Способ разделения сульфатного черного щелока

 

Использование: в сульфатцеллюлозном производстве, Сущность осуществляют следующим образом: сульфатный черный щелок , образующийся при сульфатной варке целлюлозы, подвергают разделению на лигниновые и нелигниновые компоненты фильтрацией через динамические мембраны, формируемые из компонентов щелока, в присутствии окислителя пероксида водорода , или кислорода, или воздуха в количестве, обеспечивающем содержание кислорода в растворе 0,015-0,20 моль/л. Способ обеспечивает 90%-ную степень извлечения лигнина .

СОЮЗ COBETCKMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,,50ÄÄ 1763383 А1 (я)з С 02 F 1/44; О 21 С 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СУЛЬФАТНОГО ЧЕРНОГО ЩЕЛОКА (57) Использование-. в сульфатцеллюлозном производстве, Сущность осуществляют сле1 (21) 4788865/26 (22) 05,02.90 (46) 23.09.92. Бюл. йв 35 (71) Институт коллоидной химии и химии дующим образом: сульфатный черный щелок, образующийся при сульфатной варке целлюлозы, подвергают разделению на лигнийовые и нелигнйновые компойенты фильтрацией через динамические мембраны, воды им. А.В.Думанского (72) Т.В.Князькова и А.А.Кавицкая (56) Авторское свидетельство СССР

% 829579, кл. С 02 F 1/44, 1973. но-бумажной промышленности с помощью .— да, или кислорода, или воздуха в количестве, полупроницаемых мембран. Диссертация обесйечивающем содержание кислорода в на соисканиеученой степени кандидата тех- растворе 0,015-0,20 моль/л. Способ обеспенических наук, М,: МХТЙ им. Д.И .Менделе-: чйвает 90%-ную степень извлечения лигниева, 1978, с. 183. . на.

Изобретение относится к области раэ- том, что в разделяемый щелок предвариделения жидких смесей, в частности к раз- тельно вводят серную кйслотудо величины делению сульфатных черных щелоков C рН; превышающей на 1,5-2,5 ед. рН коагуцелью их утилизации, и может быть исполь- ляции примесей щелока, после чего его эовано в сульфатцеллюлозном производст-:. — фильтруют через пористую основу при цирве..: .. куляции под давлением.

В настоящее время наиболее рацио- Однако этот способ предназначен для нальным направлением утилизации суль- разделения разбавленных сульфатных щефатного черного щелока, образующегося s локов (щелоксодержащих вод), концентрапроцессе сульфатной варки целлюлозы, ция которых по сухому остатку обычно не является разделение его на лигниновые превышает 10 г/л с целью их очистки от всех (высокомолекулярные) и нелигниновые, видов примесей. Из-за высокой селективнокомпоненты с раздельным использовани-" сти формирующихся динамических мембМ ем лигнина как полезного продукта и низко- ран ко всем видам примесей — высоко- и молекулярных компонентов щелока в низкомолекулярным, в том числе ионным качестве химического сырья, в частности . примесям, степень разделения щелока на для регенерации варочных химикатов. лигниновые и нелигниновые компоненты

Известен. способ разделения щелоков ($), которая может характеризоваться относульфатцеллюлозного производства мемб- шением селективности по лигнину (pn) к серанным фильтрованием с помощьюдинами- Лективности по сухому остаткg (pcyx), ческих мембран, формируемых иэ неприемлемо низка (S < 2). Кроме того, при компонентов щелока, заключающийся в разделении этим способом черных сульфатВ,Г.Терпугов. Исследование процесса формируемые иэ компонентов щелока, в очистки сульфатных сточных вод целлюлоз- прйсутствии окиСлителя пероксида водоро1703383 ных щелоков, концентрация которых по сухому остатку обычно ri ðeâûøçåò 100 г/л, удельная производительность по фильтрату мала и приближается к значениям, при которых мембранное фильтрование становится экбномически невыгодным процессом разделения. Таким образом, данный способ непригоден"для разделения черных щелоков на лигниновые и нелигниновые компо10 ненты

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является. способ разделения. сульфатного щелока мембраннйм фильтрованием

15 с помощьа динамических:мембран, формируемых из компонентов щелока, заключающийся в том; что сульфатный щелок фильтруют при циркуляции пад давлением

25-59 ат через пористую основу, например, 20 керамическую или графитовую:трубку со средним размером пор 0;2-0,6 мкм и более.

