Способ обработки целлюлозы Советский патент 1980 года по МПК D21C9/10 

Изобретение относится к технологии целлюлозно-бумажного производства, точнее, к способам отбелки целлюлозы в присутствии щелочных реагентов.

В современном производстве беленой целлюлозы применяют многоступенчатую ее обработку, например, хлорирование, щелочение, обработка двуокисью хлора, щелочение и вновь обработка двуокисью хлора с промывкой водой после каждой ступени.

Известно что 50-60% хлора, израсходованного на хлорирование цел:люлозы, переходит в сточные воды в виде соляной кислоты. Количество стоков этой ступени отбелки составляет около 35 , а величина рН 1,8-2,2 Ц .

Применение на этой ступени одновременного или последовательного воздействия на целлюлозу хлора и его двуокиси, осуществляемого методом вытеснения, позволяет сократить количество стоков до 9,5 м/т при одновременном уменьшении их киототности.

Однако значительная часть хлоридов поступает с прО1иытой целлюлозой на ступень первого щелочения.

Известен процесс кислородно-щелочной отбелки, осуществляемый в присутствии комплексных соединений магния, играющих роль ингибитора

5 деструкции це.плюлозы, при давлении СЗ-16) 9 , 8 - 10 па температуре 90-135С в течение 30-180 мин с расходом газообразного кислорода, щелочи и ионов магния соответственно

10 0,25-2,8; 0,,3-6,0 и 0,03-0,08% от массы волокна 2J .

Известен также способ отбелки целлюлозы, вк.пючающий отбелку целлюлозы при одновременном или после15 довательном воздействии смеси хлора и его двуокиси в водной кислой среде с последующей обработкой газообразным кислородом в щелочной среде при повышенных температуре и .

20 давлении в присутствии солей магния, с промывкой водой и дополнительной отбелкой на обычных ступенях, В качестве щелочи могут быть использованы гидроокиси натрия и калия, а

25 также их карбонаты, при отбелке может быть добавлен аммиак или его соль 3 .

Этот способ имеет ряд существенных недостатков, к числу которых

30 относятся:

ухудшение прочностных характеристик целевого продукта и снижение его выхода при степени делигнификации целлюлозы свыше 50%, происходящее за счет ее деструкции под воздействием кислорода в щелочной среде;

накопление хлоридов в системе регенерации химикатов, вызывающее коррозию оборудования, снижение сульфидности щелока за счет регенера™ ции едкого натрия при использовании стоков кислородно-щелочной ступени для промывки небеленой целлюлозы с последующим их упариванием и сжиганием в системе регенерации химикатов;

увеличение капитальных затрат на отбельную установку, вызванное применением оборудования, работающего при повышенных температуре и давлении;

увеличение пожароспособности производства и коррозии оборудования, вызванные применением кислоро да

необходимость применения двухступенчатой проливной установки, увеличенного расхода воды на промывку и энергозатрат на упаривание стоков в связи с тем, что от воздействия кислорода в щелочной среде целлюлоза набухает и поэтому труднее промывается и обезвоживается;

необходимость дополнительных затрат на охлаждение целлюлозы перед последующей ступенью отбелки с помощью гипохлорита;

загрязнение воздушного бассейна при сжигании упаренных стоков. Кроме того, применение кислородно-щелочной отбелки на целлюлозных заводах., не имеющих регенерации химикатов, не уменьшает загрязнение сточных вод.

Известен способ обработки целлюлозы, включающий ступени отбелки ее хлором, или хлором и его двуокисью, ступень щелочения с многократным водооборотом и другие ступени с противоточной промывкой целлюлозы водой 4.

Первую ступень щелочения пропо- дят при следующих параметрах: кон,центрация целлюлозы 7-16%, расход едкого натрия 1,2-3,2% от массы волокна, температура 60-85°С, время обработки 50-80 мин при атмосферном давлении и рН 11-12.

Нед4остатком способа является возрастание концентрации загрязнени сточных вод.

Наиболее существенным недостатком этого способа отбелки является то, что, несмотря на высокую концентрацию органических загрязнений и содержание значительного количества едкого натрия, наличие хлоридов в стоках первой ступени щелочения

не позволяет направлять их на промывку небеленой целлюлозы, и, следовательно, на управление и сжигание в системе регенерации химикатов. Поэтому сточные воды первой

:тупени щелочения подвергают обесцвечиванию и биологической очистке требующим высоких капитальных и эксплуатационных затрат.

Цель изобретения - снижение затрат на производство беленой целлюлозы и уменьшение загрязнения окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что целлюлозу на ступени щелочения обрабатываЕОт смесью водных растворов гидроокисей аммония и калия, образовавшиеся стоки нейтрализуют фосфорной кислотой, упаривают и высушивают до получения товарного комплексного удобрения, а конденсат от упаренных стоков направляют в процессе обработки. Смесь водных растворов гидроокисей аммония и калия берут преимущественно в соотнсшении KaO:Nj, 1:1, а в качестве гидроокиси калия используют отход хиглического производства. Образовавшиеся стоки нейтрализуют фосфорной кислотой, выпаривают,высушивают, получая товарное комплексное сельскохозяйственное удобрение. Сточные воды от противоточной .промывки на других ступенях отбелки, следующих за первым щелочением, направляют на промывку небеленой целлюлозы.

Для уменьшения отходов производства и придания полученному удобрению структурообразующих свойств его смешивают с обезвоженным волокнистым древесным отходом.производства.

