Способ получения химических веществ из отработанного щелока сульфатного производства целлюлозы
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и позволяет упростить способ и обеспечивает возможность индивидуального регулирования температуры и кислородного потенциала в процессе переработки щелока. Способ полу-1епия химических веществ из отработанного ш.елока сульфатного производства включает подачу отработанного шелока в реакцио1И1у1о зону реактора, нагрев его с помощью плазменного генератора до температуры 1000-1300°С, охлаждение полученных продуктов и выход их из реактора в форме расплава или водного раствот ра, содержащего гидроксид натрия и сульфид натрия, и газа, содержащего водород и окись углерода. Перед подачей в реактор отработанный щелок может быть подвергнут гидролизу в воздллпной среде при температуре 650- 750°С. Образовавшийся расплав направляют в реактор. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. §
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИИ
15 1 4 D 21 С 11/04
СПИ САН АЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛА :4 ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3731146/29-12 (22) 17.04.84 (31) 8302245-9 (32) 21.04.83 (33) $Е (46) 07.12.88. Бюл. Р 45 (71) СКФ Стил Инджиниринг АБ Р 1167404, кл. Г 23 С 3/00, 1978. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЕШЕСТВ ИЗ ОТРАБОТАННОГО ЦЕЛОКА СУЛЬФАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЛОЛОЗ11 (57) Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и позволяет упростить способ и обеспечивает возможность индивидуалЪного ре„„Я0„„и43810 А з гулирования температуры и кислородного потенциала в процессе переработки щелока. Способ получения химических веществ иэ отработанного щелока сульфатного производства включает подачу отработанного щелока в реакционную зону реактора, нагрев его с помощью плазменного генератора до температуры 1000-1300 С, охлаждение полученных продуктов и выход их иэ реактора в форме расплава или водного раство-. ра, содержащего гидроксид натрия и сульфид,натрия, и газа, содержащего водород и окись углерода. Перед подачей в реактор отработанный щелок может быть подвергнут гидролизу в воздушной среде при температуре 650— 750 С. Образовавшийся расплав направляют в реактор. 4 э.п. ф-лы, 3 ил. 1443810 Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности. Цель изобретения — упрощение способа и обеспечение возможности индивидуального регулирования температуры и кислородного потенциала в процессе переработки щелока. Сущность изобретения заключается в том, что отработаш1ый щелок целлю- 1О лозного производства вводят в реакционную зону реактора с одновременным подводом внешней тепловой энергии, независимо от сгорания, при этом температуру и кислородный потенциал индивидуально и тщательно контролируют с помощью регулируемого подвода этой тепловой энергии и возможного добав" ления содержащего углерод материала и/или кислородсодержащего газа, а полученный продукт охлаждают или ему дают возможность охладиться в охлаждающей зоне, находящейся в указанном реакторе. Неорганические компоненты 25 выводят в виде. расплава или водного раствора, органическую часть отводят в виде газа, состоящего главным образом из водорода и окиси углерода. Внешний подвод энергии в реакционную зону реактора приводит к высо30 кой температуре при низком кислородном потенциале и полученный таким образом Na содержится в основном в вице одноатомного газа. С гомощью тщательно регулируемых кислородного 35 потенциала и температуры, предпочтительно обеспечиваемых благодаря использованию высококалорийного газа, нагретого в плазменном генераторе, для подвода внешней тепловой энергии, $0 гидроокись натрия и сульфид натрия являются основными компонентами, полученными при охлаждении, в то же время образование карбоната натрия замедляется. 45 Кроме того, регулирование температуры позволяет получить ценный газ, содержащий почти лишь водород и окись углерода, который можно испольэовать для получения пара в качестве син- 50 теэ-газа, и т.