим натрий восполняющим химикатом, который содержит сульфат натрия или состоит из сульфата натрия, происходящего из внутреннего или внешнего источника. Преимущество использования всех описанных выше процессов (использования окисленного белого щелока и использования внешнего или внутреннего сульфата натрия в качестве восполняющего химиката) на целлюлозном заводе заключается в том, что баланс Na/S целлюлозного завода можно эффективно и экономично регулировать.

[0099] В одном варианте реализации по меньшей мере часть регенерированного белого щелока частично или полностью окислена, и полученный таким образом окисленный или частично окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе щелочного окисления при отбеливании, который предпочтительно представляет собой этап ЕО. Поскольку содержание NaOH в окисленном белом щелоке является довольно низким, указанный способ применения окисленного белого щелока предпочтительно сочетается с использованием сульфата натрия, который был получен в виде побочных продуктов и остатков целлюлозного завода в качестве восполняющего химиката для компенсации потерь натрия.

[00100] Сток с этапа щелочного окислительного отбеливания может быть устранен. Однако предпочтительно по меньшей мере часть сточных вод извлекают и рециркулируют. В одном варианте реализации по меньшей мере 50 мас.% стока на этапе щелочного окисления рециркулируют в химическую рециркуляцию целлюлозного завода для регенерации белого щелока.

[00101] Кроме того, один из вариантов реализации настоящей технологии включает способ получения беленой целлюлозной массы на целлюлозном заводе с использованием крафт-процесса, причем

- целлюлозу получают из лигноцеллюлозного сырья на стадии делигнификации (варки) с использованием варочного раствора, содержащего белый щелок, который регенерируют в химической рециркуляции целлюлозного завода; и

- указанную целлюлозу, полученную на стадии делигнификации (варки), подвергают отбеливанию.

[00102] В некоторых вариантах реализации указанного выше способа последовательность отбеливания представляет собой либо отбеливание ECF, либо отбеливание TCF.

[00103] В одном варианте реализации сульфат натрия и в случае необходимости другие соли натрия, используемые в качестве основного восполняющего химиката для компенсации потерь натрия, подают в химическую рециркуляцию целлюлозного завода для регенерации белого щелока.

[00104] Таким образом, в одном варианте реализации настоящая технология обеспечивает способ получения гидроксида натрия путем традиционной химической рекуператорной рециркуляции на целлюлозном заводе для использования не только в делигнифицирующем щелоке, т.е. в белом щелоке, но и в других процессах, где присутствуют щелочные условия.

[00105] Предпочтительно по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют, и полученный таким образом окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе щелочного окисления при отбеливании диоксидом хлора (ECF) или отбеливании TCF. Кроме того, сульфат натрия используют в качестве основного восполняющего химиката для компенсации потерь натрия, при этом сульфат натрия по меньшей мере частично подают в химическую рециркуляцию целлюлозного завода для регенерации белого щелока.

[00106] В некоторых вариантах реализации по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют, и полученный таким образом окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе щелочного окисления в процессе отбеливания, который может представлять собой, например, процесс отбеливания ECF или процесс отбеливания TCF, для восполнения по меньшей мере части NaOH, который используют в качестве отбеливающего агента, или для регулирования рН.

[00107] Окисленный белый щелок можно использовать на любом этапе варки или регенерации, требующем регулирования рН. Окисленный белый щелок также может быть выведен и транспортирован на другой целлюлозный завод для использования на нем, особенно если принимающий завод не включает в себя систему удаления НПЭ, а отправляющий завод включает.

[00108] В предпочтительных вариантах реализации древесина, используемая в качестве сырья в указанном способе, содержит древесину мягких пород, таких как сосна или ель, или древесину твердых пород, таких как береза, осина, тополь, ольха, клен, хлопковое дерево или эвкалипт, или другие, включая смешанную древесину твердых пород тропического происхождения. Однако также могут возникать сомнения в отношении других сырьевых материалов, таких как кольцесосудистые и многолетние растительные материалы, такие как солома зерновых культур, канареечник тростниковый и багасса.

