Способ регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы Советский патент 1986 года по МПК D21C11/12 

концентрирование острым перегретым паром низкого давления в аппарат- концентратор 2, полученный в виде порошка щелок смешивают в смесителе 3 с оксидом железа и подают на сжигание в питательный бункер 4 печи 5 кипящего слоя (КС) с образованием феррита натрия. Дымовые газы из печи 5 направляют в горячий циклон 6 и затем подвергают теплообмену в паровом котле-утилизаторе 7, снабженном двумя пароперегревателями. Пароперегреватель 8 используют для

Изобретение относится к технологии целлюлозно-бумажного производста и может быть использовано для регенерации химикатов от натронной варки целлюлозы.5

Цель- изобретения - повышение степени регенерации тепла и химикатов.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

Отработанный щелок от натронной О варки целлюлозы упаривают на выпар- ной станции.до концентрации 55% сухих веществ. Из бака 1 упаренный щелок подают на концентрирование острым перегретым паром низкого дав- 5 ления в аппарат-концентратор 2, в Котором щелок концентрируют до концентрации 80-90% сухих веществ. Полученный в виде порошка концентрированный щелок смешивают в смесителе 20 3 с оксидом железа. Смешение предпочтительно вести с добавлением свежего гематитового концентрата для восполнения потерь oKci-ща железа. Полученную смесь подают на.сжигание в пи-25 тательньй бункер 4 печи 5 кипящего слоя (КС) с образованием феррита натрия. Дымовые газы из печи 5 направляют в горячий циклон 6 для очистки от взвешенных частиц и затем подвер- 30 гают теплообмену в паровом котле-ути лизаторе 7, снабженном двумя пароперегревателями. Пароперегреватель 8 используют для получения пара низкого давления, поступающего в аппарат- 35 концентратор 2, пароперегреватель 9 - для получения пара высокого- давления.

получения пара низкого давления, поступающего в аппарат-концентратор 2, пароперегреватель 9 - для получения пара высокого давления, который используют на энергетические нужды. Дымовые газы из котла-утилизатора 7 подают в цепь КС 18, затем на выходе из печи очищают и удаляют в атмосферу. Сушку регенерированного оксида железа осуществляют в печи КС 18 дымовыми газами от сжигания черного щелока, 1 табл., 1 ил.

I

Пар высокого давления используют на энергетические нужды. Затем дымовые газы проходят водяной экономайзер 10 и покидают котел-утилизатор 7.

Гидролиз феррита натрия ведут в гидролизаторе 11. Затем продукт гидролиза подают в промежуточньй бак 12, снабженный метальным устройством для создания буферного запаса.

Разделение продукта гидролиза на гидроксид натрия и оксид железа осуществляют в две ступени. Первую ступень проводят в аппарате 13 до концентрации гидроксида натрия 60- 100 г/л в ед. и степени каусти- зации 97%. Отделенный в аппарате 13 гидроксид натрия поступает в бак 14 и далее на варку.

Оксид железа из аппарата 13 поступает в промежуточную мешалку 15, куда подают горячую воду, и затем на вторую ступень разделения. Вторую ступень разделения проводят в аппарате 16 до концентрации гидроксида натрия 7-25 г/л в ед. Na,0, который подают на гидролиз феррита натрия в гидролизатор 11.

Отделенный в аппарате 16 оксид железа подают в бункер 17 и подвергают сушке в печи 18 КС. Дымовые газы из котла-утилизатора 7 дымососом 19 подают в печь 18 КС, затем на выходе из печи очищают в последовательно работающих циклонах 20 и в , мокром скруббере 21 и удаляют в атмосферу.

Оксид железа после сушки в печи 18 КС направляют в бункер 22 для создания буферного запаса, затем - в смеситель 3.

Пример 1. Регенерации подвергают отработанный щелок от натронной варки целлюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой ан- трахинона с выходом 45-55%.

Основные технологические парамет- ют аналогично примеру 1, но регенеI

ры процесса регенерации в расчете н 1 т целлюлозы (воздушно-сухой) приведены в таблице.