п. Поскольку опасность расплаво-водного взрыва в предлагаемом способе устранена, давление пара можно повы" 55 сить в процессе получения пара и большую часть тепловой энергии можно использовать в качестве электрической энергии в турбине. Предлагаемый способ осуществляют в реакторе, содержащем реакционную и охлаждающую зоны с подводяп1ими трубопроводами для подачи отработанного щелока, а также трубопроводами для возможной подачи дополнительного материала, такого как углеродсодержащий материал, кислородсодержащий газ и тому подобных, а также источником внешнего тепла, при этом охлаждающая эона снабжена нижним выходным патрубком для вывода неорганических компонентов в виде расплава или водного раствора, и верхним гаэоотводным патрубком для вывода полученного rasa. В качестве внешнего источника тепловой энергии используют плазменный генератор. На фиг ° I изображен реактор для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — технологическая схема получения химических веществ из отработанного щелока сульфатного производства целлюлозы; на фиг. 3 — модификация технологической схемы. Реактор (фиг. 1) состоит иэ реакционной 1 и охлаждающей 2 зон. Частичное выпаривание отработанного щелока и распад осуществляют в реакционной зоне с подводом внешней тепловой энергии независимо от сжигания с помощью высококалорийного газа, нагретого с помощью плазменного генератора 3, Нагреваемый газ выводят через трубу 4. Подвод энергии регулируют так, чтобы температура в камере сгорания поддерживалась в диапазоне 1000— 1300 С. Отработанный щелок вводят через входной патрубок 5. Дополнительные подводящие патрубки 6 предусмотрены для углеродсодержащего материала и/или кислородсодержащего газа с целью регулирования кислородного потенциала и температуры в реакционной зоне, а также для контроля парци ального давления углекислого газа. Использование плазменного генератора для подвода внешней энергии позволяет осуществить полное выпаривание щелока. В полученной равновесной смеси натрий, таким образом, приблизительно на 99 находится в виде моноатомного газа. Из реакционной зоны полученный продукт проходит в охлаждающую зону 2, где температуру поддерживают в 1443810 диапазоне 600-900 С. Такил образом, образуется ряд сконденсированных соединений натрия по следующим реакциям: 2Na + 2Н О = 2tlaOH + Н 2tla0H + СО = 1 а СОз + P 0 2Г1аОН + H S = Tla S + 2Н О Контролированием соотношений парциального давления Н /Н О и СО/СО реакции можно регулировать с цель сведения до минимума содержания карбоната натрия в расплаве. Расплав, содержащий гидроокись натрия, сульфид натрия и небольшое количество карбоната натрия, выводят из охлаждающей зоны 2 через выходной патрубок 7. В зависимости от охлаждения полученный неорганический продукт можно также выводить в виде водного 2р раствора, в случае чего сульфид находится в форме кислого сернистого натрия. Высококалорийный газ, содержащий, в основном, водород и окись углерода, 25 отводят через газовыводной патрубок 8 с целью использования его для получения энергии в паровом котле или в качестве синтез-газа и т.п. Пример 1 (фиг. 2). Берут 30 варочный отработанный щелок с содержанием сухих веществ (CB) 677, имею— щий следующий элементный состав; 7: C 35; H 4; Na 19; S 5; и О 37. 1800 кВт-ч на одну тонну СВ подводят через плазменный генератор, как внешний источник энергии, приводя, таким образом, к полному испарению щелока. Температуру в реакционной зоне поддерживают равной прибли- 40 зительно 1200 С, а температуру в охлаждающей зоне в плазменном реакто-. ре — приблизительно 800ОС, после чего неорганическое вещество отделяют в жидком виде. Между полученным серо- 45 водородом и расплавом в охлаждающей зоне происходит реакция, приводя к исключительно низкому содержанию серы в отходящем газе. В отходящем газе, приведеннол к нормальным усло- 50 виям IIQ давлению и температуре, содержится следующее количество СВ густого щелока (в пересчете на тонну), м : СО 90; СО 558; Н О 333; ,Н 680; К<0 3; Na 0,2. 