Способ многоступенчатой отбелки целлюлозы включает в себя ступень хлорирования., заключающуюся з обработке целлюлозы хлором или в воздействии на нее хлора и его двуокиси с последующей пролщлвкой водой, ступень первого щелочения и дополнительные ступени отбелки с противоточной промывкой, которые проводят по известным технологическим, схемам (например, двуокись хлора, второе щелочение и вторая ступень двуокиси хлора) с повторным использованием стоков от ступени, следующей за первым щелочением, на промывку небеленой целлюлозы. Ступень первого щелочения осуществляется при обычных параметрах смесью водных растворов гидроокисей аммония и калия взятых преимущественно в соотношении s N4. 1:1, используя в качестве едкого калия отход химического производства. Фильтрат и промывную воду этой ступени используют многократно для промывки целлюлозы, а сточные воды нейтра лиэуют фосфорной кислотой, упарив ют и высуиивают до влажности 40-3 на обычных вакуумвыпарных установ ках и распылительных сушилках, по чая товарное комп.пексное сельскохозяйственное удобрение. Образовавшийся при упаривании стоков конденсат используют, например дл промывки целлюлозы ка последней ступени отбелки. Дггя уменьшения отходой произво ства к придания полученному удобр нию структурообразующих свойств его смешивают, например с обезвож ным скопом первичных отстойниковg Пример 1. Небеленую целлю лозу последовательно обрабатывают двуокисью хлора и хлором без пром жуточной промывки при следующих затратах 5 Температура,®С Время, мин Концентрация целлюлозы, % Расход, кг/т целлюлозы двуокиси хлора Хлора Расход свежей воды на промывку, Сточные воды этой ступени отбел ки сбрасываются в канализацию. Далее промытую целлюлозу подвергают первому щелочению при следующих ус ловиях; Температура, С Время, мин Концентрация целлюлозы, % Расход, кг/т целлюлоNH OHзыii,2 КОН 14, При этом в качестве едкого калия используют 75%-ный его вбдный раствор - отход химической промышленности . Фильтрат и промывную воду первой ступени щелочения собира ют в емкость, из которой 80% испол зованной воды возвращается на промывку целлюлозы, а 20% отводится в нейтрализатор. При такой схеме промывки расход свежей воды и коли чество стоков, составляют около 2 целлюлозы, внейтрализатор, рассчитанный на пятиминутное пребывание, подается 29%-ная фосфорна кислота из расчета 18,7 кг 100% , на 1 т целлюлозы. В результа те этого рН стоков снижается от 11,5-12,0 до 6,5-7,5. Нейтрализова ные стоки упаривают на обычной вакуум-выпарной установке до концентрации 50-55%, а затем высушива ют на обычной распылительной сушил до концентрации 60-70%. Полученные таким образом 75 кг продукта, соде жащего соответственно 9,2; 13,6; и 11,7 кг/т целлюлозы NI , , используют в качестве комплек ного сельскохозяйственного удобрения, а 1,8 конденсата, образовавшегося при упаривании стоков, используют взамен свежей воды, например, для промывки целлюлозы на последней ступени отбелки. Технологический режим дополнительных ступеней отбелки с противоточной промывкой приведен в таблице . 10 стоков от противоточной промывки целлюлозы на последних трех ступенях отбелки используются повторно для промывки небеленой целлюлозы. Пример 2. 75 кг удобрения полученного как указано в примере 1, смешивают с 75 кг предварительно обезвоженного до влажности 50-60% скопа первичных отстойников, содержащего до 50% волокна (по сухому веществу), являющегося отходом производства, и получают 150 кг товарного продукта, который используют в качестве комплексного структурообразующего .сельскохозяйственного удобрения. Применение предлагаемого способа многоступенчатой отбелки целлюлозы обеспечивает полную утилизацию наиболее загрязненных стоков первой ступени щелочения путем получения товарного сельскохозяйственного удобрения и позволяет сократить сброс загрязнений по ВПК,со сточными водами отбельных установок в пределах 6-12 кг/т беленой целлюлозы с одновременным почти четырехкратным сокращением расхода свежей воды и количества образующихся стоков по сравнению с обычными схемами отбелки с прямоточной промывкой , Его применение позволяет утилизировать скоп первичных отстойников, являющихся отходом производства, который обычно вывозится в отвалы, вызывающие загрязнение окружающей среды. Как показывают расчеты, за счет этого достигается сокращение приведенных затрат на отбелку каждой тонны целлюлозы почти на 4 py6v по сравнению с .кислородно-щелочной отбелкой и на 5 руб. со ступенью обычного щелочения с мнохократным водооборотом. Годовой экономический эффект от максимального применения предлагаемого способа многоступенчатой отбелки целлюлозы в целом по отрасли, вьфаботавшей в 1976 г около 2,2 млн т беленой целлюлозы по сравнению с применяющимся обычным щелочением может составлять около 11 мин. руб. Применение предлагаемого способа снижает пожароопасность производства и коррозию оборудования по сравнению с- известным кислороднощелочным способом отбелки и не требует разработки и применения новоrq оборудования. Способ легко может алть внедрен как -на существующих

так и на вновь строящихся предприятиях, вырабатывающих все виды целлюлозы.

Формула изобретения

1, Способ обработки целлюлозы, включающий ступени отбелки целлюлозы хлором или хлором и его двуокисью ступень щелочения с многократным водооборотом и другие ступени с противоточной промывкой водой, отличающийся тем, что, с целью снижения производственных затрат и уменьшения загрязнения окружающей среды, целлюлозу на ступени щелочения обрабатывают смесью водных растворов гидроокисей аммония и калия, образовавшиеся стоки нейтрализуют фосфорной кислотой упаривают и высушивают до получения товарного комплексного удобрения, а конденсат от упаренных стоков направляют в процесс обработки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4.Непенин Ю.Н, Технология целлюлозы, т ,2.Производство сульфатной целлюлозы, М., Гослесбумизрат, 1963,с. 692-698 (прототип),