Щелок после выпарной станции с концентрацией сухих веществ 55% концентрируют острым перегретым паром низкого давления (1 МПа) и температурой 220°С до содержания сухих веществ 80%, смешивают с регенерированным оксидом железа и свежим гема- титовым концентратом, добавляемым для восполнения потерь при соотношении ,.Oj 0,58:1 (что соответствует соотношению Na COj:Fe О 1:1), смесь в виде порошка сжигают в кипящем слое при 900-1100 С. Полученный феррит натрия, представляющий собой легкосыпучий гранулированный продукт с зквивалентным диаметром частиц 0,153 мм, гидролизуют при слабым белым щелоком концентрацией 20-25 г/л Na О от второй ступени разделения. Полученньш продукт, состоящий из оксида железа и гидрок- сида натрия, разделяют в две ступени на первой из которых получают крепкий белый щелок, идущий на варку,концентрацией 100 г/л NagO и степенью каустизации 97%, а на второй после предварительного смешения с горячей водой в количестве, равном объему белого крепкого щелока, идущего на варку (гидромодуль варки соответствует 3,5), и последующего разделения получают раствор слабого белого щелока концентрацией 20-25 г/л Na О, идущий на гидролиз феррита натрия.

Отделенный оксид железа сухостью 60% подают на высушивание в кипящем слое отходящими дымовыми газами от сжигания черного щелока, прошедшими котел-утилизатор. Высушенный регенерированный оксид железа поступает на смешение с черным щелоком и далее на сжигание в кипящем слое. Степень регенерации оксида железа составляет 99%, степень регенерации щелочи в кругообороте 97%.

Объем перегретого пара с котла- утилизатора давлением 1 МПа и температурой перегрева 220°С составляет 0,7-1,0 т/т целлюлозы, съем пара высокого давления (4 МПа) и температурой перегрева 450°С 4,9-5,0 т/т целлюлозы, общий съем пара 5,6- 6,0 т/т целлюлозы.

П р и м е р 2. Способ осуществля15

20

25

355

0

5

0

рации подвергают щелок от варки полуцеллюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 60-75%.

Основные технологические параметры процесса регенерации в расчете на 1 т воздушно-сухой полуцеллюлозы приведены в таблице.

Щелок после выпарной станции с Концентрацией сухих веществ 55% концентрируют паром низкого давления до содержания сухих веществ 80%, смешивают с регенерированным оксидом железа и свежим гематитовым концё нтра- том при том же молярном соотношении ,ОзИ сжигают в кипящем слое при 900-1100°С. Феррит натрия гидролизуют при 100° С схАбым белым щелоком концентрацией 7-10 г/л Na О. Разделение полученной суспензии оксида железа и гидроксида натрия также проводят в .две ступени. На первой ступени получают крепкий бельм щелок на варку с концентрацией активной щелочи 60 г/л Na20 и степенью каустизации 97%, на второй - слабый белый щелок, идущий в гидролизатор, концентрацией 7-10 г/л Na,0.После отделения регенерированный оксид железа сухостью 60%. поступает на высушивание отходящими дымовыми газами в кипящем слое, смешивается с черным щелоком и подается на сжигание в кипящем слое. Степень регенерации оксида железа 99%, степень регенерации щелочи в кругообороте 97%.

Съем перегретого пара низкого давления составляет 0,3-0,5 т/т целлюлозы, съем пара высокого давления 2,1-2,6 т/т целлюлозы, общий съем пара 2,4-3,1 т/т целлюлозы.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1.-Регенерации подвергают щелок от на.тронной варки целлюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 45-55%. Щелок с выпарной станции с концентрацией сухих веществ

55% концентрируют в концентраторе паром низкого давления до содержания сухих веществ 90%. Основные технологические параметры процесса регенерации такие же, как в примере 1,кроме паросъема с котла-утилизатора. В связи с тем, что на сжигание поступает более концентрированный черный щелок, увеличивается теплотехнический КПД установки с 0,7 до 0,8. Соответственно, меняется паросъем с котла- утилизатора: съем пара низкого давления 1 Ша и температурой перегрева составляет 0,65-0,36 т/т целлюлозы, а высокого давления (4 МПа) и температурой перегреза 450°С 5,5-4,7 т/т целлюлозы, общий съем .пара составляет 6,7-5,1 т/т целлюлозы.

