СПОСОБ ОБРАБОТКИ КОНДЕНСАТА В ПРОЦЕССЕ ВАРКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2025 года по МПК D21C9/08 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[001] Настоящее изобретение относится к способам получения обработанного конденсата, по существу не содержащего органического вещества и коллоидной смолы, путем обработки конденсата с помощью по меньшей мере одной из физической, химической, физико-химической обработки или их комбинаций.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[002] Промышленные способы получения богатых целлюлозой пульп из заготовленной древесины хорошо известны и обычно включают стадии физического разрушения древесины на более мелкие куски и частицы и последующей химической варки при повышенных температурах и давлениях для растворения и отделения лигнина от составляющей целлюлозно-волокнистой биомассы.

[003] При химической варке древесную щепу вываривают с помощью химических растворов для растворения части лигнина, в результате чего удаляются лигнин, экстрактивные и неорганические вещества. Наиболее распространенными процедурами варки являются сульфитные, натронные, сульфатные или крафт- и модифицированные крафт-процессы.

[004] Полученный материал после стадий варки и промывки древесины обычно представляет собой темноокрашенное целлюлозное волокно. Темный цвет обусловлен тем, что не весь лигнин был удален во время варки, и оставшийся лигнин был химически модифицирован. Эту темную пульпу обычно называют небеленой целлюлозой или бурой массой. Она может направляться непосредственно в процесс производства бумаги, если цвет бумаги не является важным, или, в противном случае, небеленые лигноцеллюлозные пульпы отбеливаются. Отбеливание представляет собой термин, относящийся к полухимической или химической стадии, на которой пульпу обрабатывают активным отбеливателем, таким как хлор, диоксид хлора, озон, кислород, пероксид водорода, ферменты, или смесью этого, при контролируемом времени, температуре и pH. Желаемым результатом этих реакций является осветление пульпы до более высоких уровней яркости. Отбеливание целлюлозы чаще всего представляет собой многоступенчатый процесс с использованием хлора или хлорсодержащих соединений, таких как гипохлорит кальция, гипохлорит натрия и диоксид хлора. Отбеливание хлором лигноцеллюлозных пульп хорошо известно в данной области техники.

[005] Процесс варки целлюлозы в волоконной линии включает в себя основной последовательный блок варки, промывки бурой массы, кислородной делигнификации и просеивания. Этому процессу варки целлюлозы обычно предшествует химическая или механическая предварительная обработка подготовленной древесноволокнистой щепы. Каждая стадия процесса варки целлюлозы обычно проводится с водной промывкой, которая может осуществляться технологическими жидкостями, полученными в других местах процесса, например, противоточной промывкой, которая имеет сопутствующие преимущества ресурсосбережения. В этом смысле современные волоконные линии повторно используют выпаренную в процессе воду для уменьшения воздействия на окружающую среду.

[006] После завершения варки твердые вещества, составляющие целлюлозно-волокнистые пульпы, отделяют от отработанных варочных растворов, которые обычно называются черными щелоками и обычно содержат органические растворители, солюбилизированный лигнин, твердые и дисперсные моносахариды, олигосахариды, полисахариды и другие органические соединения, выделяющиеся из древесины во время химической варки.

[007] Лигнин и продукты, полученные в результате крафт-процесса или модифицированного крафт-процесса, составляют черный щелок, который отделяется на промывочной установке, и направляется в выпариватели для повышения концентрации твердых веществ и в регенерационный котел. В этом оборудовании черный щелок обычно используется в качестве топлива для производства пара и электроэнергии, где регенерируется большинство химических реагентов, используемых в крафт-процессе. Конденсаты обычно повторно вводятся в процесс варки целлюлозы, с добавлением воды или без нее, в системе промывки бурой пульпы.

[008] Промывка целлюлозной пульпы после варки обычно осуществляется водой или технологическими конденсатами, т.е. системой выпаривания черного щелока, причем эта система работает в противотоке с промывателями волоконной линии. Чтобы уменьшить количество жидких и газообразных отходов, промывка осуществляется с помощью системы с замкнутой циркуляцией жидкости в процессе. Промывку пульпы осуществляют с помощью многоступенчатой противоточной последовательности, где наиболее чистую воду добавляют на последней ступени, и образующийся в результате фильтрат используется на предыдущей ступени до тех пор, пока он не попадет в выдувной резервуар или зону промывки в варочном котле непрерывного действия.

[009] Целью промывки бурой пульпы после варки является удаление максимального количества растворенных органических материалов из древесины и растворимых неорганических материалов из варочного раствора, смешанного с пульпой в конце варки, используя минимальное количество чистой или рециркулированной воды из процесса, для облегчения отбеливания и снижения затрат на замещение химических реагентов, которые израсходованы в процессе.