После достижения стабильных показателей разделения, т.е. окончания формирования динамической мембраны, процесс мемб25 ранного разделения:проаОдят s том же режиме., Однако этот способ также не обеспечивает.эффективное разделение щелока на лигниновые и нелигниновые -компоненты цесса по известному способу при более низком давлении (1 МПа), применяемом для разделения растворов на высоко- низкомолекулярные компоненты, позволяет увели35 чить степень разделения сульфатного черного щелока на лигнийовые и нелигниновые компоненты. Но и в этом случае степень разделения S невысокая и составляет 2,32;5 (таблица; пример 1).

Целью изобретения является повышение степени разделения сульфатного черно. го щелока на лигнинОвые и нелигниновые компоненты.

Эта цель достигается тем, что в способе

45 разделения сульфатного черного щелока на лигниновые и нелигниновые компоненты, включающем фильтрование его через дйнамические мембраны, формируемые из компонентов щелока, процесс ведут в

50 присутствии окислителя пероксида водорода в количестве, обеспечивающем содержаwe кислорода в растворе 0,015-0,20 моль/л;

Способ осуществляется следующим образом..

Сульфатный черный щелок, образующийся при сульфатной варке целлюлозы, направляют в разделительный аппарат, например, трубчатого типа, содержащий в качестве основы для. формирования ди,амических мембран пористый материал, 55 (степень разделения S < 2). Проведение про- 30 стойкий к воздействию щелочной среды и высокой температуры. Непосредственно перед подачей щелока в аппарат в щелок вводят пероксид водорода путем дозирования в расходный бак или всасывающий трубопровод в количестве, обеспечивающем содержание кислорода в растворе 0,0150,20 моль/л, Требуемая для осуществления способа концентрация окислителя пероксида водорода на порядок и более ниже ХПК сульфатного черного щелока, поэтому лигниновые компоненты, которые относятся к самым трудноокисляемым компонентам щелока, практически не подвергаются химической деструкции.

Щелок с введенным пероксидом водорода фильтруют через пористую основу при обеспечении твнгенциального потока под давлением 1 Mfla, При этом происходит формирование динамической мембраны из компонентов щелока, Окончание формйрования динамической мембраны определяют по установлению постоянных значений производительности по пермеату и селективности. После окончания формирования динамической мембраны проводят фильт- рование щелока при постоянном дозировании пероксида водорода в том же режиме, Получаемый пермеат содержат преимущественно йиэкомолекулярные нелигниновые компонентй щелока. Высокомолекулярные лигниновые компоненты щелока остаются в концентрате.

Для осуществления способа в качестве пористой основы могут быть использованы любые щелоче- и термостойкие материалы, например, керами4Еские, графитовые, металлические трубки со средним размером пор 0,5-1,2 мкм.

Пример. Черный щелок, полученный при сульфатной варке целлюлозы иэ смешанных пород древесины, с концентрацией по сухому остатку 130 гlл, лигнина — 35 г/л. рН 11,25, температурой 55 С, подают с расходом 69 л/ч в термостатируемый расходный бак с мешалкой, Одновременно в расходный бак дозируют пероксид водорода в виде 30 -ного раствора в количестве

1,60 л/ч. При этом концентрация кислорода в щелоке по Oj составляет 0,11 моль/л. Из расходного бака с помощью насоса под давлейием 1 МПа щелок подают в трубчатый разделительный элемент, включающий керамическую трубку со средним размером пор 1,1 мкм, поверхностью фильтрования

