Способ приготовления варочного раствора для получения волокнистого полуфабриката

 

Использование: для приготовления варочного раствора при получении волокнистого полуфабриката. Сущность изобретения: раствор карбоната натрия в сточной воде от биологической очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией избыточного производства с концентрацией избыточного ила 18-40 г/л, имеющий концентрацию карбоната натрия 1,55-2,50 мас.% в ед. Na₂O, или щелочной гидролизат, полученный путем обработки сточной воды от биологической очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией избыточного активного ила 18-40 г/л смешанным основанием, содержащим 50-90 мас.% карбоната натрия и 10-50 мас.% оксида кальция, в количестве 1,55-2,50 мас.% в ед. Na₂O при 25-40^oC с последующим удалением образующегося твердого осадка, насыщают сернистым ангидридом при 35-45^oC до содержания его в варочном растворе 2,5-5,5 мас.%. 1 табл.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству, в частности к способу приготовления варочного раствора для получения волокнистого полуфабриката.

Известен способ приготовления варочного раствора для получения волокнистого полуфабриката путем добавления соли сернистой кислоты в водную среду [1] Известен также способ приготовления кислых варочных растворов насыщением водной среды сернистым ангидридом до требуемого значения pH [2 и 3] Недостатком перечисленных методов является большой расход свежей воды на приготовление раствора, затраты на последующую очистку сточных вод и низкий выход целлюлозы Наиболее близким к изобретению является известный способ приготовления варочного раствора для получения волокнистого полуфабриката, предусматривающий использование в качестве водной среды сточных вод от биологической очистки. В сточную воду илоуплотнителя системы биологической очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией активного ила 0,5-17,0 г/л добавляют соли сернистой кислоты, а в случае сульфитного или биосульфитного способов варки водную среду дополнительно насыщают сернистым ангидридом до требуемого значения pH [4] Этот способ позволяет существенно повысить экономичность процесса варки целлюлозы за счет использования взамен свежей воды сточных вод от биологической очистки промотоков. Однако способ дает сравнительно низкий выход волокнистого полуфабриката и не обеспечивает необходимого на сегодняшний день уровня показателей его качества. Кроме того, использование в качестве водной среды промотоков с низкой концентрацией избыточного активного или не позволяет решить проблему полной утилизации избыточного активного ила.

Изобретение направлено на создание способа приготовления варочного раствора для получения волокнистого полуфабриката, одновременно обеспечивающего повышение выхода волокнистого полуфабриката, улучшение его качества, полную утилизацию отходов биологической очистки сточных вод, а также расширение сырьевой базы для получения сульфитных варочных растворов.

Поставленная задача решается за счет того, что при получении варочного раствора путем насыщения водной среды сернистым ангидридом в качестве водной среды предлагается использовать раствор карбоната натрия в сточной воде от биологической очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией избыточного активного ила 18-40 г/л, причем концентрация карбоната натрия в этом растворе составляет 1,55-2,50 мас. в ед. Na₂, или щелочной гидролизат, который получают при обработке сточной воды от биологической очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией избыточного активного ила 18-40 г/л смешанным основанием, содержащим 50-90 мас. карбоната натрия и 10-50 мас. оксида кальция, в количестве 1,55-2,50 мас. в ед. Na₂O при 25-40^oC с последующим удалением образующегося твердого осадка, и насыщение сернистым ангидридом проводят при 35-45^oC до содержания его в варочном растворе 2,5-5,5 мас. в расчете на общую массу раствора.

Использование в процессе приготовления варочного раствора в качестве водной среды раствора карбоната натрия в сточной воде от биологической очистки промотоков или щелочного гидролизата, полученного на основе сточной воды от биологической очистки промотоков, позволяет повысить эффективность процесса варки целлюлозы за счет содержания в варочном растворе продуктов кислого или щелочного гидролиза биоорганической части избыточного активного ила, которые являются ингибиторами термоокислительной деструкции углеводов.

