Способ регенерации отработанных сульфитных щелоков на магниевом основании производства целлюлозы Советский патент 1979 года по МПК D21C11/02 

сжигают, а другую часть активируют химическим способом или водяным паром с получением активного угля и SO, В фильтрат с остаточным содержани органических веществ в единицах ХПК г/л добавляют гидроокись кальция до рН 10,6 4 10,9. При этом выпадает в осадок гидроокись, магния. Ее отфильтровывают. Объем фильтрата увели чивается, а его ХПК составляет 4,8 г/л. Фильтрат обрабатывают полученным активным углем, что снижает ХПК до 2,8 г/л, Далее в фильтрат добавляют Новую порцию гидроокиси каль ция и с помощью этой операции выделяют еще часть гидроокиси магния. Из полученных гидроокиси и SOj го товят раствор бисульфита, при этом остаточная часть гидрата окиси кальция переводится в сульфит кальция и выпадает в осадок. Степень регенерации -окиси магния по этому способу 75% 4 . Недостатками этого способа являют ся низкая степень регенерации химика тов, высокий уровень загрязнения остаточной воды, наличие многих операций фильтрования, нербходимость использования дополнительных химикатов и их регенерации, низкое качест во активного угля, необходимость обрабатывать под давлением при повышенной температуре большие объемы щелока. Ближайшим аналогом настоящего изобретения является способ, соглас которому Щелок в тонкораспыленном состоянии сжигают, из полученных то; пЬчйБк газов удаляют золу, содержащую МдО. Золу промывают и обрабатывают водой. Полученную при этом сус пензию Мд(ОН) и охлажденный топочный газ подают в адсорбционную уста новку дЛя приготовления бисульфитны варочных растворов 15. . Недостатками этого способа являюте я уничтожение органических вещес щелока,: необходимость гидратации твердой фазы (окиси магния) от сжиг ния щелока, повышенное содержание сульфат-ионов в регенерированном растворе бисульфита магния, а также необходимость очень точного регулир вания подачивоздуха в реактор для сжигания щелока и его распределения в зоне горения, необходимость контр ля за образованием осадков на повер ностях адсорбционного оборудования. Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса за счет увеличения степени регенерации химикатов, утилизации органических веществ щелока и упрощения процесса ре-генерации. Указанная цель ftocTHraeTcя тем, -что в способе регенерации, включаю.щем термическую обработку {делока пр бОО-ЮСО С с образованием твердой фазы и. последующую обработку твердои фазы водным раствором сернистой кислоты с получением раствора бисульфита магния, согласно изобретению термическую обработку ведут в условиях пиролиза до образованйя твердой фазы в виде углеродного остатка, содержащего окись магния.. Углеродный остат.ок после обработки раствором сернистой кислоты дополнительно активируют. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Отработанный, сульфитный щелок на магниевом основании упаривают до конентрации твердых веществ 40-70%. Упаренный щелок подвергают пиролизу с образованием твердой фазы, представляющей. собой углеродный остаток .вномернО распределенной по объему окисью магния. Пиролиз может проводиться какпри недостатке кислорода, для полного сжигания органических веществ, так., и без доступа окислителя в зону пи- . ролиза. В процессе пиролиза сера из щелока переходит в газовую .фазу в виде S02, и других соединений. Этот газ дожигают, при этом из образуется SOg. Из углеродного остатка готовят водную суспензию или , суспензию в растворе сернистой кислоты .с содержанием в ней твердой 3-15%. Этой суспензией адсорбируют газообразную SOgЛ полученную, например, на стадии пиролиза.щелока. Температура..суспензии 10-65с, Через 30-120 Мин суспензию разделяют на жидкую и твердую фазы.- Получают ка.чественный раствор бисульфита магния, пригодный для варки целлюлозы, и активный уголь, пригодный для очистки сточных вод, содержащих различные загрязнения. . Обработку углеродного остатка в виде гранул размером, например, 0,5-0,8 мм можно проводить в колонке, в которой через насадку1из этих гранул пропускается раствор сернистой кислоты. Расход SO при получений раствора бисульфита магния составляет 1-2,5 г на 1 г углеродного остатка. Углеродный материал после стадии обработки твердой фазы раствором сернистой кислоты можно дополнительно активировать, например, каким-либо известнь л способом. Пример 1, Отработанный сульфитный щелок на магниевом основании упарили до 55%-ной концентрации твердых веществ. Его пиролизовали при 640°С без доступа кислорода. Получили углеродный остаток с общей зольностью 37% и содержанием МдО 28%.ВыхОд пиролизного углеродного остатка составил 42% по отношению к весу сухих веществ исходного щелока.Из 5 г углеродного остатка с размером частиц 2,0-3,0 мм приготовили 100 мл водной суспензии. Через суспензию при перемешивании в течение 60 мин пропускали газообразную SO2 со скорое- 5 тью 32 . Температура суспензии . Получили около 100 мл раствора бисульфита магния со следующими характеристиками: содержание общей серы(в единицах; SO) - 6,85 г,суль- Q фатнойсеры - 0,22 г, тиосульфатной серы - 0,015 г, основания в пересчете на МдО - 1,32 г. Переглло в раствор МдО - 95%.

