1
Изобретение относится к способам регенерации тепла отходящих газов, получаемых при сжигании отработанного щелока варки целлюлозы на натриевом основании.
Предлагаемым способом может быть регенерировано тепло от сжигания отработанных и4елоков, используемых в различных варочных процессах - сульфатном, нейтрально-сульфитном и других.
Цель изобретения - повышение степени регенерации тепла.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Газы сначала промывают раствором, содержащим карбонат натрия, затем охлаждают и применяют для карбонизации карбоната натрия в б икарбонат натрия. Последний взаимодействует с раствором бисульфида натрия, получаемого путем предварительной карбонизации водного раствора плава, получаемого от сжигании отработанного щелока, в карбонат натрия и сероводород, который отгоняют из раствора )При повышенной температуре в условиях вакуума.
Горячие дымовые газы с температурой 120 - 160°С, содержащие двуокись серы и двуокись углерода, сначала промывают раство ром карбоната натрия,, который нагревается, поглощая двуокись серы из газов, которые одновременно охлаждаются. Поглощенная двуокись серы реагирует с карбонатом натрия так, что образуется главным образом сульфит натрия, который може быть использован для варки целлюлозы Ча сть отработанного раствора отводят обратно на стадию промывки.
Промытые газы, содержащие двуокис углерода, охлаждают водой перед примнением для предварительной карбонизации зеленого щелока и карбонизации раствора карбоната натрия. Охлаждени газов проводят до 20-40 с.
Раствор бисульфида натрия, полученный при предварительной .карбониза ции, и раствор бикарбоната натрия, полученный при карбонизации, нагревают и направляют на стадию отгонки, где образуются карбонат натрия и сероводород. Последний отгоняют из расвора при повышенной температуре в условиях вакуума.
Согласно изобретению тепло, содержащееся в дымовых газах, применяется для нагрева подлежащего отгонке раст1
2287922
вора при температуре отгонки, которая устанавливается с помощью вакуума ниже точки росы дымовых газов. Передача тепла в отгоняемый, раствор осуществляется путем циркуляции жидкости, применяемой для промывки дымовых газов, причем температура раствора, подлежащего отгонке, ниже, чем прежде, предпочтительно ниже 70 с.
Вследствие этого нет необходимости вводить пар на стадии отгонки. Кроме того, значительно улучшается экономичность процесса. Охлаждение промытых дымовых газов до температуры 20- 40 С, необходимое для предварительной карбонизации и карбонизации, не требует большого расхода тепла, так как дьЕмовые газы эффективно охлаждаются уже на стадии промывки и сброс тепла уменьшается.
Более низкая температура на стадии отгонки (на 5-40°С ниже температуры точки росы) замедляет реакцию перехода бикарбоната натрия в карбонат натрия, что обеспечивает достаточное количество бикарбоната натрия на стадии отгонки для реагирования с бисульфидом натрия, следовательно, увеличивается выход сероводорода.
На чертеже показано устройство для реализации предлагаемого способа.
В результате сжигания густого щелока получается плав, который растворяют в воде для получения зеленого щелока. Сухие твердые вещества удаляются из зелёного щелока осветлением. Осветленный зеленый щелок 1 перека- чивают в предварительный карбониза- тор 2, где обрабатывают противоточно дымовыми газами.
Сульфид натрия зеленого щелока реагирует с двуокисью углерода дымовых газов и частично или полностью карбонизируется в бисульфит натрия
и зеленьй щелок подается на отгонку , где обрабатывается бикарбонатом натрия 3. Освободившийся сероводород 4 переводится из жидкой фазы в газовую и выводится из колонны паром, получаемым путем циркуляции через теплообменник 5, устанавливая рабочее давление вакуум-насосом 6 так, чтобы рабочее давление в отделителе Н S 7 было на 5-40 С ниже точки росы дымо вых газов, поступающих в охладитель 8 дымовых газов. Отделенный сероводород 4 направляют в печь для сжигания серы.
Раствор 9 из отделителя 7 направляют в отделитель 10 кристаллов, из-которого кристаллы соды 11 переводят в карбопизатор 12, и маточный раствор 13 сбрасывают.
Дымовые газы 14 и 15, необходимые для предварительного карбонизатора 2 и карбонизатора 12, промываются и охлаждаются на первой стадии путем циркуляции циркуляционной жидкости 16 через теплообменник 5 отделителя HjS обратно по линии 17 в охладитель 8 дымовых газов, который также служит как промывочная стадия дымовых газов.
Дымовые газы охлаждаются водой 18 на вторичной стадии охлаждения 19 до температуры 20-40 с, требуемой процессом.