[010] Регенерация органического вещества, т.е. растворенного лигнина и карбогидратов, играет роль в последующем технологическом процессе. Для заводов, которые используют последовательности кислородной делигнификации и/или отбеливания, устранение органических веществ в пульпе, поступающей в эти процессы, снижает эксплуатационные затраты. Поскольку эти стадии являются окислительными по своей природе, улучшенное удаление лигнина за счет усиленной промывки бурой массы приведет к снижению потребления химических реагентов и к уменьшению нагрузки на установку по переработке отходов и сточных вод. Кроме того, промывка бурой массы помогает удалить нежелательные материалы, такие как металлы, смола и экстрактивные вещества древесины. Экстрактивные вещества древесины, которые не удаляются из целлюлозы промывкой, как правило, концентрируются в процессах последующей обработки и образуют липкие отложения на оборудовании, что, в свою очередь, может привести к производству некачественной целлюлозы и/или бумаги из-за образования пятен и отверстий. Способы десорбции конденсата после выпаривания также представляют еще одну попытку удаления органических веществ, обычно неконденсирующихся газов.

[011] В этом смысле, в обзорной статье Opedal et al.«Colloidal stability and removal of extractives from industrial process water in thermomechanical pulping» описано, что физико-химические операции, такие как осаждение, флокуляция, фильтрация и снижение рН, эффективны для отделения экстрактивных веществ в технологической воде, то есть воде из процесса термомеханической варки целлюлозы, которая будет использоваться повторно, осуществляя таким образом регулирование смолообразования в процессе термомеханической варки целлюлозы.

[012] Однако, рассматривая процесс крафт-варки целлюлозы, было установлено, что конденсат от выпаривания черного щелока, хотя ранее считалось, что он не имеет загрязнителей, все же содержит значительное количество органических соединений, в частности, органических соединений в виде коллоидов - смолы, что вызывает ряд недостатков, когда конденсат используется в процессе промывки целлюлозы.

[013] Поскольку преимущества повторного использования конденсата многочисленны, такие как сокращение использования энергетических и водных ресурсов, улучшение условий труда, улучшение системы промывки бурой массы, снижение расхода отбеливающих реагентов, таких как пероксид, озон, диоксид хлора, снижение углеродного следа, снижение расхода топлива, повторное использование физической теплоты, измеренной в присутствующей тепловой энергии, что, в свою очередь, снижает количество энергии, необходимое для превращения воды в пар, положительное воздействие на окружающую среду, сокращение использования топлива и сокращение выбросов CO₂, NO_x, SO_x, AO_x, - по-прежнему существует потребность в данной области техники в устранении органических загрязнителей из конденсата, который повторно используется в процессе варки целлюлозы.

[014] Следовательно, способ обработки конденсата, образующегося при выпаривании бурой массы процесса варки целлюлозы, по-прежнему желателен, поскольку он позволит устранить указанные органические соединения, загрязняющие конденсат, и лучше регулировать смолообразование, в результате чего все вышеупомянутые преимущества могут быть достигнуты в замкнутом цикле варки целлюлозы.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[015] Настоящее изобретение относится к способу получения обработанного конденсата, по существу не содержащего органического вещества, путем обработки конденсата с помощью по меньшей мере одной из физической, химической, физико-химической обработки или их комбинаций.

[016] Кроме того, также предлагается способ обработки конденсата в волоконной линии варки целлюлозы, использующей несколько стадий промывки, где по меньшей мере обработанный конденсат циркулирует в замкнутом цикле, перед подачей конденсата в волоконную линию, причем способ предусматривает стадии:

а) идентификации коллоидных органических соединений в конденсате;

b) подвергания конденсата по меньшей мере одной химической, физической, физико-химической обработке или их комбинации; и

c) снижения загрязнения конденсата с подачей его на последнюю стадию промывки или в какую-либо другую стадию процесса варки целлюлозы.

Краткое описание фигур

[017] На фиг.1 показаны изображения (А) образца конденсата через 2 месяца после остановки установки и (B) образца из того же места через 10 месяцев после остановки установки.

[018] На фиг.2 показан «Модифицированный Paprican метод подсчета коллоидной смолы» для анализа образца А с помощью микрофотографии, иллюстрирующей коллоидную смолу в конденсате, обозначенную стрелкой.

[019] На фиг.3 представлено изображение смолы, полученное с использованием спектрофотометра УФ-видимой областей спектра.

[020] На фиг.4 показан схематический вид спектрофотометра УФ-видимой областей спектра Agilent Cary 300 Schematic.

[021] На фиг.5 показано изображение динамики способа измерения теплового изменения ослабления света.

[022] На фиг.6 приводится сравнение величины дельта и осажденной смолы.

[023] На фиг.7 показана величина дельта по сравнению с массой осажденной смолы.

[024] На фиг.8 показано изображение фильтра в сборе с несколькими одиночными корпусами.

