Способ регенерации отработанного раствора от делигнификации целлюлозосодержащего сырья,например древесины, хлорсодержащими реагентами

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1»1 478904

Союз Советских

Сониалнстнчесних

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.05.73 (21) 1924750/23-4 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 22,10.75 (51) М. Кл. О 21с 11/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по аелаи изобретений (53) УДК G61.728.2 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

H. Н. Осипова, М. H. Цыпкина и И. А. Христюк (71) Заявитель

Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА

ОТ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Изобретение относится к области регенерации химикатов из отработанных щелоков от производства целлюлозы, в частности от производства целлюлозы, предусматривающего использование в качестве делигнифицирующего реагента хлорсодержащих соединений.

Известен способ регенерации отработанных растворов от делигнификации целлюлозы двуокисью хлора, заключающийся в том, что отработанный раствор, концентрируют и сжигают, полученные при сжигании продукты подвергают электролизу; образующиеся при электролизе хлорсодержащие химикаты и щелочные соединения возвращают на стадию приготовления нарочных растворов.

Известный способ не .может быть использован для регенерации отработанного раствора от делигнификации по хлоратно-перекисному методу, так как при концентрировании (упаривании) этих щелоков содержащийся в них остаточный хлорат и перешедшие в раствор органические вещества образуют взрывоопасную смесь.

Для обеспечения возможности регенерации отработанного раствора от делигнификации по хлоратно-перекисному методу предложен способ, согласно которому отработанный раствор подвергают предварительной обработке сначала сернистым газом, а затем кальциевой солью, Взятыми В количестве 1,0 — 1,5%.

Полученный осадок отделяют от раствора, который нейтрализуют до рН 5 — 6, и упаренный или неупаренный нейтрализованный раствор .подвергают переработке известными прие5 мами.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный отработанный щелок от хлоратно-перекисного метода варки, содержащий

10 остаточный хлорат и другие оксихлорные соединения, обрабатывают сернистым газом в количестве 1,0 — 1,5% от веса абсолютно сухой древесины, а затем кальциевыми солями, например хлористым кальцием в количестве

15 1,0 — 1,5 % от веса абсолютно сухой древесины. Образовавшийся осадок удаляют, а в осветленный раствор при его кислой реакции вводят едкий натр, а в случае щелочной реакции — соляную кислоту. Растворы вводят

20 в таком количестве, чтобы рН среды составляло 5 — б.

Далее нейтрализованный раствор подвергают c?KHI àíèþ известными способами, например мокрым сжиганием или упариванием и

25 с?киганием упаренного концентрированного щелока. Хлориды, образовавшиеся при сжигании щелока, используются для получения хлората натрия, едкого натра, хлора и водорода путем электролиза раствора хлорида. Из хло30 ра и водорода получают соляную кислоту, из478904

0,6

0,35

0,025

0,007

13,1

1,315 (в пересчете на уксусную кислоту), 55

65 быточный водород используется как дополнительное топливо при сжигании упаренного щелока.

Предлагаемый способ регенерации химикатов из щелоков от производства целлюлозы по хлоратно-перекисному методу осуществляют по схеме, представленной на чертеже. Щелок из аппарата 1 при температуре 70 — 63 С от хлоратной ступени делигнификации из аппарата 1, содержащий продукты окисления лигнина и углеводов древесины — органические кислоты, а также остаточные хлорат, соляную кислоту и продукты восстановления хлората — двуокись хлора, элементарный хлор и хлорид натрия, отделяют от полуцеллюлозы и направляют в резервуар 2, куда подают сернистый газ или его водный раствор. При добавлении сернистого ангидрида происходят следующие реакции, приводящие к образованию щелока

ИаС10,+3$0,+ЗН,О КаС1+ЗН,SO, 2СIО,+5$0,+6Í,О - 2НС1+5Н,SO4

Cl +SO +2Н О вЂ” 2НСI+Н $04

В результате реакций элементарный хлор л оксихлорные соединения превращаются в хлориды (NaCI и HCI). Щелок, содержащий хлориды, органические кислоты и серную кислоту, подают в резервуар 3, где серную кислоту осаждают добавкой кальциевых солей. В частности, для этой цели может быть использован хлористый кальций, являющийся отходом содового производства. При этом происходит реакция

СаСI,+Н,$0, Са$0,+2НСI

Са$04 направляют в отвал, а полученный щелок, содержащий хлор иды, органические кислоты, остаточную и вновь образовавшуюся соляную кислоту, направляют в сборник 4 щелоков туда же подают щелок от второй сту пени делигнификации из емкости 5, содержащий остаточные перекись водорода, едкий натр и натриевые соли органических кислот.

В сборнике 4 щелоков смешивают щелока и промывные воды от 1-й и II-й ступеней хлоратно-перекисного способа получения целлюлозы. При смешении щелоков и промывных вод происходят следующие реакции между соляной кислотой из щелоков 1-й ступени и едким натром и натриевыми солями органических кислот из щелоков II-й ступени:

HCI+NaOH NaC1+H,О

НС1+К вЂ” COONa NaCI+R — СООН

Туда же подают для создания рН 5 — 6 соляную кислоту при щелочной реакции или щелочь при кислой реакции.