[00109] В предпочтительном варианте реализации восполняющий химикат для компенсации потерь натрия содержит сульфат натрия или смесь сульфата натрия и карбоната натрия, или состоит из указанных веществ, полученных в виде внутренних или внешних побочных продуктов и остатков целлюлозного завода. Кроме того, по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют, и полученный таким образом окисленный или частично окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе ЕО отбеливания. Кроме того, часть фильтрата с этапа отбеливания ЕО возвращают в химический цикл. В этом варианте реализации, предпочтительно целлюлозный завод содержит установку для выборочного удаления непроизводственных элементов, таких как Cl и K, из цикла химической регенерации. В этом варианте реализации функционирование линии производства волокна и функционирование линии регенерации обеспечивают синергию и эффективный способ управления балансом Na/S целлюлозного завода.

[00110] Как показано на сопроводительном чертеже, на ФИГ. 1 схематически проиллюстрирована работа и организация целлюлозного завода в соответствии по меньшей мере с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения.

[00111] Завод обычно разделен на линию производства волокна и линию регенерации. На линии производства волокна древесное сырье преобразуется в целлюлозу. На линии регенерации обрабатываются и циркулируют питательные среды и химикаты химического цикла. Также рекуперируется энергия, содержащаяся в древесном материале.

[00112] Древесное сырье обычно представляет собой мягкую древесину, например, сосну или ель, или твердую древесину, например, березу, хотя могут быть использованы и другие сырьевые материалы, как обсуждалось выше. Процесс линии производства волокна начинается с окорения и расщепления 2 древесины, сбора древесной щепы в штабеля 3, просеивания 4 древесной щепы, с последующим направлением просеянной щепы в варочный котел 5. Полученную кору сушат 1 и затем газифицируют в печи для обжига извести.

[00113] В варочном котле 5 щепу делигнируют в белом щелоке для удаления лигнина, сохраняя при этом волокна как можно более неповрежденными. Делигнифицированную щепу промывают и просеивают 6. После чего выполняют кислородную делигнификацию 7 и этапы 8 отбеливания. Химические вещества, которые могут быть использованы на этапах делигнификации и отбеливания, включают MgSO₄, серную кислоту, пероксид водорода, кислород, NaOH и ClO₂. На всех или некоторых из этих этапов можно использовать окисленный белый щелок. Серная кислота, полученная на установке 11 по производству серной кислоты, может быть передана на этап 8 отбеливания.

[00114] Беленую целлюлозу сушат 9, укладывают в тюки 10, а затем доставляют потребителям.

[00115] На линии регенерации отработанный белый щелок (черный щелок) из варочного котла подается в выпарную установку 12, из которой концентрированный черный щелок (тяжелый черный щелок) направляется в регенерационный котел 16. Регенерационный котел вырабатывает твердые частицы (плав), которые направляют в цикл регенерации, состоящий из установки 15 повторной каустизации и известеобжигательной печи 14. Плав смешивают со слабым белым щелоком с получением так называемого зеленого щелока и обрабатывают на установке повторной каустизации с получением белого щелока, содержащего щелочные варочные химикаты, из которых выделяют известковый шлам. Затем в известеобжигательной печи обжигают указанный известковый шлам для получения обожженной извести для повторного использования. Лигнин может быть отделен на установке 22 от черного щелока путем подкисления, например, с использованием серной кислоты (например, с установки 11), и промыт, а промывочные жидкости после лигнина возвращают обратно в выпарную установку 12.

[00116] Конденсат из выпарной установки 12 может быть передан на этап 8 отбеливания и/или на этап промывки кислородной делигнификации 7.

[00117] Предпочтительно часть регенерированного белого щелока направляется не в варочный котел 5, а на этапы кислородной делигнификации 7 и/или отбеливания 8, чтобы использоваться в качестве восполняющего NaOH. Этот побочный поток окисляют.

[00118] Регенерационный котел 16 также выпускает летучую золу и пар. Летучая зола может быть сброшена в отвал, возвращена непосредственно в химический цикл или сначала обработана для удаления Cl и/или K, а затем возвращена в химический цикл. Горячий пар, производимый в регенерационном котле 16, большей частью направляют в турбину 17 для подачи отработавшего пара и выработки электроэнергии, которая может быть использована самим заводом или снаружи. Дымовые газы, образующиеся в регенерационном котле 16 и известеобжигательной печи 14, фильтруют с помощью электрофильтров 19 и 18. Золу из осадителя 19 подают как в выпарную установку 12, так и в систему удаления НПЭ (25, в данном случае также называемую «ARC»).

[00119] Концентрированные серосодержащие сильнопахнущие газы, исходящие из выпарной установки 12, варочного котла 5 или установки 15 повторной каустизации, направляют либо в регенерационный котел 16, либо в известеобжигательную печь 14, либо в установку 11 по производству серной кислоты. Слабопахнущие газы 20 подают в котел.