[025] На фиг.9 показано изображение рукава фильтра.

[026] На фиг.10 показано изображение фильтров, используемых для фильтрации конденсата до (слева) и после (справа) способов настоящего изобретения.

[027] На фиг.11 показано распределение частиц конденсата до (слева) и после (справа) способов настоящего изобретения.

[028] На фиг.12 приводится иллюстративное объяснение дзета-потенциала и заряда частицы.

[029] На фиг.13 показано изображение конденсатов через 1 мин (слева) и 10 мин (справа) после применения способов обработки конденсата по настоящему изобретению.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[030] На целлюлозных заводах, использующих крафт-процесс, черный щелок, богатый органическими и неорганическими материалами, является побочным продуктом. Для регенерации этих материалов черный щелок направляют на стадию химической регенерации, которая состоит из процесса концентрирования этого щелока с помощью систем выпаривания, после чего следует его сжигание в регенерационном котле, где органические материалы сгорают, и неорганические материалы прокаливаются, и их соли и щелочи направляют на регенерацию в установку каустизации. Черный щелок, поступающий в систему выпаривания, обычно имеет содержание твердых веществ 14-18 %. Эти твердые вещества обычно состоят на 60-70 % из растворенных органических материалов древесины и на 30-40 % из неорганических материалов варочного раствора. Обычная система выпаривания включает в себя многокорпусный выпарной аппарат, имеющий по меньшей мере несколько корпусов, обычно шесть корпусов, и работающий при температурах обычно до 150°C. Выпаренная вода затем конденсируется в конденсаторе, например, поверхностном конденсаторе, расположенном после выпарной установки, или конденсаторе для десорбера, используемого для очистки загрязненных конденсатов из выпарной установки.

[031] Как правило, горячая вода используется на стадиях промывки. Слабый черный щелок со стадии варки направляется после варки на стадию выпаривания, на которой часть воды удаляется из слабого черного щелока и, соответственно, образуется крепкий черный щелок. Вода, удаляемая из слабого черного щелока, например, конденсат выпаривания, обычно направляется на стадии промывки бурой массы. Крепкий черный щелок, полученный на стадии выпаривания, используется для выработки пара и электроэнергии в регенерационном котле. В этом котле расплав (черный щелок после сжигания) промывают слабым зеленым щелоком и направляют в установку каустизации. Зеленый щелок далее обрабатывают для получения белого щелока, который можно повторно использовать для варки. После стадий промывки и кислородной обработки бурой массы пульпа направляется в установку отбеливания.

[032] Черный щелок представляет собой водный раствор, состоящий из органических материалов, таких как лигнин, смолистые соединения, полисахариды, спирты. Черный щелок также содержит неорганические материалы из системы варки или приготовления целлюлозы.

[033] Основной задачей системы выпаривания является концентрирование черного щелока из системы промывки в идеальной концентрации и плотности, чтобы он сжигался в регенерационном котле, где будет сгорать органический материал.

[034] Конденсат, выделяемый в процессе выпаривания, широко используется на установках массовой промывки, а также на установках отбеливания с целью экономии очищенной или сырой воды.

[035] Система выпаривания в целом воздействует на химический состав щелока, включая гидрофобные материалы, содержащиеся в органической части, присутствующей в щелоке.

[036] Согласно настоящему изобретению экстрактивные вещества и смола относятся к органическим веществам с низкой молекулярной массой, присутствующим в конденсатах процесса выпаривания бурой массы получения целлюлозы, которые могут быть экстрагированы водой и/или органическими растворителями. Примерами веществ, растворимых в органических растворителях, являются классы жирных кислот и сложных эфиров, длинноцепочечные спирты, стероиды, фенольные и гликозидные вещества. Липофильные экстрактивные вещества могут агломерироваться в процессе варки целлюлозы, образуя отложения, известные как смола. Образование смолы и ее инкрустации в целлюлозно-бумажной промышленности вызывают снижение производства, увеличение затрат на техническое обслуживание оборудования и значительное увеличение дефектов конечного продукта, что приводит к снижению его качества.

[037] Примерами смолы являются:

Группы органических соединений Примеры Жирные кислоты гексадекановая, олеиновая и линолевая кислоты, 22-гидроксидокозановая гидроксикислота Триглицериды Триглицериды Стеролы β-ситостерол, β-ситостанол Сложные эфиры стеролов Сложные эфиры стеролов Жирные спирты, воски гексадеканол, октадеканол, 9-октадецен-1-ол (цис), октакозанол, докозанол, тетракозанол Терпены Монотерпены, сесквитерпены, дитерпены, тритерпены, тетратерпены, политерпены. Фенольные смолы,
Ароматические соединения Простые фенолы и фенольные кислоты, стильбены, лигнины, флавоноиды и таннины

[038] Хотя конденсат видимым образом не содержит органического вещества, при более тщательном рассмотрении в конденсате обнаруживаются относительно высокие содержания органического вещества, т.е. смолы. На фиг.2 изображена коллоидная смола в конденсате выпаривания бурой массы процесса получения целлюлозы.