Характеристики угля: зольность - , 10%, сорбционная активность по метиленовому голубому - 20%, по йоду 58%, по фенолу при адсорбции в течение 1 ч из водного раствора с содерэсанием фенола 1 г/л - 18 мг/г угля. Степень регенерации серы составляет 20 8-99%. Дополнительная активация приводит к резкому повышению качества угля..

Пример 2., Углеродный остаток получили пиролизом щелока по -25 примеру 1 при 950°С без доступа кислорода. Характеристики его практически соответствовали характеристикам остатка по примеру 1, Приготовили 100 мл водной суспензии с концент- 30 рацией твердой фазы 10%. Через суспензию при перемешивании пропускали в течение 60 мин газообразную SO. со скоростью 30 см /мин.

Характеристики раствора:. рН -4,0 35 содержание общей серы - 4,73 г, сульфатной серы - 0,22 г, тиосульфатной серы - 0,018 г, МдО -1,57 г, степень перевода .МдО в раствор - 56%,

Пример 3. Углеродный оста- л тои получили при . Суспензию (100 мл) приготовили из 5 г остатка с размером частиц 2,0-3,00 мм. Температура суспензии 20С. Время обработки 60 мин. В суспензию с равной . скоростью подавались SOj и воздух. Всего подано в суспензию 2500 . Характеристики полученного раствора: рН - 3,5, общее содержание серы - 3,42 г, содержание сульфатной серы - 0,112 г, тиосульфатной се- 50 ры - 0,07 г, МдО - 1,24 г. Степень перевода МдО:в раствор - 88%.

Пример 4. Углеродный остаток получили при 75О с. Суспензию (100 мл) приготовили из 5 г частиц 55 углеродного остатка с размером частиц 2,0-3,0 мм. Температура суспензии 22с. Скорость подачи SOj около 30 CMVMHH. После 60 мин получен раствор со следукяцими характеристи- 60 ками: рН - 2,2, общее содержание серы (в единицах S02) - 4,8 г, содержание сульфатной серы - 0,12 , МдО - 1,3-2 г. Затем в этот раствор добавили 2 г углеродного остатка, 65

а подачу SO. прекратили. Суспензия в замкнутом объеме перемешиваласьв течение 30 мин. Характеристика полученного раствора: рН - 3,3, общее содержание серы (в единицах SO;j) 5,216 г (количество серы увеличило за счет поглощения из газойого объема реактора) , содержание сульфатно серы - 0,224 , МдО 1,725 г.

Таким образом, использование прелагаемого способа регенерации отработанно17р сульфитного щелока на магниевом основании обеспечивает по сравнению с существукнцйми способами следующие преимущества:

а)позволяет увеличить степень регенерации химикатов в виде раствора бисульфита магния по сере до 98 и окиси магния до 95%,

б)Создает возможность утилизирова,ть органические вещества щелока в виде активного угля. При выходе активного угля, равном 22-15% по отношению к массе органических веществ щелока, активность составляет по йоду 85-110%, по метиленовому голубому - 60-100%.