0,0195 м, высотой напорного канала 1 мм; при этом скорость течения щелока над фильтрующей поверхностью — 0.3 м/с, Через 6 ч фильтрования на керамической трубке завершается формирование динамической

1763383 мембраны, о чем свидетельствуют постоян- шение производительности по пермеату в ные показатели производительности по сравнении с известным способом (таблица, пермеату и селективности, практически не . примеры 6-10). Достаточно высокая произменяющиеся при дальнейшем фильтрова- водительность достигается при низкой сКонии. Через 12 ч удельная производитель- 5 рости течения щелока над мембранной ность по пермеату(6) составляет 22,3л/м ч, поверхностью.(0,3 м/с), что позволяет сниг селективность по лигнину (p>) — 90,3 ; по жать затраты на его-циркуляцию. сухому остатку (р ух.) — 29,0 ; степень раз- Повышение температуры щелока не деления на лигниновые и нелигниновые влияет на степень разделения и извлечения компоненты (S) — 3,1.. 10 лигнина, но существенйо увеличивае г проТаким же образом было осуществлейо иэводительность по пермеату (таблица, . формирование динамических мембран и примеры 9,10). Это имеет важное практиразделение сульфатного черного щелока . ческое зйачение, так как черные щелока при разной концентрации окислителя в рас- характеризуются побйШенной температутворе. Результаты представлены в таблице, 15 рой — 70-80 С и более. Ведение процесса

Как видно из таблицы, предлагаемый разделения при высокой температуре выспособобеспечиваетэффективное разделе- годно и с точки зрения экономии тепла ние сульфатного черного щелока- на лигни- для регенерации минеральных компоновые и нелигниновые компоненты при нейтов. более высокой, чем в известном способе, 20 Таким образом, предлагаемый способселективности.по лигнину. Степень разде- . позволяет повысить степень разделения ления щелока $ заметно повышается при сульфатногочерногощелоканалигниновые ведении процесса в присутствии пероксида и нелигниновые компонентй на 10-27 . Одводорода даже при малой концентрации — новременно способ повышает селектив0,015 моль/л по Ог (таблица, пример 2). На- 25 ность по лигнину (до 907;), что позволяет ибольшая степень разделения щелока. на уменьшить его потери как полезного пролигниновые и нелигниновые компоненты дукта. а также увеличивает проиэводитель(8 > 3) достигается в присутствии перокси- . ность по пермеату в среднем в 1,5 раза. да водорода в количестве, обеспечивающем Ф о р:м у л а и з о б р е т е.н и я содержание кислорода 0,08-0,20 моль/л 30 Способ разделения сульфатного черно(таблица, примеры 5-10); при этом.селек- го щелока на лигниновые и нелигниновые тивность по лигнину составляет около 907; компоненты, включающий фильтрование (89-91 ). Дальнейшее увеличение концейт- .. его через динамические мембраны, рации окислителя не улучшает показатели":: формируемые иэ компонентов щелока, разделения (таблица, пример 11). Нижний 35 отличающийся тем, что, с целью предел концентрации (0,015 моль/л) опре- . повышения степени разделения, процесс делен, исходя иэ значимости положительно- ведут в присутствии окислителя-пероксида гоэффекта. . водорода в количестве, обеспечивающем

Дополнительно к поставленной цели содержание кислорода в растворе 0,015предлагаемый способ обеспечивает улуч- 40 0,20 моль/л.

Результаты разделения сульфатного черного щелока на динамических мембранах (концентрация щелока по сухому остатку 130 г/л; пористая основа — керамическая трубка) 1763383

Продолжение таблицы

Il p и м е ч а н и е. Пример 1 по прототипу, примеры Z-11 — no предлаг®емому способу.

Составитель Т. Князькова

Техред М;Моргентал Корректор А. Ворович

Редактор Т. Шагова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3425 Тирам . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5