[039] Части любого органического или неорганического вещества, присутствующего в конденсате, будут поступать в волоконную линию, где их не должно быть, и это может оказать негативное влияние на процесс.

[040] Наличие сложных органических и неорганических структур и некоторые уровни химических и биохимических потребностей обусловлены обычным присутствием в конденсате более 60 загрязнителей, которые требуют дополнительных процессов обработки.

[041] Настоящее изобретение раскрывает способы обработки конденсата с помощью первоначальной идентификации коллоидной смолы при выпаривании бурой массы процесса получения целлюлозы. Стадии, выполняемые в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают отделение смолы, преимущественно состоящей из органического вещества, от конденсата, что позволяет проводить измерение и дальнейшую идентификацию таких соединений и их количеств.

[042] В этом смысле, один вариант осуществления настоящего изобретения достигается способом получения обработанного конденсата, по существу не содержащего органического вещества, с помощью обработки конденсата по меньшей мере одним из способов физической, химической, физико-химической обработки или их комбинациями.

[043] Предпочтительно способ обработки конденсата осуществляется в операции варки целлюлозы, которая представляет собой процесс крафт-варки целлюлозы. Изобретение основано на способности волоконной линии обрабатывать конденсируемые жидкости и давать конденсат, имеющий уровни качества, которые позволяют повторно использовать конденсат, возвращая обработанный конденсат в процесс варки целлюлозы противотоком. Обычные объемы имеют порядок по меньшей мере 100 м³/ч, обычно даже выше. Обработка конденсата осуществляется перед возвратом конденсата в замкнутый цикл волоконной линии процесса варки целлюлозы с использованием способа получения обработанного конденсата, по существу не содержащего органического вещества. Предпочтительно, способы настоящего изобретения обеспечивают уменьшение содержания органического вещества по меньшей мере на 10% масс. в конденсате, давая таким образом обработанный конденсат, предпочтительно на 50%, более предпочтительно на 80%. В качестве альтернативы, способ может применяться без рециркуляции конденсата, когда предпочтительно другое местоположение, отличное от повторного введения воды в волоконную линию, например, любое другое применение или отведение.

[044] В конденсате имеются относительно высокие уровни органического вещества (смолы). Например, можно найти конденсаты с содержанием общего органического углерода (TOC) до 1,000 мг/л. Так, способ настоящего изобретения относится к конденсатам, которые имеют общее содержание органического углерода и гидрофобных веществ 50-1000 мг/л.

[045] В данном описании обработанный конденсат представляет собой конденсат, который подвергался химической, физической или физико-химической обработке, как описано в данном документе. Обработанный конденсат настоящего изобретения по существу не содержит смолы, имея содержание TOC менее 60% масс. Соответственно, способы настоящего изобретения раскрывают органическое вещество как являющееся, по существу, смолой.

[046] В частности, настоящее изобретение достигается способом, который использует комбинацию химической, физической, физико-химической обработки или их сочетания. Обработка конденсата может осуществляться в системе, имеющей, по меньшей мере, одно из коагуляции, флокуляции или их комбинаций.

[047] Предпочтительно сначала происходит химическая реакция, за которой следует система коагуляции, флокуляции и декантации, затем следует система физического удержания посредством фильтров.

[048] Как правило, количество или концентрацию органического вещества в среде предпочтительно измеряют с помощью модифицированного Paprican метода подсчета коллоидной смолы. Данный метод состоит в отборе пробы технологической пульпы и в подсчете количества частиц коллоидной смолы в известном объеме. Этот объем известен как определяемый камерой Neubauer или гемацитометром. Обоснование заключается в следующем: коллоидная смола - это полутвердая частица, которая рассеивает свет. В результате рассеяния на частицах она будет блокировать свет или ослаблять его. Ослабление света измеряется с помощью спектрофотометрии в УФ-видимой области и пропорционально концентрации смолы. Определение концентрации частиц включает измерение количества частиц и поперечного сечения или размера частиц. Рассеяние в зависимости от размера частиц является нелинейным, и зависимость концентрации от ослабления света является аппроксимацией.

[049] Лигнин и некоторые экстрактивные вещества поглощают свет за счет взаимодействия между фотонами на определенных длинах волн и электронными орбиталями в ароматических молекулах. Зависимость поглощения света лигнином от длины волны чувствительна к рН, особенно между рН 9 и 11. Спектрофотометр может быть выполнен с возможностью вычитания поглощения лигнина с помощью использования отфильтрованного образца в качестве эталонного измерения.

