Способ получения сульфатной целлюлозы Советский патент 1993 года по МПК D21C3/02 

Изобретение относится к способам получения волокнистых полуфабрикатов и можетбыть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для производства целлюлозы в варочных аппаратах периодического действия.

В целях интенсификации варочного процесса, упрощения оборудования для регенерации тепла горячего черного щелока и сокращения расхода пара на варку целлюлозы предлагается способ варки сульфатной целлюлрзы, отличающийся тем, что предварительную обработку щепы проводят горячим черным щелоком при температуре 130-145°С в течение 10-30 мин, вытесненным после варки щелоком промывной установки в варочный котел, заполненный щепой, либо в бак-аккумулятор, а процесс вытеснения проводят путем подачи черного щелока с промывной установки одновременно в верхнюю и нижнюю части котла с отбором вытесняемого щелока через циркуляционные сита, расположенные в средней части котла.

Предварительная обработка щепы горячим черным щелоком позволяет сократить расход пара на варку целлюлозы за счет исключения потерь тепла теплоотдачей баков-аккумуляторов и теплообменного оборудования и сократить продолжительность самого процесса обработки щепы вследствие высокой начальной температуры и давления, устанавливающихся в котле. Предложенная схема вытеснения щелоков также способствует интенсификации варочного процесса за счет изменения участков ввода щелоков на вытеснение и большей площади циркуляционных сит, через котоел С

со

СА) 00

Јь 00 xj

СО

рые отбирается вытесняемый щелок. Данная схема в отличие от известного способа позволяет регулировать гидромодуль варки с целью сокращения расхода пара на нагрев содержимого котла до конечной температуры варочного процесса. Отбор горячего черного щелока через циркуляционные сита, кроме сокращения продолжительности вытеснения, сопровождается его очисткой от взвешенных веществ при прохождении через фильтрующий слой целлюлозы, образующейся на циркуляционных ситах.

Использование на стадии предварительной обработки щепы горячего черного щелока и схема вытеснения щелоков из варочного котла позволяют упростить узел регенерации тепла горячего черного щелока. В известном способе тепло горячего черного щелока используется на нагрев варочного щелока и воды, при этом черный щелок охлаждается от 150-160°С до 85-90°С. В предлагаемом способе горячий черный щелок используется для обработки щепы перед варкой, а утилизация подвергается тепло отбираемого после предварительной обработки щепы щелока с температурой 130-145°С, при охлаждении которого до 85- 90°С потребная поверхность теплообмена сократится, очевидно, в сравнении с известным способом примерно в два раза. Предлагаемый способ позволяет вытеснять горячий черный щелок после варки непосредственно в варочный котел, заполненный щепой, или в отдельный бак-аккумулятор, в то время как для реализации известного способа требуется, как минимум, два бака- аккумулятора, работающих под давлением.

Способ может быть реализован следующим образом.

Варочный котел загружается щепой и после окончания загрузки герметически закрывается. В другой варочный котел, где процесс варки уже завершен, насосом высокого давления подается промывной щелок (с промывных станций) с температурой 75-85°С, причем щелок в котел поступает в верхнюю и нижнюю его части. Одновременно через циркуляционные сита из варочного котла отбирается горячий черный щелок с температурой 160-175°С и направляется непосредственно в загруженный щепой котел. Процесс вытеснения горячего черного щелока из варочного котла со сваренной целлюлозной массой осуществляется до достижения в нем температуры 90-98°С. При этой температуре производят разгрузку содержимого котла, Горячий черный щелок, поступивший в варочный котел со щепой, используется для предварительного обработки щепы и обеспечивает температуру обработки 130-145°С. Общее время обработки щепы составляет 10-30 мин, после чего черный щелок отбирают для регенерации остаточного тепла и транспортировки в от- 5 делы регенерации химикатов, а в варочный котел заливается белый щелок и осуществляется варочный процесс путем подогрева содержимого котла до температуры варки и выдержки его при этой температуре до ис0 течения заданного времени. По окончании варочного процесса в котел подается промывной щелок, вытесняющий горячий черный щелок в загруженный щепой котел, и цикл повторяется.

5 Пример1. Обработку щепы осуществляют горячим черным щелоком путем вытеснения его из варочного котла периодического действия емкостью 140 м3 со сваренной целлюлозной массой щелоком

0 промывной установки с температурой 70- 80°С. Промывной щелок подавался насосом высокого давления в верхнюю и нижнюю части котла. Отбор горячего черного щелока с температурой 160-175°С производили че5 рез циркуляционные сита в загруженный щепой котел. Процесс вытеснения проводили до достижения в варочном котле с целлю- лозной массой температуры 95-98°С. Время вытеснения (продолжительность об0 работки щепы) и температура предварительной обработки щепы приведены в табл.1.