[00120] Продукты GLSS (green liquor simplified stripping, упрощенной отпарки зеленого щелока) с установки 15 повторной каустизации могут направляться на установку 11 по производству серной кислоты.

[00121] Указанный завод включает в себя установку 21 биологической очистки сточных вод.

[00122] В установке 24 ClO₂ в качестве сырья используют NaClO₃ и серную кислоту (с установки по производству серной кислоты). Установка производит ClO₂, который направляют на этап 8 отбеливания, и отработанную кислоту, которая содержит сульфат натрия или сесквисульфат. Отработанную кислоту направляют в выпарную установку 12.

[00123] Указанный завод включает в себя установку 13 по производству таллового масла. Установка по производству таллового масла принимает мыло таллового масла из варочной и/или выпарной установки 12 и серную кислоту из установки 11 по производству серной кислоты. Маточный щелок (рассол), полученный в процессе производства таллового масла, содержит соединения серы. Он возвращается в выпарную установку, что означает, что больше серы поступает в тяжелый черный щелок и, следовательно, в химический цикл.

[00124] В варианте реализации по ФИГ. 1 восполняющий сульфат натрия подают в выпарную установку 12. Если летучая зола с другого целлюлозного завода используется в качестве натрийсодержащего восполняющего химиката, предпочтительно подавать летучую золу непосредственно в систему 25 удаления золы повторной выпарной кристаллизацией (ARC), поскольку зола может содержать НПЭ. В качестве альтернативы летучая зола с другого целлюлозного завода может подаваться в выпарную установку 12. Стоки из системы 25 удаления золы повторной выпарной кристаллизацией (ARC) направляются в установку 21 биологической очистки сточных вод. Отходы, содержащие Na и S, с другого целлюлозного завода или из других внешних источников, таких как металлургические или химические предприятия, могут направляться в систему 25 удаления золы повторной выпарной кристаллизацией (ARC) или выпарную установку 12.

[00125] Следует понимать, что описанные варианты реализации настоящего изобретения не ограничены конкретными структурами, технологическими этапами или материалами, раскрытыми в настоящем документе, а распространяются на их эквиваленты, как должно быть понятно специалистам в соответствующей области техники. Также следует понимать, что используемая в настоящем документе терминология предназначена лишь для описания конкретных вариантов реализации и не предназначена для ограничения.

[00126] Упоминание в тексте описания «одного варианта реализации» или «варианта реализации» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанная в отношении указанного варианта реализации, включена по меньшей мере в один вариант реализации настоящего изобретения. Таким образом, появление выражений «в одном варианте реализации» или «в варианте реализации» в различных местах настоящего описания не обязательно относится к одному и тому же варианту реализации.

[00127] В данном контексте множество объектов, конструктивных элементов, композиционных элементов и/или материалов может быть представлено для удобства в общем списке. Однако такие списки следует толковать так, как если бы каждый член списка был специально указан как отдельный и уникальный элемент. Таким образом, ни один отдельный элемент такого списка не следует толковать как фактический эквивалент любого другого элемента того же списка исключительно на основании того, что они представлены в общей группе, без указания обратного. Кроме того, различные варианты реализации и пример согласно настоящему изобретению могут быть упомянуты в данном контексте вместе с альтернативными вариантами различных их компонентов. Следует понимать, что такие варианты реализации, примеры и альтернативные варианты не следует толковать как фактические эквиваленты друг друга, а следует понимать как отдельные и независимые формы представления настоящего изобретения.

[00128] Кроме того, описанные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или более вариантах реализации. В следующем описании представлены различные конкретные детали, такие как примеры длин, ширин, форм и т.д., для обеспечения полного понимания вариантов реализации настоящего изобретения. Однако специалистам в соответствующей области техники понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без одной или более указанных конкретных деталей или с применением других способов, компонентов, материалов и т.д. В других случаях не показаны или подробно не описаны общеизвестные конструкции, материалы или технологические этапы во избежание затруднения понимания аспектов настоящего изобретения.

[00129] Несмотря на то, что приведенные выше примеры иллюстрируют принципы настоящего изобретения в одном или более конкретных применениях, специалистам в данной области техники понятно, что могут быть сделаны различные модификации формы, применения и деталей воплощения без проявления изобретательских способностей и без отступления от принципов и концепций настоящего изобретения. Соответственно, не предусмотрено иного ограничения настоящего изобретения, кроме формулы изобретения, приведенной ниже.