[050] Молекулярное поглощение измеряется в УФ-видимой области. Молекулярное поглощение в УФ-видимой области обусловлено возбуждением электронов на внешних (пограничных) орбиталях или ароматических структурах и группах двойных связей. Поглощение связано с интенсивностью света и концентрацией по закону Бера.

[051] Ослабление света уменьшает свет. Это может происходить вследствие молекулярного поглощения или из-за того, что твердые частицы или структуры блокируют свет. Ослабление является более общим термином по сравнению с поглощением. Твердые или разделенные по фазе частицы, такие как смола, будут ослаблять свет.

[052] Теория, описывающая взаимодействие света с частицами в диапазоне размеров смолы (0,1-20 мкм), является рассеянием Ми.

[053] Рассеяние Ми представляет собой математический подход к взаимодействию света с частицами, размер которых превышает 1/10 длины волны света. Уравнения рассеяния Ми, определяющие взаимодействие света с частицами, зависят от количества частиц, размера частиц, показателя преломления частиц, включая поглощающую способность материала, из которого частица состоит (T. M. Garver, K. H. Boegh, G. S. Hill, D. Henry, H. Y. Yuan, Analysis of the thermal variation of UV-visible attenuance of colloidal substances in whitewater. Pulp and Paper Canada 103, 20-24 (2002)).

[054] На фиг.5 представлено схематическое изображение спектрофотометра УФ-видимой областей спектра Agilent Cary 300 Schematic.

[055] В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ для обработки конденсата процесса варки целлюлозы предусматривает следующие стадии:

a) идентификацию коллоидных органических соединений в конденсате;

b) подвергание конденсата по меньшей мере одной химической, физической, физико-химической обработке или их комбинации; и

c) снижение загрязнения конденсата, с подачей его на последнюю стадию промывки или в какую-либо другую стадию процесса варки целлюлозы.

[056] Одним примером другой стадии процесса варки целлюлозы является стадия отбеливания указанного процесса.

[057] В еще одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ обработки конденсата в волоконной линии варки целлюлозы, использующей несколько стадий промывки, где по меньшей мере обработанный конденсат циркулирует в замкнутом цикле, перед подачей конденсата в волоконную линию, причем способ предусматривает стадии:

a) идентификации коллоидных органических соединений в конденсате путем анализа TOC;

b) подвергания конденсата по меньшей мере одной обработке из химической, физической, физико-химической обработки или их комбинации;

c) снижения органического загрязнения конденсата путем его механической обработки;

d) возврата конденсата противотоком в контур варки целлюлозы.

[058] Предпочтительно, анализ TOC на стадии (a) выполняется в онлайн-режиме; обработка на стадии (b) заключается в регулировании рН и/или добавлении флокулирующих агентов и коагулянтов; и механическая обработка на стадии (с) заключается в декантации, фильтрации или флотации.

[059] Далее конденсат возвращается противотоком в контур варки целлюлозы, более предпочтительно, конденсат возвращается в контур варки путем добавления конденсата в оборудование для прессования бурой массы, в оборудование DDW (Drum Displacer Washer, барабанная моечная машина), или и то, и другое.

[060] Обработка конденсата более предпочтительно представляет собой комбинацию флокуляции и коагуляции, за которой следует, по меньшей мере, одна стадия декантации и фильтрации.

[061] Также настоящее изобретение может быть осуществлено с помощью химической, физической или физико-химической обработки. Дополнительные варианты осуществления могут охватывать одну или более процедур обработки, проводимых параллельно или последовательно.

[062] В одном предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение может быть автоматизировано, предусматривая следующую последовательность стадий:

a) анализ TOC в конденсате в онлайн-режиме;

b) отправку сигнала в дозирующую систему обработки;

c) дозирования коагулянта в конденсат в диапазоне 0,2-10 г на грамм органического материала на основе TOC;

d) ожидания 2-15 мин для продолжения дозирования флокулянта в конденсат в диапазоне 0,3-20 г на грамм органического материала на основе TOC;

e) отправку обработанного конденсата в резервуар для декантации на время выдержки 20-40 мин;

f) направление конденсата, не содержащего осажденного материала, к месту фильтрации с фильтрами 10 мкм;

g) фильтрацию конденсата стадии в системе фильтрации, состоящей из фильтров 1,0 мкм.

[063] Предпочтительно, на стадии (d) время ожидания составляет 5 мин, и время удержания на стадии (e) составляет 30 мин.

[064] Кроме того, стоит упомянуть, что конденсат состоит из веществ с разной молекулярной массой, с разным поведением и разной скоростью осаждения. Таким образом, окончательное удаление флокулятов мицелл, которые не осадились на стадии (f), будет проводиться на стадии (g), как описано выше.

