Способ регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 D 21 С 11/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Черный щетт ию

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3930105/29-12 (22) 22.07.85 (46) 23.12.86. Бюл. Р 47 (71) Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им.С.N.Êèðîâà (72) IU.Н.Непенин, Н.П.Старостенко, Н.А.Сапунова и В.Н. Шемякин (53) 676. 11.082.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1081253, кл. 0 21 С 11/12, !982.

Акцептованная заявка Японии

Р 58-126389, кл. D 21 С 11/00, 1983.

„„SU„„1278372 А 1 (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО ЩЕЛОКА ОТ НАТРОННОЙ ВАРКИ ЦЕЛЛКЛО ЗЫ (57) Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к способу регенерации отработанного щелока от иатронной варки целлюлозы, и позволяет повысить степень регенерации тепла и химикатов. Отработанный щелок от натронной варки целлюлозы упаривают до концентрации 5Х сухих веществ и подают на

1278372 концентрирование острым перегретым паром низкого давления в аппаратконцентратор 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 производства 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 варки целлюлозы упаривают на выпарной станции,до концентрации 557. сухих веществ. Из бака 1 упаренный щелок подают на концентрирование острым перегретым паром низкого давления в аппарат-концентратор 2, в котором щелок концентРируют до концентрации 80-90i. сухих веществ.

Полученный в виде порошка концентрированный щелок смешивают в смесителе 20

3 с оксндом железа. Смешение предпочтительно вести с добавлением свежего гематитового концентрата для восполнения потерь оксида железа. Полученную смесь подают на сжигание в пи- 25 тательный 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-утилизаторе 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 !8 дымовыми газами от сжигания черного щелока, 1 табл., 1 ил.

Пар высокого давления используют на энергетические нужды. Затем дымовые газы проходят водяной зкономайзер

10 и покидают котел-утилизатор 7.

Гидролиз феррита натрия ведут в гидролизаторе 11. Затем продукт гидролиза подают в промежуточный бак

12, снабженный мешальным устройством, для создания буферного запаса.

Разделение продукта гидролиза на гидроксид натрия и оксид железа осуществляют в две ступени. Первую сту- пень проводят в аппарате 13 до концентрации гидроксида натрия 60100 г/л в ед. Na О и степени каустизации 97Х. 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 О, который подают на гидролиз феррита натрия в гидролизатор 11.

Отделенный в аппарате 16 оксид железа подают в бункер 17 и подвер" гают сушке в печи 18 КС. Дымовые газы из котла-утилизатора 7 дымососом i9 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.

1278372

Оксид железа после сушки в печи l8 КС направляют в бункер 22 для создания буферного запаса, затем— в смеситель 3.

Пример 1. Регенерации под- 5 вергают отработанный щелок от натронной варки целлюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 45-55Х.

Основные технологические парамет- о

:ры процесса регенерации в расчете на

1 т целлюлозы (воздушно-сухой) приведены в таблице.

Щелок после выпарной станции !

5 с концентрацией сухих веществ 55 концентрируют острым перегретым паром низкого давления (1 МПа) и темо пературой 220 С до содержания сухих веществ 80Х, смешивают с регенерированным оксидом железа и свежим гема20 титовым концентратом, добавляемым для восполнения потерь при соотношении Na 0:Fe О = 0,58:1 (что соответствует соотношению Иа„СО . Fe О =

1:1), смесь в виде порошка сжигают

25 о в кипящем слое при 900-1100 С. Полученный феррит натрия, представляющий собой легкосыпучий гранулированный продукт с эквивалентным диаметром частиц 0 153 мм, гидролизуют при ЗО

100 С слабым белым щелоком концентрацией 20-25 г/л Na О от второй сту2 пени разделения. Полученный продукт, состоящий из оксида железа и гидроксида натрия, разделяют в две ступени,35 на первой из которых получают крепкий белый щелок, идущий на варку,кон-центрацией 100 г/л Na О и степенью каустизации 97Х, а на второй после предварительного смешения с горячей 40 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 На О, идущий на гидролиз феррита натрия.

