Способ переработки черного щелока Советский патент 1981 года по МПК D21C11/00 

1

Предлагаемое .изобретение относится к переработке щелоков, образующихся в качестве отхода в целлюлознобумажных производствах и содержащих большой набор-ценных продуктов, например лигнин, низкомолекулярные кислоты, щелочь, серу и другие, применяняцихся в различных химических производствах.

Известно, что в производстве целлюлозы натронным и сульфатным способами до 50% органического вещества древесины переходит в раствор, образуя так называемый черный щелок, ко торый для выделения ценных продуктов перерабатывают, например упариванием или сжигают при регенерации едкого натрия. В последнем случае ценные продукты, такие как лигнин и различные кислоты, сгорают. Образующееся тепло используют для получения пара. В других случаях, например при автоматизационном сжигании (термическое разложение черных щелоков в распыленном состоянии) обеспечивается выделение щелочи в виде карбоната и серы в виде сероводорода, а при мокром сжигании щелоков с помощью кислорода при 195°С реализуется до 80% теплотворной способности щелока.

Далее, за счет обработки отработанных черных щелоков генераторным газом обеспечивается выделение летучих продуктов.

Для выделения лигнина применяют либо обработку черного щелока дымоBHNM газами, содержащими СО2г либо минеральными кислотами,преимущественно серной кислотой, причем имеет

0 значение рН среды, от которого зависит выход лигнина. Так, лигнин осаждается не полностью при обработке дымовыми газами ( (l

15 Органические кислоты - муравьиную, уксусную, масляную, выделяют из черных щелоков путем его упари:вания до 60-65%-ного содержания сухих веществ с последующим извлечением щелочных солей кислот метиловым спиртом и осаждением примесей добавлением н-бутилового или другого жидкого спирта, этилацетата, бензола диоксана или эфира. Образующиеся

25 водный и органический слой разделяют отгоняют растворитель, а остаток обрабатывают СО2, отделяют примеси и подкисляют (для выделения свободных кислот). Выход кислот составляет 59-74% 21 .

Имеющийсяпромышленный способ пред;усматривает переработку черного щелока для выделения лигнина сернокислотным методом. Процесс ведут смешением черного щелока с серной кислотой при 70-85 С (рН среды 3-5) при перемешивании и дегазации с последующим выдерживанием (для ,коа-, гуляции) при 82-85с, отделением лигнина и промывкой его водой при

бо-9о с Сз1.

Однако в последнем случае не обеспечивается выделение летучих кислот , содержание которых в черном щелоке составляет 10-15% (на сухое Jвeщecтвo) ,

С целью рационального использования органических веществ в предлагаемом способе ведут дополнительное улавливание летучих кислот с помощью раствора щелочи,нанесенного на поверхность поглощения,расположенную на расстоянии 5-25 мм от поверхности испарения подкисленного щелока.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что суспензию отработанного черного щелок.а с осажденным серной кислотой лигнином направляют в испаритель в котором отгоняют летучие кислоты при температуре, которая ниже их точек кипения, за счет сближения поверхности испарения и поверхности поглощения (конденсации)

Для получения лигнина в виде твердого осадка целесообразно суспензию выдержать в испарителе в течение 4060 мин при 80-85°С.

Предложенный способ позволяет одновременно получать из отработанного черного щелока лигнин и летучие кислоты. По этому способу выделяют лигнин из черных щелоков варок как лиственных, так и хвойных пород.

При.получении летучих кислот не требуется упаривание щелока до высокой концентрации и за счет предотвращения разложения повышается выход летучих кислот.

Способ осуществляют в реакторе с мешалкой, снабженном вентиляцией.

Упаренный полностью или частично черный щелок (плотностью d4 1,08 1,28), сохраняющий свою температуру.

подкисляют 20-40%-ной серной кислотой до рН 3-5 (например, расход 30%-ной Н250ц при подкислении черного щелока с dif 1,282до рН 3,5 составляет 0,19 л/кг черного щелока варки осины, при плотности d 1,09 расход, соответственно, 0,07 л на 1 кг щелока варки сосны)

Далее суспензию или коллоидный раствор лигнина подают в испаритель, представляющий собой низкий бак типа плоского мыпоотделителя, который может обогреваться снизу и с боков горячей водой для поддержания температуры 80-85 С. Бак закрывают крышкой с вложенной в нее пористой прокладкой, например .тканью (синтетика), смоченной щелочным раствором, например NaOH, Са(ОН), так, чтобы расстояние от прокладки до поверхности суспензии было минимальныгд (5-25 мм) .

Суспензию выдерживают в иваарителе 40-60 мин при 80-85°С. И этих условиях обеспечивается лучшая коаг .ляция осаждаемого кислотой лигнина и отделение солей килот. Затем осажденный лигнин отфильтровывают и промывают (или центрифугируют), и, если требуется отправлять его как товарный продукт сушат. Соли летучих кислот смывают с прокладки небольшим количеством воды и, если требуется, их разлагают серной кислотой и разгоняют или этерифицируют.

j

Пример 1. Производственный черный щелок от сульфатных варок . целлюлозы из неокоренной осиновой древесины с относительной плотностью dlf 1,272 (45,7% сухого вещества, в том числе 32% золы) подкисляют до рН 3,5 30%-ной H2S04f вьвдерживают 10 мин при температуре реакции (для удаления ).. и помещают в испаЕ итель, закрытый крышкой с пористойпрокладкой, смоченной раствором 1 и. NaOH на 40 мин при 80-85°С.

Полувоенные продукты и их выход приведены в табл.1.

Таблица 1

5887766

Продолжение табл. 1

В среднем получают 63 кг органических кислот и 95 кг лигнина из 1 т упаренного черного щелока (от. варок лиственной древесины). Пример 2. Черный щелок после варки целлюлозы из сосновой древесин.ы с относительной плотИз. неупаренного черного щелока (хвойные породы) получают в среднем 22 кг органических кислот и до 60 кг лигнина на 1 т щелока, или до 66 кг кислот и 180 кг лигнина на 1 т целЛюлоэы.

По предлагаемому способу получают летучих кислот больше на 2025%, чем их содержится в исходном черном щелоке. Это объясняется превращением части молочной кислоты щелока в муравьиную под действием серной кислоты.

Формула изобретения

Способ переработки ч.ерного щелок путем подкисления его, например.

Таблица

серной кислотой до рН 3-5 при перемешивании, дегазации и нагревании до с последующим выдерживанием при этой температуре до полной

коагуляции лигнина, отделением его ипромыванием нагретой до бО-вО- С водой, отличающийся тем, что, с целью рационального использования органической части черного щертока, в процессе коагуляции лигнина

ведут дополнительное улавливание летучих кислот с помсицью раствора щелочи, нанесенного на поверхность поглощения, расположенную на расстоянии 5-25 мм от поверхности испарения

подкисленного щелока. ностью d 1,09 (17,7% сухих веществ, в том числе 32% золы) подкисляют до рН 3,5 и обрабатывают по примеру 1. Полученные продукты и их выхода показаны в табл.2. З- -. . . г . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Непенин Ю.Н. технология целлюлозы, 1963, с. 623-635. г 2. Патент США 2.750.413, кл. 163-16, 1956. 3. Авторское свидетельство СССР Е 173119, кл. О 21 С 11/00, 1964.