В результате описанных выше операций в смеси щелоков и промывной воды при рН 5—

6 будут находиться: хлорид натрия (Nacl), свободные органические кислоты (R — СООН), небольшое количество натриевых солей органических кислот (R — COONa).

Зо

Из,подготовленного таким образом щелока органические кислоты утилизируют любым известным способом (выделение индивидуальных органических,:кислот, биохимическая переработка и т. п.), или же они поступают вместе со щелоком на сжигание в агрегате 6, улучшая тепловой баланс процесса. Сжигание можно осуществлять двумя путями.

Щелок подвергают «мокрому сжиганию» по методу Циммермана при подаче кислорода воздуха и использовании высокого давления.

При «мокром сжигании» все органические кислоты сгорают. Полученный раствор содержит хлорид натрия и небольшое количество углекислого натрия. Раствор очищают от примесей (ионов кальция, магния, $04 —, СОз — ) в очистной аппаратуре 7 обычными способами. Затем очищенный раствор используют для электролиза с получением хлората натрия, едкого натра, хлора и водорода в электролизерах 8. Из хлора и водорода получают соляную кислоту по известному методу.

Или щелок упаривают и сжигают в печи кипящего слоя или любом другом агрегате 6.

Источником тепла служат органические вещества щелока. В качестве дополнительного топлива используют избыточный водород.

При необходимости недостающее тепло восполняют сжиганием мазута, природного газа и т. п.

После сжигания щелока минеральный остаток растворяют так же как и в первом случае.

Раствор очищают от примесей в очистной аппаратуре 7 и направляют с электролизом в электролизеры 8, получая хлорат натрия, едкий натр, хлор и водород обычными методами.

Пример. 100 г осиновой стружки (в пересчете на абсолютно сухую) обрабатывают

300 мл раствора NaCIO и НСI при соотношении их 1: 1,7 (по хлору). Количество химикатов в растворе NaCIOq 23,8 г и HCI 13,9 г.

После делигнификации отобрали щелока

96,5o от первоначально заданного количества, При этом расход свежей воды на 100 г древесины составил 137 мл. Всего получено щелока и промывной воды 430 мл.

Отработанный от 1-й ступени обработки древесины щелок содержит, г:

NaCIO3

HCl

СIО, С4

NaC1

R — СООН

Содержание органических веществ — 35 г (без учета образования летучих продуктов).

Обработка щелока сернистым газом.

Ниже приведено количество SO . Общий расход 1,145 r, расходуемое на реакцию с другими компонентами, г:

478904

15, 1

1,5

2,0 (в пересчете на

CHgCOOH) 0,05 (в пересчете на

СНзСООКа) . регенерировать двумя

R — COONa

Щелок можно далее путями:

a) Мокрое сжигание

NaC1

ХазСОз с получением, r:

15,0

0,1

QCcg

Составитель С. Котова

Техред 3. Тараненко

Корректоры: Л. Корогод и В. Дод

Редактор Л. Герасимова

Изд № 1710

Заказ 2514/9

Подписное

Тираж 474

Типография, пр. Сапунова, 2

SO2 с ИаС10з с С10з с С1з

При этом получено, г:

Нз$04 1,74

NaC1 0,33

HCI 0,021

Связывание серной кислоты, Расход СаС1з на связывание H2SO составил 1,94 г. При этом получено 2,4 г CaSO4.

Поступило NaOH в виде солей органических кислот 1,1 г, в пересчете íà Na. Для связывания 1,64 г HCI требуется 1,032 r натрия, отбираемого от солей органических кислот.

Вся потребность в щелочи для нейтрализации

НСI покрыта за счет солей органических кислот, поступивших со щелоком от II-ой ступени делигнификации.

Раствор, полученный после смешения щелолот, поступивших со щелоком от II-й ступени делигнификации, содержит, г:

NaCl

НСI

R — СООН

Хлорид натрия может быть использова11 для электролиза обычными, методами с получением хлората натрия, едкого натра, хлора и водорода. Из хлора и водорода получают

5 кислоту известным способом. б) Выпарка и сжигание в печи кипящего слоя с последующим получением тех же продуктов, что и при мокром сжигании.

Таким образом, все оксихлорные соедине10 ния и хлор переведены в хлорид натрия. Система регенерации замкнутая. Потери химикатов могут быть восполнены поваренной солью.

15 Предмет изобретения

Способ регенерации отработанного раствора от делигнификации целлюлозосодержащего сырья, например древесины, хлорсодержащи2О ми реагентами путем сжигания отработанного раствора и электролиза полученных при сжигании продуктов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регенерации отработанного раствора от делигнифи25 кации по хлоратно-перекисному методу, отработанный раствор подвергают предварительной обработке сначала сернистым газом, а затем кальциевой солью, взятыми в количестве

1,0 — 1,5 /о от веса абсолютно сухой древесины, полученный при этом осадок отделяют от раствора, который нейтрализуют до рН 5 — 6, и упаренный или неупаренный нейтрализованный раствор подвергают переработке известньгми приемами.