[00130] Глаголы «содержать» и «включать» использованы в настоящем документе в качестве открытых ограничений, которые не исключают и не требуют существования также неуказанных признаков. Признаки, указанные в прилагаемой формуле изобретения, можно свободно комбинировать друг с другом, если специально не указано иное. Кроме того, следует понимать, что применение терминов в форме единственного числа в настоящем документе не исключает формы множественного числа.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[00131] Настоящее изобретение промышленно применимо по меньшей мере в производстве целлюлозы, в частности беленой целлюлозы.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

НПЭ непроизводственный элемент

ECF без использования элементарного хлора

TCF полностью без использования хлора

LHT термообработка щелока

GLSS упрощенная отпарка зеленого щелока

ЭСО электростатический осадитель

LCHV низкая концентрация, большой объем.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1. Сушка коры

2. Окорение и расщепление

3. Отвалы щепы

4. Просеивание щепы

5. Варка (делигнификация)

6. Промывка, сортировка

7. Кислородная делигнификация

8. Отбеливание

9. Сушка

10. Укладка в тюки

11. Установка по производству серной кислоты

12. Выпарная установка

13. Варка таллового масла

14. Известеобжигательная печь

15. Повторная каустизация

16. Регенерационный котел

17. Турбина, генератор

18. Электростатические осадители (ЭСО) известеобжигательной печи

19. Электростатические осадители (ЭСО) регенерационного котла

20. Разбавленные сильнопахнущие газы, газы LCHV

21. Установка биологической очистки сточных вод

22. Выделение лигнина

24. Установка ClO₂

25. ARC (система удаления НПЭ).

Изобретение относится к способу компенсации натриевыми восполняющими химикатами потерь натрия, вызванных утечками в целлюлозном заводе, на котором используется крафт-процесс для получения целлюлозной массы. Указанный целлюлозный завод включает в себя установку для преобразования сернистых соединений, которую питают сернистыми веществами крафт-процесса для преобразования указанных сернистых веществ в окисленные сернистые соединения, причем указанный способ включает использование сульфата натрия или карбоната натрия, или их смеси в качестве основного восполняющего химиката для получения питающих натриевых восполняющих химикатов, содержащих меньше чем 5 мол.% гидроксида натрия, и по меньшей мере часть серы, содержащейся в восполняющем химикате с сульфатом натрия, используют для получения окисленных сернистых соединений в указанной установке для преобразования сернистых соединений. Изобретение позволяет для компенсации потерь натрия использовать меньшее количество восполняющего гидроксида натрия, уменьшить сброс летучей золы в окружающую среду, а также изготавливать больше серной кислоты как для внутреннего, так и для внешнего использования. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ компенсации натриевыми восполняющими химикатами потерь натрия, вызванных утечками на целлюлозном заводе, использующем крафт-процесс для получения целлюлозной массы,

причем указанный целлюлозный завод содержит установку для преобразования сернистых соединений, на которую подают сернистые вещества крафт-процесса для преобразования указанных сернистых веществ в окисленные сернистые соединения,

причем указанный способ включает использование сульфата натрия или карбоната натрия, или их смеси в качестве основного восполняющего химиката для получения питающих натриевых восполняющих химикатов, содержащих меньше чем 5 мол.% гидроксида натрия, и по меньшей мере часть серы, содержащейся в восполняющем химикате с сульфатом натрия, используют для получения окисленных сернистых соединений в указанной установке для преобразования сернистых соединений.

2. Способ по п. 1, согласно которому установка для преобразования сернистых соединений представляет собой установку по производству серной кислоты, в которую предпочтительно подают сернистые вещества, выбранные из группы неконденсируемых газов крафт-процесса.

3. Способ по п. 1 или 2, согласно которому окисленные сернистые соединения выбирают из группы бисульфитов щелочных металлов и серной кислоты и SO₂, и их сочетаний.

4. Способ по любому из пп. 1-3, согласно которому сульфат натрия или карбонат натрия, или их смесь, используемые в качестве восполняющих химикатов, восполняют по меньшей мере 80 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 85 мол.%, в частности от 90 мол.% до 100 мол.%, потерь натрия на целлюлозном заводе.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому по меньшей мере часть натриевых солей, используемых в качестве восполняющих химикатов, обеспечивают в виде побочных продуктов и остатков целлюлозного завода, в частности, указанные сернистые побочные продукты и сернистые остатки выбирают из группы сернистых зол, таких как зола из регенерационного котла, и фильтрационных жмыхов, таких как солевой жмых из установки по производству диоксида хлора, и их сочетаний.