Из данных табл.1, следует, что использование на стадии предварительной обра5 ботки щепы горячего черного щелока позволяет проводить процесс обработки щепы при температуре 130-145°С втечение 10-30 мин, причем время обработки щепы менее 10 мин лимитируется физическими

0 возможностями оборудования, а температура обработки выше 145°С ограничивается теплосодержанием горячего черного щелока и без дополнительного подогрева котла недостижима. Кроме этого, повышение тем5 пературы предварительной обработки щепы выше 145°С создает предпосылки к быстрому расходованию активной щелочи черного щелока, к снижению рН варочного раствора и к возможной конденсации фраг0 ментов лигнина с ограничением его способности к растворению в процессе варки целлюлозы. Теплосодержание горячего черного щелока ограничивает и нижний предел температур предварительной обработки

5 щепы, не позволяя ей опускаться ниже 130°С.

П р и м е р 2. Варку сульфатной целлюлозы проводили по известному и предлагаемому способам с расходом щелочи на

варку 11-12% к массе а.с. древесины и при

конечной температуре варки 175°С. По известному способу предварительную обра- ббтку щепы проводили теплым черным щелоком, а по предлагаемому способу щепа обрабатывалась горячим черным щелоком в последовательности и при условиях, опи- в примере 1. В табл.2 представлены данные по изменению физико-механиче- Ыих показателей целлюлозы в зависимости oil условий предварительной обработки щепы.

Данные таблицы 2 показывают, что использование для обработки щепы горячего черного щелока при температуре 120-145°С позволяет сократить продолжительность обработки до 10 мин, увеличение времени предварительной обработки щепы перед варкой горячим черным щелоком до 30 мин практически не влияет на физико-механиче- сцие показатели целлюлозы. Варьирование времени обработки может быть обусловлено технологическими причинами, однако оптимальной продолжительностью можно считать 10-30 мин.

П р и м е р 3. Варку сульфатной целлюлозы осуществляли по известному и предлагаемому способу в варочных котлах периодического действия с вытеснением горячего черного щелока после окончания варочного процесса по известному способу - чфрез верхнюю часть варочного котла с подачей промывного щелока в нижнюю его часть, по предлагаемому способу - через циркуляционные сита, расположенные в сфедней части котла, с подачей промывного щелока в нижнюю и верхнюю части варочного котла. Сопоставление степени очистки черного щелока от взвешенных веществ в зависимости от способа вытеснения щелоком представлено в табл.3.

Данные таблицы 3 позволяют сделать вывод, что использование вытеснения горячего черного щелока по предлагаемому способу позволяет сократить содержание взвешенных веществ в вытесняемом щелоке до 30-50 млг/л. Незначительное содержание взвешенных веществ в вытесненном Щелоке не требует его дополнительной очистки перед поступлением в систему регенерации химикатов.

На основании примеров 1-3 составлен общий баланс оборотов варочного котла для известного и предлагаемого способов, а также показан относительный расход пара

на варку целлюлозы для сравниваемых способов (табл.4).

Таким образом, использование предлагаемого способа получения сульфатной целлюлозы с предварительной обработкой

щепы горячим черным щелоком при температуре 130-145°С в течение 10-30 мин и схемы вытеснения горячего черного щелока после варки путем подачи вытесняемого щелока в верхнюю и нижнюю части варочного

котла с отбором вытесняемого щелока через циркуляционные сита непосредственно в варочный котел, заполненный щепой, либо в бак-аккумулятор позволяет по сравнению с известным способом сократить продолжительность варочного процесса на 20%, снизить расход пара на варку на 15%, упростить систему регенерации тепла горячего черного щелока и снизить содержание в нем количества взвешенных веществ до уровня,

исключающего необходимость дополнительной очистки щелока перед поступлением в систему регенерации химикатов. Формула изобретения

1. Способ получения сульфатной целлюлозы в варочных аппаратах периодического действия путем предварительной обработки растительного сырья черным щелоком, щелочной варки, вытеснения горячего черного щелока и удаления охлажденной целлюлозной суспензии из варочного котла, о т- личающийся тем, что предварительную обработку растительного сырья проводят горячим черным щелоком при температуре 130-145°С в течение 10-30 мин, а вытеснение горячего черного щелока после окончания варки осуществляют путем подачи черного щелока с промывной установки в верхнюю и нижнюю части варочного котла с отбором вытесняемого черного щелока через циркуляционные сита.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что отбор вытесняемого черного щелока осуществляют в варочный котел, заполненный растительным сырьем, и в бак-аккумулятор, работающий под давлением.

Таблица 1

Использование: получение сульфатной целлюлозы. Сущность изобретения: предварительную обработку растительного сырья проводят горячим черным щелоком при 130-145°С в течение 10-30 мин, а вытеснение горячего черного щелока после окончания варки осуществляют путем подачи черного щелока с промывной установки в верхнюю и нижнюю части варочного котла и отбором вытесняемого черного щелока через циркуляционные сита. 1 з.п. ф-лы.

Т а б л и ц а 2

Показатели

Известный способ

Оборот варочного котла,

мин 1. Загрузка щепы

Общее время

Относительный расход па- .ра на варку, %

1838487

10 Таблица 3

Таблица 4

Предлагаемый способ

40

10

20

30

40

20

20

15

195

85