Выделение химических реагентов из аммиачного варочного раствора в процессе производства целлюлозы (стр. 2 из 3)

1.1 Получение сернистого ангидрида

На большинстве заводов в качестве S-содержащего сырья при получении SO₂ (Т_кип –10,1 °С) используется расплавленная сера. Плавление осуществляется непрямым обогревом серы насыщенным паром. Расход пара составляет около 0,1 т / 1 т серы. Температура расплавленной серы поддерживается на уровне 150 °С, при которой сера имеет минимальную вязкость (1 · 10^–2)–(0,78 · 10^–2)Па · с. Объем расплавленной серы примерно на 15 % больше объема твердой серы. Для плавления применяют вертикальные и бункерные плавильники. Перед подачей на сжигание расплавленную серу очищают от минеральных примесей путем отстаивания в отстойниках или путем очистки на сетчатых фильтрах. Сжигание серы осуществляется в стационарных печах или в более совершенных печах циклонного типа с использованием избытка воздуха (1,15). Последние имеют более высокую теплонапряженность [7300 · 10³ кДж/(м³  ч)] по сравнению с печами стационарного типа [300 · 10³ кДж/(м³ч)] и позволяют получать газ на выходе из печи концентрацией 16–18 % SO₂, против 13–14 % для стационарных печей. Производительность их достигает 150 т/сут. Материальные балансы, конструкция оборудования и расчеты приведены в [24].

Для получения чистой сырой сульфитной кислоты сернистый ангидрид очищают от серного ангидрида, используя более высокую растворимость последнего в горячей воде, и охлаждают SO₂ до 30–35 °С. Для очистки и охлаждения газа после печей применяют работающие последовательно полый и насадочный аппараты, называемые скрубберами, или полый скруббер и газопромыватель барботажного типа. В табл. 15.2.2 приведены данные, характеризующие работу скрубберов в зависимости от температуры промывной воды.

Подготовка абсорбентов SO₂ и приготовление сырой кислоты

В случае применения магниевого основания SO₂ из печных газов поглощается суспензией MgСО₃ в воде, так как кусковой и молотый углекислый магний (магнезит) очень медленно растворяется в сернистой кислоте. При использовании в качестве магниевого основания брусита (природный минерал, по химическому составу соответствующий кристаллическому гидроксиду магния) последний загружается в башни (турмы) в виде кусков.

При получении растворов на аммониевом основании SO₂ поглощается аммиачной водой, которая разбавляется до нужной концентрации непосредственно в поглотительном аппарате.

Растворы с натриевым основанием получаются при поглощении SO₂ раствором кальцинированной соды, приготовляемым перед подачей его в поглотительную установку (абсорбер).

Приготовление сырой кислоты на кальциевом основании на сульфитцеллюлозных предприятиях России практически не применяется.

Для приготовления растворов SO₂ и бисульфитов магния, аммония и натрия, а также моносульфита натрия применяют абсорберы с инертной насадкой и аппараты барботажного типа. При приготовлении варочных растворов происходят следующие реакции.

Растворы на магниевом основании:

Mg (OH)₂ + SO₂ = MgSO₃ + H₂O

MgSO₃ + H₂SO₃ = Mg (HSO₃)₂

Растворы на аммониевом основании:

2NН₄OH + SO₂ = (NH₄)₂SO₃ + H₂O

(NH₄)₂SO₃ + H₂SO₃ = 2NH₄HSO₃

Растворы на натриевом основании:

2Na₂CO₃ + H₂SO₃ = Na₂SO₃ + 2NaHCO₃

Na₂СO₃ + H₂SO₃ = 2NaHSO₃

Растворение 1 % свободного SO₂ повышает температуру получаемой сырой кислоты на 1 °С. Растворение 1 % связанного (в виде бисульфита) SO₂ повышает температуру сырой кислоты в зависимости от применяемых реагирующих веществ следующим образом, °С:

MgO на 13,0; Mg(OH)₂ на 11,9; NH₄OH на 6,3; Na₂CO₃ на 6,7.

Расход сырой кислоты колеблется в широких пределах и составляет, м³ /1 т воздушно-сухой целлюлозы:

при выработке жесткой целлюлозы — 5,4–6,3; средней жесткости — 5,5–6 и мягкой — 6,8–7,6; а состав сырой кислоты изменяется от 3,0 до 4,2 % всего SO₂ и от 0,8 до 1,6 % основания (в единицах связанного SO₂).

1.2 Получение варочного раствора

Регенерация SO₂ и тепла из продуктов сдувок. Целью регенерации является возвращение в оборот SO₂ и тепла, не использованных во время варки целлюлозы. SO₂ и тепло регенерируются из сдувочных газов, из сдувочной жидкости, из перепускаемого щелока и из парогазовой смеси, образующейся при вскипании отработанного щелока. Так как сдувочные газы и парогазовая смесь, выделяющаяся при вскипании отработанного щелока, содержат высокий процент SO₂, то при насыщении ими сырой кислоты обеспечивается получение крепкой варочной кислоты.

При бисульфитной варке сдувочные газы содержат значительно меньшее количество SO₂ при большем содержании паров воды. Поэтому в системе регенерации заметного повышения крепости варочного раствора не наблюдается. В некоторых случаях имеет место даже снижение крепости на 0,1–0,3 % за счет разбавления раствора сконденсировавшимися парами воды.

Рациональная регенерационная установка должна обеспечивать улавливание всего SO₂ и тепла, не использованных при варке целлюлозы, а также получение нагретой до 70–100 °С варочной кислоты с содержанием всего SO₂ 8–10 %.

Рис. 1. Технологическая схема комбинированного процесса регенерации диоксида серы и тепла при варке сульфитной целлюлозы: 1 — варочный котел; 2 — эдуктор высокого напряжения; 3 — ловушка для волокна; 4 — спиральные теплообменники; 5 — эдуктор низкого давления; 6 — колонка дополнительного поглощения; 7 — кислотный бак с постоянным уровнем; 8 — расходный кислотный бак; 9 — цимолоотстойнкик; 10 — сборник цимола; 11 — регенерационная цистерна; 12 — расходная цистерна; 13 — регулятор давления; СДН — сдувки низкого давления; СВД — сдувки высокого давления