Отделенный оксид железа сухостью

60Х 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 SS регенерации оксида железа составляет

99Х, степень регенерации щелочи в кругообороте 97Х.

Объем перегретого пара с котлаутилиэатора давлением 1 ИПа и температурой перегрева 220 С составляет 0,7-1,0 т/т целлюлозы, съем пара высокого давления (4 МПа) и темпе. ратурой перегрева 450 С 4,9-5,0 т/т целлюлозы, общий съем пара 5,66,0 т/т целлюлозы.

Пример 2 ° Способ осуществляют аналогично примеру 1, но регенерации подвергают щелок от варки полуцеллюлоэы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 60-75Х.

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

Щелок после выпарной станции с ,концентрацией сухих веществ 55Х концентрируют паром низкого давления до содержания сухих веществ BOX смешивают с регенерированным оксидом железа и свежим гематитовым концентратом при том же молярном соотношении

Na 0: Fe 0> и сжигают а кипящем слое при 900-1100 С. Феррит натрия гидролизуют при 100 С слабым 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 белый щелок на варку с концентрацией активной щелочи 60 г/л Na О и степенью каустизации 97Х, на второй — слабый белый щелок, идущий в гидролизатор, концентрацией 7 — 10 г/л Ма 0.1!осле отделения регенерированный оксид железа сухостью 60Х поступает на высушивание отходящими дымовыми газами в кипящем слое, смешивается с черным щелоком и подается на сжигание в кипящем слое. Степень регенерации оксида железа 99Х, степень регенерации щелочи в кругообороте 97Х.

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 натронной варки целлюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 45-55Х. Щелок с выпарной станции с концентрацией сухих веществ

1278372

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-утилиэатора. В связи с тем, что на сжигание поступает более концентрированный черный щелок, увеличивается теплотехнический

КГЩ установки с 0,7 до 0,8. Соответственно, меняется паросъем с котлаутилизатора: съем пара низкого давления 1 МПа и температурой перегрева 220 С составляет 0,65-0,36 т/т b целлюлозы, а высокого давления (4 MIa} и температурой перегрева

450 С 5,5-4,7 т/т целлюлозы, общий съем пара составляет 6,7-5,1 т/т целлюлозы.»

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 2. Регенерации подвергают щелок от натронной варки полуцеллюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 60-75Х. Щелок после выпарной станции с концентрацией сухих веществ

55Х концентрируют в концентраторе паром низкого давления до содержания сухих веществ 90%. Основные технологические параметры процесса регенерации такие же, как в 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 низко го давления 0,7-0,4 т/т целлюлозы, съем пара высокого давления 3,02,7 т/т целлюлозы, общий съем пара

3,7-3,1 т/т целлюлозы.

Таким образом, иэ приведенных примеров видно, что увеличение содержа,ния сухих веществ в черном щелоке, поступающем на сжигание, увеличивает теплотехнический 1(ПД установки, соответственно, увеличивается и съем пара с котла-утилизатора. Уменьшение содержания сухих веществ в черном щелоке ниже 80% значительно уменьшает сьем пара, увеличение содержания сухих веществ в черном щелоке выше

90% по предлагаемому способу достичь затруднительно, так как для сушки используют водяной пар.

Белый щелок концентрацией 60 г/л в ед.Na<0 предназначается цля варки

1О

25 целлюлозы. В случае варки полуцеллюлоэы иэ свежесрубленной древесины при обычном гидромодуле в варочном аппарате 3,0-3 5 при понижении концентрации ниже указанной невозможно обеспечить необходимый расход активной щелочи на варку.

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

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

При концентрации осадка оксида О железа после обезвоживания 60% сухого вещества и при концентрации крепкого белого щелока 100 г/л в ед.