6. Способ по п. 5, согласно которому восполняющие химикаты представлены в виде побочных продуктов и остатков другого целлюлозного завода.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому потери натрия на целлюлозном заводе пополняют восполняющими химикатами, которые содержат меньше чем 2 мол.%, например, меньше чем 0,5 мол.%, гидроксида натрия.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому сульфат натрия или карбонат натрия, или их смесь, используемые в качестве основного восполняющего химиката для компенсации потерь натрия, подают в химическую рециркуляцию целлюлозного завода для регенерации белого щелока.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому

- целлюлозу получают на стадии варки с использованием варочного щелока, содержащего белый щелок, который регенерируют в химической рециркуляции целлюлозного завода.

10. Способ по п. 9, согласно которому

- по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют, и

- полученный таким образом окисленный белый щелок используют в качестве щелочного агента в щелочном потоке целлюлозного завода по меньшей мере для частичной замены свежей подачи щелочного агента.

11. Способ по п. 9 или 10, согласно которому окисленный белый щелок используют как таковой в качестве щелочной среды щелочного потока на целлюлозном заводе или используют для регулирования рН потока на целлюлозном заводе, включая его стоки.

12. Способ по любому из пп. 9-11, согласно которому окисленный белый щелок используют как таковой в качестве щелочной среды щелочного потока при отбеливании или используют для регулирования рН стока при отбеливании.

13. Способ по любому из пп. 9-12, согласно которому целлюлозу, полученную на стадии варки, подвергают отбеливанию полностью без использования соединений хлора, используя, например, озон, пероксид, кислород или их сочетание, и включая по меньшей мере один этап щелочного окисления.

14. Способ по любому из пп. 9-12, согласно которому целлюлозу, полученную на стадии варки, подвергают стадии отбеливания диоксидом хлора, которая включает по меньшей мере первый этап отбеливания диоксидом хлора, выполняемый при кислотном рН, второй этап отбеливания диоксидом хлора, выполняемый при кислотном рН, и промежуточный этап окисления, выполняемый между первым и вторым этапами отбеливания диоксидом хлора.

15. Способ по любому из пп. 9-14, согласно которому

- сульфат натрия используют в качестве основного восполняющего химиката для компенсации потерь натрия, причем указанный сульфат натрия по меньшей мере частично подают в химическую рециркуляцию целлюлозного завода для регенерации белого щелока.

16. Способ по любому из пп. 9-15, согласно которому сток этапа щелочного окисления извлекают и по меньшей мере частично рециркулируют в химическую рециркуляцию целлюлозного завода.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому неконденсируемые газы, содержащие сернистые сильнопахнущие газы, собирают и концентрируют перед подачей в установку по производству серной кислоты.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому серную кислоту, полученную в установке для производства серной кислоты, используют для регулирования рН на первом и втором этапах отбеливания диоксидом хлора.

19. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором серную кислоту, полученную в установке по производству серной кислоты, используют для подкисления мыла сырого таллового масла, отделенного от черного щелока.

20. Способ по любому из предшествующих пунктов, согласно которому целлюлозу получают на стадии варки крафт-процесса в варочном щелоке, содержащем белый щелок, имеющий сульфидность от 20% до 50%, в частности от 35% до 45%.

21. Способ получения беленой целлюлозной массы на целлюлозном заводе с использованием крафт-процесса, согласно которому

- целлюлозу получают из лигноцеллюлозного сырья на стадии варки с использованием варочного щелока, содержащего белый щелок, который регенерируют в химической рециркуляции целлюлозного завода; и

- полученную на стадии варки целлюлозу подвергают стадии отбеливания, которая включает по меньшей мере один этап щелочного окисления для получения беленой целлюлозной массы;

при этом указанный целлюлозный завод дополнительно включает в себя установку по производству серной кислоты, в которую подают сернистые вещества, собранные в результате крафт-процесса, для получения серной кислоты или сесквисульфата щелочных металлов или их сочетания,

- причем по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют,

- при этом полученный таким образом окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе щелочного окисления при отбеливании, и

- сульфат натрия или карбонат натрия, или их смесь используют в качестве основного восполняющего химиката для компенсации потерь натрия, причем указанный сульфат натрия по меньшей мере частично подают в химическую рециркуляцию целлюлозного завода для регенерации белого щелока, а по меньшей мере часть серы, содержащейся в подаче восполняющего химиката, используют для получения серной кислоты или бисульфитов щелочных металлов, или их сочетания в установке по производству серной кислоты.