[065] Примерами подходящих фильтров или способов фильтрации являются карманные фильтры, фильтры с образованием осадка или любые другие фильтры, способные удерживать коллоиды смолы. При экспериментальных исследованиях отмечались гранулометрия 10 мкм и абсолютное значение для частиц размером менее 1,0 мкм. Например, многосекционный рукавный фильтр содержит отдельные фильтры объемом 30 м³, которые могут использоваться многократно.

[066] Подходящие коагулянты по настоящему изобретению представляют собой катионные или анионные полиамины.

[067] Подходящие флокулянты по настоящему изобретению представляют собой катионый полиакриламид, анионый полиакриламид, или их сочетания. Могут использоваться полиакриламиды с различной молекулярной массой.

Примеры

Пример 1: Реакция смолы на нагревание

[068] В большинстве случаев повышение температуры раствора приведет к диссоциации протонов и уменьшению размера частиц. Это приведет к уменьшению ослабления света. При повышенных температурах авторы изобретения наблюдали диссоциацию лигнина от частиц смолы.

[069] Также предполагается, что более растворимые жирные кислоты будут диссоциировать с повышением температуры.

[070] В некоторых случаях поверхность смолы не может диссоциировать протоны или другие компоненты для стабилизации с увеличением заряда или уменьшением размера. В этих случаях повышение температуры может привести к агломерации и увеличивает ослабление света.

[071] Измерения проводились при различных длинах волн и температурах. Данные анализировались для характеристики температурной зависимости от ослабления света. Термическая характеристика дает параметры, которые относятся к стабильности и концентрации смолы.

[072] Дельта является высокой, когда количество смолы, которая может быть осаждена, оказывается высоким. Эти результаты согласуются с измерением дельты, характеризующим склонность к осаждению или показатель липкости смолы.

Пример 2: Фильтрация

[073] В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения обработка конденсата может представлять собой фильтрацию. Предпочтительно фильтрацию выполняют с помощью фильтров с диаметром отверстий менее 10 мкм, более предпочтительно менее 1 мкм. Очистка конденсата, выполненная фильтром с отверстием менее 10 мкм, обеспечивала удержание 0,000082 г/л, и очистка, выполненная фильтром с отверстием менее <1,0 мкм, обеспечивала удержание 0,006754 г/л, что соответствует 49 кг/сут экстрагированного из конденсата материала, при условии потока конденсата 300 м³/ч. При объединении, например, оценки конденсата, содержащего 0,2376 мг/л экстрактивных веществ, остаточное общее органическое вещество составляло 0,0984 г/л, что обеспечивало эффективность удаления 59% после первого фильтра с 10 мкм, и после обоих фильтров с 10 мкм и 1 мкм общее органическое вещество составляло 0,0220 г/л, с эффективностью удаления 91%, относительно образца исходного конденсата, согласно анализу содержания экстракта с использованием дихлорметанового растворителя и цитометрии. Если выполняется только фильтрация, согласно настоящему изобретению, достигается средняя химическая потребность в кислороде (COD) 1,558 мг/л при общем содержании органического углерода (TOC) 393,2 мг/л; из конденсата, первоначально имеющего среднее содержание COD 1,637 мг/л и TOC 392,9 мг/л. В этом смысле фильтрация не оказывает существенного влияния на COD или ТОС, хотя и приводит к значительному удалению органического вещества.

Пример 3: понижение рН

[074] Другой вариант осуществления настоящего изобретения заключается в понижении рН конденсата для получения обработанного конденсата. Добавляют серную кислоту (H₂SO₄ при 10%) и, таким образом, конденсат подвергают воздействию рН по меньшей мере 6, предпочтительно 5, перед повторным поступлением в волоконную линию. В эксперименте количество мицелл смолы увеличивалось от 1,1 × 10⁸ в конденсате до 1,30 × 10⁸ в обработанном конденсате с приростом 18,4%. В другом эксперименте количество мицелл смолы увеличивалось от 8,80 × 10⁶ в конденсате до 1,32 × 10⁷ в обработанном конденсате с приростом 50%.

Таблица 1 - Анализ образования мицелл, выполненный с помощью цитометрии. pH Смола (мицеллы/см³) Скорректированный рН Смола (мицеллы/см³) Прирост мицелл (%) A 8,35 6,16×10⁶ 5 8,80×10⁶ 42,9 B 6,97 8,80×10⁶ 5 1,23×10⁷ 40 C 7,15 8,80×10⁶ 5 1,32×10⁷ 50 D 7,18 1,10×10⁸ 5 1,30×10⁸ 18,4

Пример 4: Фильтрация и корректировка pH:

[075] В другом эксперименте проводили сочетание фильтрации и корректировки рН. Фильтры 10 мкм, 5 мкм и 0,6 мкм использовались в конденсате, рН которого доводили до 3. Измеряли общее количество гидрофобных частиц, при этом количество частиц в конденсате 2,3 частиц/мл уменьшалось до 0,5 частиц/мл в обработанном конденсате, при этом сопутствующий средний размер частиц в конденсате 5,02 частиц/мл уменьшался до 1 мкм в обработанном конденсате, что соответствует уменьшению общей площади поверхности органического вещества в обработанном конденсате. Кроме того, количество идентифицированных соединений в необработанном конденсате уменьшалось с 47 соединений до 30 соединений в обработанном конденсате по экстракции растворителями (DCM/диоксан), с использованием роторного испарителя для сушки и выпаривания растворителей. После сушки проводили экстракцию содержимого. Идентификацию осуществляли с помощью ГХ-МС.