Na 0 концентрация слабого белого щелока может колебаться в пределах, укаэанных в примере 1, т.е. 20-25 г/л

Na 0. В случае сгущения осадка до.

1 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 45Х. Более низкая концентрация слабого белого щелока, указанная в примере 2

45 (7-10 г/л Na О), относится к случаю, д У варки полуцеллюлоэы.

Как видно из представленных примеров, предлагаемый способ регенерации отработанного щелока от натрон.ной варки целлюлозы позволяет достичь высокую степень каустизации

50 белого щелока (97%), регенерации щелочи (97%) и регенерации оксида железа (99%), т.е. способ значительно эффективнее, чем известный,где

55 степень каустизации белого щелока

94Х, а степень регенерации оксида железа 95Х. Кроме того, в связи с тем, что в известном способе сжига1278372

Основные процесса ведены в сухой це

140-200

240-390

100

97

55 ется щелок с низким содержанием сухих веществ (55Х), теплотехнический

КГЩ 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 80-90Х острым перегретым паром низкого давления, полученного в паровом котле эа 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 газов от сжигания черного щелока в печи кипящего слоя, при 25 этом, кроме пара низкого давления, вырабатывается 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 (97X) и регенерации оксида

35 железа (99Х).

Расход активной щелочи на варку, кг Na 0/т

Концентрация активной щелочи в белом щелоке, г/л Na<0 Степень каустиэации, Х

Концентрация щелока после выпар.ной станции,7. формула изобретения

Способ регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы, включающий упаривание отработанного щелока, смешение упаренного щелока Г оксидом железа, сжигание полученной смеси в кипящем слое с образованием феррита натрия, гидролиз феррита нат1 рия, раэделение продукта гидролиэа на оксид железа и гидроксид натрия и возврат оксида железа на смешение с упаренным щелоком, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени регенерации тепла и химикатов, перед смешением с оксидом железа упаренный щелок концентрируют острым перегретым паром до содержания сухих веществ 80-90Х 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 гидроксида натрия 60-100 г/л в ед. Na 0 и степени каустизации 97Х с удалением гидроксида натрия указанной концентрации, а вторую — до концентрации гидроксида натрия 7-25 г/л в ед. Йа О, после чего гидроксид натрия подают на гидролиз феррита натрия, а оксид железа подвергают сушке в кипящем слое дымовыми газами от сжигания упаренного щелока.

1278372

Продолжение таблицы

Концентрация щелока после концентратора,X

80

1000-1500

460-820

Количество Na 0 в сухом остатке 2 черного щелока, кг/т

230-370

135- t95

Степень регенерации щелочи в кругообороте,X

10-15

1000--1900

600-850

Степень регенерации Ре О,Х

10-20

6-9

20-25

7-10

1,0-0,7

0,5-0,3

Общий съем пара, т/т

Теплотехнический КПД парового котла

0,7

0,7

Составитель A. Ионосов

Редактор В. Петраш Техред,Кравчук, КоРРектоР С, Шекмар

Заказ 6808/23 Тираж 355 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К"35, Раушская наб., д. 4/5

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

Количество сухих веществ в черном щелоке, поступающем на сжигание,кг/т

Количество Ыа О со свежей водой, добавляемой для возмещения потерь щелочи в кругообороте, кг/т

Количество Ге О, поступающего на реакцию автокаустизации (при молярном соотношении Na 0:Fe О =

= 0,58:1), кг/т

Количество Ге О со свежим гематитовым концентратом, добавляемым для восполнения потерь, кг/т

Концентрация слабого белого щелока., поступающего в гидролизатор, г/л Na>0

Съем перегретого пара давлением 1 МПа и температурой перегрева ?20 С, т/т

Съем перегретого пара давлением 4 IIIIa и температурой перегрева 450 С, т/т

5 0-4,9

6,0-5,6

2 62ь1

3, 1-2,4