Если нет необходимости кристаллизовать соду, то теплообменник может быть заменен оборудованием для расширения, паровая сторона которого соединяется с паровым пространством отделителя HjS 7, из которого циркулирующая жидкость 1-6 возвращается после расши- рения по линии 17 в охладитель 8.
Пример 1. Из содового бойлера при температуре 150°С выводят 29000 нм влажных газов/ч, которые содержат двуокись серы (0,31% сухих газов, что соответствует 1,8 кмоль/ч) а также двуокись углерода (19,4% сухих газов, что соответствует 110 кмоль/ч). Топочные газы подают к промывке топочных газов, где соз- дается температура 85°С (точка росы) Для промывки топочных газов направляется избыточное количество, полученное от отделения сероводорода, которое содержит 11,7 кмоль Ыа2СОз/ч и 2,2 кмоль NaHCOj/ч. Во время промывки расходуется карбонат натрия в соответствии с реакцией
Эг,
, Na SO,+СО,
в количестве, эквивалентном сероводороду, т.е. 1,8 кмоль/ч. Со стадии промывки вытекает раствор, содержащий, кмоль/ч: , 9,9; На,80э 1,8 и NaHCO 2,2.
4,5 т пара/ч, требуемого для отделения сероводорода, создается посредством расширения циркулирующей жидкости со стадии промывки топочных газов. Для расширения направляется 250 циркулирующей жидкости при температуре 73 С. 1Диркулирующая жидкость расширяется до создания давления отделенной части сероводорода, 63°С,
соответствующего температуре т.е. на 22 С ниже температуры точки росы. Для расширения при используется 4,5 т пара/ч для отде- левшя сероводорода, и 245,5 возвращается на стадию промывки при температуре 63°С. Циркулирующая жидкость на стадии промывки, становясь теплее, охлаждает топочные газы от температуры точки росы (85 С) до 82°С.
Топочные газы охлаждают водой на стадии отделения еще ниже до температуры 20-40 С, требуемой для карбо- низau и и бикарбонизации.
Из содового бойлера выводится
4. водного раствора (сырой раствор, концентрация Na.O 180 г с сернистостью 58%, соответствующей
5.4кмоль/ч и 7,4 кмоль/ч
Na: S. Для предварительной карбонизации сырого раствора расходуется 0,5х х7,4 кмоль 3,7 кмоль двуокиси углерода/ч по реакции
S+H 0+CO,,.;C03 +2NaHS.
Требуется 610 нм топочных газов/ч, когда скорость абсорбции двуокиси углерода 70%.
Необходимый бикарбонат для отделения сероводорода получается с помощь основного потока топочных газов на стадии карбонизации в соответствии с реакцией
Na.jCO,+CQ.. 2NaHCO, .
При карбонизации со скоростью абсорбции 6% абсорбируется 6,3 кмоль СОг/ч, что соответствует (2x6,3 кмоль) 12,6 кмоль бикарбоната/ч. Для карбонизации направляется со стадии отгонки 11,7 кмоль Na COj/ч и 2,2 кмоль NaHCO /ч,. благодаря чему для отделения сероводорода направляется
14,8
кмоль /ч.
NaHCO,/ч и 5,4 кмоль
Для отделения сероводорода при- Тонке в соответствии с реакцией
NaHS+NaHC03- Na,2 СО, +Е,, S необходимо по крайней мере такое количество бикарбоната натрия, которое равно количеству бисульфида натрия, т.е. 7,4 кмоль/ч. Используется избыточное количество бикарбоната, Однако для того, чтобы заставить бисульфид реагировать до сероводорода как можно более полно, при отделении сероводорода бикарбонат вдобавок к сероводороду, полученному по основной ре5 12287926
, расходуется в побочной реакцииП р н м е р 2. Процесс рсччмгерации
2NaHCO - Na2COa+C02- -H,,0,тепла осуще.стпляют аркплогично соответствующей количеству бикарбона-РУ 1, но температура точки росы то- та 4,4 кмоль/ч. Отделение сероводоро-почных газов составляет , а от- да осуществляется при 63°С путемj гонку ведут при 31°С, т.е. на 40 С ни- установления соответствующего пони-«е температуры точки росы, женного давления на стадии отгонки.Пример 3. Процесс регенерации благодаря чему необходимый для отде-тепла осуществля;от аналогично приме- ления сероводорода пар в количествеРУ 1, но температура точки росы то- 4,5 т/ч получается посредством расши-to;почных газов составляет 68 С, отгон- рения циркулирующей жидкости со ста-ку ведут при 63°С, т.е. на ниже дии промывки.температуры точки росы.
| Tappi, 56, 1973, № 9 |