[076] На фиг.13 и фиг.14 можно наблюдать меньшее количество гидрофобных частиц после фильтрации. Фильтрацию можно выполнять как обычно, пропуская конденсат через фильтр или отверстия для физического удержания органического материала и вводя обработанный конденсат в замкнутый цикл или подвергая обработанный конденсат другой обработке, описанной в этом документе.

Пример 5: Коагуляция:

[077] Другим вариантом осуществления настоящего изобретения является коагуляционная обработка конденсата. Подходящие коагулянты по настоящему изобретению представляют собой катионные или анионные полиамины.

[078] Предпочтительно, коагулянты используются пропорционально органическому веществу, присутствующему в конденсате до обработки. Предпочтительно использовать от 0,2 г до 10 г коагулянта на каждый грамм органического вещества.

[079] Коагуляцию можно выполнять как обычно, смешивая конденсат с полимерной коагуляционной композицией; отделяя коагулированные частицы от обработанного конденсата и вводя обработанный конденсат в замкнутый цикл или подвергая обработанный конденсат другой обработке, описанной в данном документе.

Пример 6: Флокуляция:

[080] Другим вариантом осуществления настоящего изобретения является флокуляционная обработка конденсата. Подходящие флокулянты по настоящему изобретению представляют собой катионый полиакриламид, анионый полиакриламид, или их сочетания. Могут использоваться полиакриламиды с различной молекулярной массой.

[081] Предпочтительно, флокулянты используются пропорционально органическому веществу, присутствующему в конденсате до обработки. В настоящем изобретении раскрываются флокулянты в количестве от 0,3 г до 20 г флокулянта на каждый грамм органического вещества.

[082] Флокуляцию можно выполнять как обычно, смешивая конденсат с композицией флокулянта; отделяя флокулированные частицы от обработанного конденсата и вводя обработанный конденсат в замкнутый цикл или подвергая обработанный конденсат другой обработке, описанной в данном документе.

[083] Конденсат оставляют с флокулянтами до тех пор, пока дзета-потенциал не будет находиться по существу в диапазоне от -1 мВ до -50 мВ. В коллоидах дзета-потенциал представляет собой разность электрических потенциалов в ионном слое вокруг заряженного коллоидного иона. Другими словами, это потенциал в двойном слое у поверхности раздела в плоскости скольжения. Как правило, чем выше дзета-потенциал, тем стабильнее коллоид. Дзета-потенциал, который имеет менее отрицательное значение, чем -15 мВ, обычно характеризует начало агломерации частиц. Когда дзета-потенциал равен нулю, коллоид будет осаждаться в твердое вещество. Поскольку физические свойства суспензий и коллоидов в значительной степени зависят от свойств границы раздела частица-жидкость, знание дзета-потенциала имеет практические применения, среди которых можно привести: разрушение нежелательных коллоидных дисперсий при очистке воды и сточных вод, снижение стоимости добавок путем расчета минимального количества, необходимого для достижения желаемого эффекта, например, количества флокулянтов, добавляемых в воду в процессе очистки воды, характеристика свойств систем глина-вода и многое другое.

[084] В эксперименте, проведенном в соответствии с настоящим изобретением, через 15 мин было отмечено отделение органического вещества от конденсата. Когда выполняется флокуляция, согласно настоящему изобретению, достигается химическая потребность в кислороде (COD) 281 мг/л при общем содержании органического углерода (TOC) 55,2 мг/л; из конденсата, первоначально имеющего COD 380 мг/л и TOC 95,3 мг/л. Величина COD в эксперименте уменьшалась в соответствии с таблицей 2:

Таблица 2 Образец DQO (мг/л) C Необработанный образец 380 Образец после коагуляции 281 Образец после коагуляции и фильтрации 282

[085] Конденсат оставляли в контакте с коагулянтом на по меньшей мере 1 мин, предпочтительно на 5 мин.

Пример 7: Коагуляция и флокуляция:

[086] В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается комбинация коагулянтов и флокулянтов. В идеале удаление смолы необходимо, поскольку смола содержит в качестве основных органических соединений масляную кислоту, тиофенкарбоновую кислоту, ванилиновую кислоту, сиреневую кислоту, октасеру, β-ситостерин, дигидро-2-фуранон и глутаровую кислоту.