в)По настоящему изобретению процесс регенерации является более простым при получений бисульфитного раствора высокого качества с заданными характеристиками: рН, содержанием общей и связанной серы, основания../ .

Регулирование этих параметров в широком диапазоне в непрерывном .. процессе получения раствора можно легко осуществлять путем изменения скорости подачи SOj, углеродного остатка, свежей воды;. времени обработки остатка при обеспечении достаточно высокой степени извлечения окиси магния из твердой фазы (до 90-95%),

Важным обстоятельством является также то, что при термической обработке щелока в условиях недостатка кислорода для полного сжигания и особенно без доступа кислорода можно получить концентрированный по SOj газ (пиролизный газ дожигается, причем степень.перевода серы из щелока в газовую фазу составляет 98%), по существу не с-одерокащий кислорода и других вредных примесей.

Кроме того, существенным является то, что при пиролизе щелока значителrio снижается содержание сульфата магния в твердой фазе. Это упрощает процесс абсорбции S02 из газовой фазы, дает возможность значительно уменьшить размеры абсорбционного оборудования.

Процесс регенерации по данному способу упрощается также за счет того, что в нем исключена операция гидратации полученной при тёрШческой обработке твердой фазы. Дл.я сопоставления ниже приведены некоторые данные по термическому способу регенерации, основанному на прлном сжигании органических веществ щелока. Раствор бисульфита магния, при- готовленный из регенерированной окиси магния содержит: серы обшей 3,5-5,0% при рН 4,7-5,0 сульфатной серы (в единицах SOj) - 0,4-0,6%, тиосульфатной серы - . Эти результаты получены при содержании кислорода в гаэге, поступающем на абсорбцию 4-6%. При концентрации кислорода в газе, содержащем 8,0-9,0 %, содержание сульфатной серы в растворе достигает 0,9-1,0%. При содержании кислорода 2,0-3,0 содёржаниё сульфатной серн Снижается дО 0,2-0,3%, однако количество тиосуль фатной серы возрастает до 0,2% и вследствие присутствия в газо вой фазе сероводорода, образующегос в зоне сзшганий щелока, если избыто кислорода сверх теоретически необхо димого Для norifJdro сжиганйя щелока ниже определе иного Йр1едела. Стёпе нь улавливания серы составляет 92-95%, окиси магния 90-95i, однако в эти цифры входатталжё количество серы и окиси магния. Содержащиеся в , представлягацём .собой балласт в раст воре бисульфита Магния. Количество SO., связанной ;в сульфате магния, составляет 4-5% от общего количества SO-, содержащейся в поступающем на регенерацию щелоке. Дополнительная активация выщелач го углеродного материала приводит к начительному повышению активности гля. . Формула изобретения 1. Способ регенерации отработанных сульфитных щелоков на магниевом основании производства целлюлозы, . ключающий термическую обработку щеока при 600-1000 С С образованием твердой фаз и последующую обработку твердой фазы водным раствором сернистой кИслотьа с получением раствора бисульфита магния, отличающ и и.с тем, что, с целью, повышения эффективности процесса за счет увёличения степени регенерации химикатов, утилизации органических веществ щелока и упрощения процесса регенерацИй, тёрйй ёскую обработку вёду;т условиях пиролиза до образования твердой вйДе углеродного остатка, содержащего окись магния. 2. Способ по. П.1, о т л и ч а ю - . щи и с я тем, что углеродный остаток, после Обработки раствором сернистой кислоты активируют. Источники информации, принятые, йо внима;ние при экспертизе 1.Патент. США № 3595806, кл. 252-421, опублик. 1971. 2.Ж.Рг2ед1аа Papierniczy , р.26, № 10, 1970, с.336 .3. Ж.ЗуепзХ pappers tidning, т. 66, № 4, 1963, с..125-132. 4.Патент Великобритании № 1346039, кл. С 01 Г 5/42, С 01 В 31/08, . опублик.. 1974,. 5.Патент США 2285876, кл. 162-Зё, опублик 1945 (прототип).