55 В пересчете на тонну СВ густого щелока полученный расплав содержит, кг: Ма C03 44; 11аО11 17; 11а Я 120. В полученном расплаве содержится лишь приблизительно 133 карбоната натрия, который можно было бы сравнить с продуктом, полученным после известной каустификации, который содержит приблизительно 25Х карбоната натрия. Полученный продукт можно испольэовать непосредственно для получения щелока сульфатной варки беэ стадий каустификации и обжига извести в известеобжигательной печи. Пример 2 (фиг. 3). Густой щелок, аналогичный тому, который использовался в примере 1, сначала подвергают пиролизу при 650-750 С с целью получения газа, содержащего сероводород, окись углерода, углекислый газ, водород и водяной пар и частично расплавленную фазу, состоящук1 главным образом из карбоната натрия и твердого углерода. Подвод энергии обеспе- чивают за счет введения достаточного количества воздуха для обеспечения частичного сгорания. Полученную смесь карбоната натрия и углерода направляют в плазменный реактор, в реакционной зоне которого поддерживают температуру 1200ОС. В этом случае необходима половина коl личества энергии, необходимой в том случае, когда густой щелок вводят непосредственно в плазменнь1й генератор, как указано в примере 1. В пересчете на один кмоль tie CO> в плазменный генератор подводят энергию 150 кВт-ч и вводят 2,8 кмоль С и 2 кмоль Н О. Полученный расплав содержит 0,1 кмоль la СО и 1,3 кмоль NaOH, а в газе содержится,кмоль: СО 3,0; CO20 7; Нт 1,0; HzO 0 7. - С помощью газа, полученного на стадии пиролиза, расплав можно превратить в химичесжне вещества щелока сульфатной варкн и в гаэ, почти не содержащий серы. Альтернативно рас— плав, полученньй со стадии плазменного реактора после растворения, можно прямо испольэовать в других процессах, в качестве отбеливателя. Следовательно, этот процесс можно рассматривать как альтернативу обычному электролитическому способу получения гидроокиси натрия, в способе электролиза в качестве побочного продукта обязательно образуется газообразный хлор. 14438 Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет регулировать температуру. и кислородный потенциал в процессе переработки щелока, проводить процесс при более низкой температуре и снизить количество карбона-. та натрия в .конечном продукте. Формула изобретения 1. Способ получения химических веществ из отработанного щелока суль! О фатного производства целлюлозы, вклкчающий подачу отработанного щелока в реакционную зону реактора, нагрев его, охлаждение полученных продуктов и вывод их из реактора в форме расплава или водного раствора, содержащего гидроксид натрия и сульфид натрия, и газа, содержащего водород и окись углерода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения 20 способа и обеспечения возможности индивидуального регулирования температуры и кислородного потенциала в процессе переработки щелока, нагрев отработанного щелока осушествляют с 25 помощью плазменного генератора и процесс ведут при 1000-1300 С. 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что охлаждение полуР ченных продуктов ведут при 600-900 С 3. Способ по п. 1, о т л и ч а юm, и и с я тем, что перед подачей в реактор отработанный щелок подвергают пиролиэу в воздушной среде при 650-750 С с образованием расплава, содержащего карбонат натрия и углерод, и газа, при этом расплав направляют в реактор. 4. Способ по и. 3, о т л и ч а— ю шийся тем, что гаэ, полученный на стадии пиролиэа, обрабатывают расплавом, выводимым из реактора, с образованием химических веществ отработанного щелока и обесселенного газа. 5.Способпоп.3,отлича ю шийся тем, что гаэ, полученный на стадии пиролиэа, сжигают до образования сернистого газа и углекислого газа и обрабатывают расплавом, выводимым иэ реактора, до образования сульфита натрия и бис ульфита натрия. 1443810 Газ Энергий 2 Составитель О. Маслаченко Техред il. Ходанич „Корректор С. Некмар Редактор И. Горная Заказ 6403/59 Тираж 348 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4