Пример 8: Результаты:

[087] Способ по настоящему изобретению при использовании комбинации коагулянтов и/или флокулянтов и фильтрации обеспечивает снижение содержания смолы в конденсате на по меньшей мере 50% масс., предпочтительно на 80% масс., более предпочтительно на 90% масс., еще более предпочтительно на 98% масс. Также настоящее изобретение обеспечивает получение конденсата, имеющего значение TOC менее 60 мг/л. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ снижения TOC в конденсате по меньшей мере на 10% TOC в обработанном конденсате, предпочтительно снижение на 20%, более предпочтительно снижение на 40%, еще более предпочтительно снижение на 60% TOC в обработанном конденсате, по сравнению с необработанным конденсатом.

Изобретение относится к способу получения обработанного конденсата, не содержащего органического вещества, путем обработки конденсата с помощью по меньшей мере одной из физической, химической, физико-химической обработки или их комбинаций. Кроме того, также предлагается способ обработки конденсата в волоконной линии варки целлюлозы, использующей несколько стадий промывки, где по меньшей мере обработанный конденсат циркулирует в замкнутом цикле, перед подачей конденсата в волоконную линию, причем способ предусматривает стадии: a) идентификации коллоидных органических соединений в конденсате, b) подвергания конденсата по меньшей мере комбинации коагуляции и флокуляции, и c) снижения загрязнения конденсата с подачей его на последнюю стадию промывки или в какую-либо другую стадию процесса варки целлюлозы. При этом коагуляцию осуществляют с использованием, по меньшей мере, катионного полиамина, анионного полиамина или их комбинаций. А флокуляцию осуществляют с использованием, по меньшей мере, катионного полиакриламида, анионного полиакриламида или их комбинаций. Изобретение позволяет обеспечить отделение смолы, преимущественно состоящей из органического вещества, от конденсата, что позволяет проводить измерение и дальнейшую идентификацию таких соединений и их количеств. 14 з.п. ф-лы, 13 ил., 2 табл., 8 пр.

1. Способ обработки конденсата в процессе варки целлюлозы, предусматривающий следующие стадии:

a) идентификацию коллоидных органических соединений в конденсате;

b) подвергание конденсата по меньшей мере комбинации коагуляции и флокуляции; и

c) снижение загрязнения конденсата с подачей его на последнюю стадию промывки или в какую-либо другую стадию процесса варки целлюлозы;

в котором коагуляцию осуществляют с использованием, по меньшей мере, катионного полиамина, анионного полиамина или их комбинаций и

в котором флокуляцию осуществляют с использованием, по меньшей мере, катионного полиакриламида, анионного полиакриламида или их комбинаций.

2. Способ по п. 1, в котором органические соединения представляют собой смолу.

3. Способ по п. 1, в котором конденсат имеет общее содержание углерода (ТОС) по меньшей мере 30 мг/л на стадии (а).

4. Способ по п. 1, в котором коагуляцию осуществляют, используя от 0,2 г до 10 г коагулянта на каждый грамм органического вещества.

5. Способ по п. 4, в котором конденсат находится в контакте с коагулянтом в течение по меньшей мере 2 мин, предпочтительно в течение по меньшей мере 5 мин.

6. Способ по п. 1, в котором флокуляцию осуществляют, используя от 0,3 г до 20 г флокулянта на каждый грамм органического вещества.

7. Способ по п. 1, в котором флокуляцию проводят до тех пор, пока дзета-потенциал не будет составлять от -1 мВ до -50 мВ.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором конденсат образуется на стадии выпаривания при варке целлюлозы, более предпочтительно на стадии выпаривания черного щелока.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором обработанный конденсат возвращают в процесс варки целлюлозы противотоком.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором обработанный конденсат возвращают в систему промывки процесса варки целлюлозы противотоком.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором процесс варки целлюлозы представляет собой крафт-процесс или модифицированный крафт-процесс.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором обработка конденсата осуществляется перед возвратом конденсата в систему промывки процесса варки целлюлозы в замкнутом цикле.

13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором обработка конденсата обеспечивает снижение смолы в обработанном конденсате на по меньшей мере 50% мас., предпочтительно на 80% мас., более предпочтительно на 90% мас. и еще более предпочтительно на 98% мас.

14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором обеспечивается снижение ТОС на по меньшей мере 10% ТОС в обработанном конденсате, предпочтительно снижение на 20%, более предпочтительно снижение на 40% ТОС в обработанном конденсате, еще более предпочтительно снижение на 60% ТОС в обработанном конденсате, по сравнению с необработанным конденсатом.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором обработанный конденсат имеет значение ТОС менее 60 мг/л.