П р и м е р 4. Способ осуществляют аналогично примеру 2, Регенерации подвергают щелок от натронной варки полуцеллюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахшюна с выходом 60-75%. Щелок после выпарной станции с концентрацией сухих вещест 55% концентрируют в концентраторе паром низкого давления до содержания сухих веществ 90%. Основные технологические параметры процесса регенерации такие же, как и примере 2, кроме паросъема с котла-утилизатора.Поскольку на сжигание поступает черный щелок с концентрацией сухих веществ 90%, увеличивается и теплотехнический КГЩ установки с 0,7 до 0,8. Соответственно, меняется и паросъем с котла-уТилизатора: съем пара низкого давления 0,7-0,4 т/т целлюхюзы, съем пара высокого давления 3,0- 2,7 т/т целлюлозы, общий съем пара 3,7-3,1 т/т целлюлозы.

Таким образом, из пршзеде1П1ых примеров видно, что увеличение содержа- ,кия Сухих веществ в черном щелоке, поступающем на сжигание, увеличивает теплотехнически КПД установки, соответственно, увеличивается и сЪем пара с котла-утилизатора Уменьшение содержания сухих веществ в черном щелоке ниже 80% значительно уменьшает съем пара, увеличение содержания Сухих веществ в черном Е(елоке выше 90% по предлагаемому способу достичь затруднительно, так как для сушки используют водяной пар.

Белый щелок концентрацией 60 г/л в eд.Na| J O Предназначается для варки

5

0

5

0

5

0

5

0

5

целлюлозы. В случае варки полуцел- люлозы из свежесрубленной древесины при обычном гидромодуле в варочном аппарате 3,0-3,5 при понижении концентрации ниже указанной невозможно обеспечить необходимьй расход активной щелочи на варку.

Бельш щелок концентрацией 100 г/л в ед. предназначается для варки целлюлозы. Повышение его концентрации выше указанного значения не имеет смысла, так как при обычном гидромодуле в варочном аппарате будет обеспечиваться необходимьй расход активной щелочи на варку целлюлозы даже при варке свежесрубленной древесины.

Концентрация слабого белого.щелока за.висит от степени сгущения осадка оксида железа при его обезвоживании как в процессе отделения крепкого белого щелока, так и после промьшки. а также от концентрации крепкого белого щелока и расхода оксида железа на регенерацию (регенерированного и свежего с гематитовым концентратом) .

При концентрации осадка оксида железа после обезвоживания 60% сухого вещества и при концентрации крепкого белого щелока 100 г/л в ед. концентрация слабого белого щелока может колебаться в пределах, указанных в примере 1, т.е. 20-25 г/л . В случае сгущения осадка до |более высокой концентрации сухого вещества концентрация слабого белого щелока при прочих равных условиях понижается. При этом более низкое значение (20 г/л) относится к случаю варки целлюлозы с выходом 45%. Более низкая концентрация слабого белого щелока, указанная в примере 2 (7-10 г/л Na О), относится к случаю , варки полуцеллюлозы.

Как в идно из представленных примеров, предлагаемьй способ регенерации отработанного щелока от натрон ной варки целлюлозы позволяет достичь высокую степень каустизации белого щелока (97%), регенерации щелочи (97%) и регенерации оксида железа (99%), т.е. способ значительно эффективнее, чем известньй,где степень каустизации белого щелока 94%, а степень регенерации оксида железа 95%. Кроме того, в связи с тем, что в известном способе сжигается щелок с низким содержанием сухих веществ (55%), теплотехнический КПД парового котла значительно ниже и даже при утилизации тепла паросъем с котла-утилизатора будет.низким.