22. Способ по п. 21, согласно которому отбеливание осуществляют в виде отбеливания полностью без использования соединений хлора, в частности, с использованием озона, пероксида, кислорода или их сочетания.

23. Способ по п. 21 или 22, согласно которому этап окисления выполняют в щелочной среде при рН от 10 до 14 в присутствии окислителя, выбранного из группы газообразного кислорода и пероксида, и их сочетаний.

24. Способ по любому из пп. 21 или 23, согласно которому по меньшей мере 50 мол.%, в частности по меньшей мере 75 мол.%, щелочного агента щелочной среды на этапе окисления при отбеливании диоксидом хлора состоят из окисленного белого щелока.

25. Способ по любому из пп. 21-24, согласно которому по меньшей мере часть, в частности по меньшей мере 50% по массе, стока на этапе щелочного окисления рециркулируют в химическую рециркуляцию целлюлозного завода для регенерации белого щелока.

26. Способ по п. 21 или по любому из пп. 23-25, согласно которому

- целлюлозу, полученную на стадии варки, подвергают стадии отбеливания диоксидом хлора, которая включает по меньшей мере первый этап отбеливания диоксидом хлора, выполняемый при кислотном рН, второй этап отбеливания диоксидом хлора, выполняемый при кислотном рН, и промежуточный этап щелочного окисления, выполняемый между первым и вторым этапами отбеливания диоксидом хлора, для получения отбеленной целлюлозной массы.

27. Способ по п. 26, согласно которому первый и второй этапы отбеливания диоксидом хлора выполняют при конечном значении рН в диапазоне от 2 до 5,5, в частности от 3 до 4,5, при этом серную кислоту, полученную в установке по производству серной кислоты, используют для регулирования рН жидких сред на первом и втором этапах отбеливания диоксидом хлора.

28. Способ по любому из пп. 21-27, согласно которому восполняющий химикат содержит по меньшей мере частично сульфат натрия или карбонат натрия, или их смесь, полученные в качестве побочных продуктов и остатков целлюлозного завода, в частности, сернистых побочных продуктов и сернистых остатков, выбранных из группы сернистой золы, такой как зола из регенерационного котла, и фильтрационных жмыхов, таких как солевой жмых из установки по производству диоксида хлора, и их сочетаний.

29. Способ по любому из пп. 21-28, согласно которому восполняющий химикат для компенсации потерь натрия содержит сульфат натрия или карбонат натрия или их смесь, полученные в качестве побочных продуктов и остатков целлюлозного завода, или состоит из указанных веществ.

30. Способ по любому из пп. 21-29, согласно которому по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют, и полученный таким образом окисленный или частично окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе отбеливания Е, на этапе отбеливания с кислородом ЕО и/или на этапе отбеливания с пероксидом ЕОР, предпочтительно на этапе отбеливания с кислородом ЕО.

31. Способ по любому из пп. 21-30, согласно которому часть фильтрата из этапа отбеливания, предпочтительно этапа отбеливания с кислородом ЕО, возвращают в химический цикл.

32. Способ по любому из пп. 21-31, согласно которому:

- указанный восполняющий химикат для компенсации потерь натрия содержит сульфат натрия или смесь сульфата натрия и карбоната натрия, полученные в качестве побочных продуктов и остатков целлюлозного завода;

- по меньшей мере часть регенерированного белого щелока окисляют, и полученный таким образом окисленный или частично окисленный белый щелок используют в качестве среды на этапе отбеливания с кислородом ЕО; и

- часть фильтрата из этапа отбеливания с кислородом ЕО возвращают в химический цикл.

33. Система, содержащая первый целлюлозный завод и второй целлюлозный завод, выполненные с возможностью осуществления способа по любому из пп. 29-32, согласно которому восполняющий химикат поступает с первого целлюлозного завода и подается на второй целлюлозный завод для компенсации в нем потерь натрия.

34. Система по п. 33, в которой второй целлюлозный завод содержит установку по производству серной кислоты.

35. Система по п. 33 или 34, в которой второй целлюлозный завод содержит установку для выборочного удаления непроизводственных элементов, таких как Cl и K, из цикла регенерации.