Использование предлагаемого способа регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы обеспечивает по сравнению с известными выпарку концентрированного отработанного щелока до содержания сухих веществ 80-90% острым перегретьм паром низкого давления, полученного в паровом котле за счет утилизации тепла отходящих дымовых газов от сжигания черного щелока в кипящем слое. Сжигание черного щелока со сверхвысокой концентрацией увеличивает теплотехнический КПД установки и, следовательно, увеличивает съем пара с котла-утилизатора.Причем обеспечиваются полная утилизация тепла отходящих дымовых г.азов от сжигания. чёрного щелока в печи кипящего слоя, при этом, кроме пара низкого давления, вырабатьшается пар для энергетических нужд и подогревается питательная вода для котла-утилизатора, сушка регенерированного оксида железа в кипящем слое дымовыми газами от сжигания черного щелока, прошедшими паровой котел-утилизатор, высокая степень каутизации белого щелока (97%), регенерации щелочи в кругообороте (97%) и регенерации оксида железа (99%).

Расход активной щелочи на варку, кг Na,0/T

Концентрация активной щелочи в белом щелоке, г/л

Степень каустизации, %

Концентрация щелока после выпар- , ной станции,%

5

IS

20

25

30

35

Ф

8 обр

ормула изобретения

Способ регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы, включающий упаривание отработанного щелока, смешение упаренного щелока С оксидом железа, сжигание полученной смеси в кипящем слое с образованием феррита натрия, гидролиз феррита нат- крия,разделение продукта гидролиза на оксид железа и гидроксид натрия и возврат оксида железа на смешение с упаренным щелоком, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения степени регенерации тепла и хи- микaf oв, перед смешением с оксидом железа упаренный щелок концентрируют. острым перегретым паром до содержания сухих веществ 80-90%, после сжигания тепло образовавшихся дымовых газов подвергают теплообмену с получением пара низкого и высокого давления, после чего пар низкого давления подают на стадию концентрирования упаренного щелока, а разделение продукта гидролиза проводят в две ступени, первую из которых осуществляют до концентрации гидрок- сида натрия 60-100 г/л в ед. На„0 и степени каустизации 97% с удалением гидроксида натрия указанной концентрации, а вторую - до концентрации гидроксида натрия 7-25 г/л в ед. , после чего гидроксид натрия подают на гидролиз феррита натрия, а оксид железа подвергают сушке в кипящем слое дымовыми газами от сжигания упаренного щелока.

140-200

60

97

55

Концентрация щелока после концен- тратора,%

Количество сухих веществ в черном

щелоке, поступающем на слсиганиеуКГ/т

Количество Na О в суком остатке

черного щелока, кг/т

Степень регенерации щелочи в

кругообороте,%

Количество Na О со свежей водой,

добавляемой для возмещения потерь

щелочи и кругообороте, кг/т

Количество , , поступйюа его на реакцию автокаустизации (при молярном соотношении ° 0,58:1), кг/т .

Степень регенерации ,

Количество со с}зежим гёматитовым концентратом, добавляемым для

восполнения потерь, кг/т

Концентрация слабого белого щелока

поступающего в гидролизатор, г/л Na

Съем перегретого пара давлением 1 Ш

и температурой перегрева 220 Cs т/т

Съем перегретого пара давлением 4 Ш

и температурой перегрева 450°С5 т/т

Общий съем пара, т/т

Теплотехнический КГЩ парового

котла

С эставитель А, Моносов Редактор Б. Петращ Техред А.Кравчук . Корректор с. Шекмар

Заказ 6808/23 Тираж 355Подписное

ВНИЖШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений л открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1278372

10 Продолжение таблицы

80

460-820

135-195

97

4-6

600-850 . 99

6-9 7-10 0,5-0,3

2,6-2,1

3,1-2,4

0,7

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промьшшенности, в частности к способу регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы, и позволяет повысить степень регенерации тепла и химикатов. Отработанный щелок от натронной варки целлюлозы упаривают до концентрации 5% сухих веществ и подают на VejOMbfi/ щело е/з Sb/ларного ofrrffeteHun увторичный на OTJff iju/a 11/ /fa fjoaosffee nt/mcr/T e/rinvoi 6offi, глобыа mfJiieff/TTpam й - {222ЙЙ2д 7 Т PezeHSfn/poSo HAri;/ t,Oj Cl Пар Высокого SoS toiua i (Л с tss 00 00 «ч Ivd