При насыщении сернистым ангидридом раствора карбоната натрия в сточной воде от биологической очистки промотоков, содержащей избыточный активных ил, происходит кислый гидролиз биоорганической части ила, составляющей не менее 83 мас. в расчете на сухой остаток. В случае обработки сточной воды от биологической очистки промотоков с мешанным основанием еще до момента насыщения сернистым ангидридом происходит реакция каустизации Na₂CO₃+CaO+H₂O 2NaOH+CaCO₃ и щелочной гидролиз биоорганической части избыточного активного ила. Основными компонентами кислых и щелочных гидролизатов избыточного активного ила являются аминокислоты или их натриевые соли (приблизительно 68-80 мас. от суммарных органических веществ гидролизата, перешедших в раствор), карбоновые кислоты или их соли (10-15 мас.), нейтральные эфирорастворимые вещества (5-12 мас.) и фенолы (2-5 мас.).

Избыточный активный ил очистный сооружений целлюлозно-бумажного производства содержит значительное количество мелкого волокна, шлам=лигнина и опилок, общее содержание которых составляет до 17 мас. в расчете на сухой остаток. Образующийся согласно приведенной выше реакции каустизации карбонат кальция при тщательном перемешивании равномерно распределяется среди неподверженных гидролизу твердых частиц избыточного активного ила. В результате неподверженный гидролизу осадок избыточного активного ила, который в обычных условиях прочно удерживает воду и с трудом поддается отделению, приобретает благоприятную структуру и легко удаляется фильтрованием или отстаиванием.

Предложенный способ предусматривает использование сточной воды от биологической очистки промотоков с концентрацией избыточного активного Ила 18-20 г/л. Такая концентрация, достигающаяся предварительным уплотнением избыточного активного или в специальных отстойниках, является наиболее оптимальной, так как обеспечивает повышенное содержание в варочном растворе продуктов кислого или щелочного гидролиза, образующихся в процессе его приготовления и способствующих повышению эффективности варки целлюлозы. Кроме того, использование промотоков с высокой концентрацией избыточного активного ила (18-40 г/л) позволяет полностью утилизировать избыточный активный ил.

Насыщение водной среды сернистым ангидридом при 35-45^oC до концентрации 2,5-5,5 мас. во-первых, обеспечивает практически полный кислый гидролиз биоорганической части избыточного активного ила, сопровождающийся образованием веществ, повышающих качество варочного раствора, и, во-первых, обеспечивает оптимальные условия варки целлюлозы повышение выхода волокнистого полуфабриката и улучшение его физико-механических показателей.

Использование в качестве водной среды щелочного гидролизата позволяет эффективно освободиться (путем соосаждения с карбонатом кальция) от той части избыточного активного ила, которая не подвергается гидролизу и составляет до 17 мас. в расчете на сухой остаток ила, что в конечном итоге способствует улучшению качественных показателей волокнистого полуфабриката.

Предложенные условия получения щелочного гидролизата (обработка смешанным основанием, содержащим 50-90 мас. карбоната кальция и 50 мас. оксида кальция, в количестве 1,55-2,50 мас. в ед. Na₂O при 25-40^oC с последующим удалением образующегося твердого осадка) обеспечивают практически полный щелочной гидролиз биоорганической части избыточного активного ила и удаление нерастворимого шлама, что в свою очередь приводит к повышению эффективности процесса варки и улучшению качества волокнистого полуфабриката.

Способ осуществляют следующим образом.

В сточную воду от биологической очистки промотоков целлюлозно-бумажного производства после предварительного уплотнения избыточного активного ила в радиальном или вертикальном отстойнике до концентрации 18-40 г/л добавляют карбонат натрия в количестве, обеспечивающем концентрацию раствора 1,55-2,50 мас. в ед. Na₂O. Полученный раствор карбоната натрия подают в абсорбер для насыщения сернистым ангидридом при 35-45^oC и концентрации 2,5-5,5 мас. до полного растворения биоорганической части избыточного активного ила, либо сточную воду от биологической очистки промотоков целлюлозно-бумажного производства после предварительного уплотнения избыточного активного ила до концентрации 18-40 г/л направляют в смеситель, где проводят обработку смешанным основанием в количестве 1,55-2,50 мас. в ед. Na₂O при 25-40^oC при тщательном перемешивании до полного растворения биоорганической части избыточного активного ила. Затем полученную смесь, содержащую щелочной гидролизат, нерастворившийся шлам и карбонат кальция, подвергают обезвоживанию фильтрованием или отстаиванием. Полученный осветленный щелочной гидролизат направляют в абсорбер для насыщения сернистым ангидридом при 35-45^oC до концентрации 2,5-5,5 мас.

Пример 1. 3600 г воздушно-сухой щепы загружают в 15-литровый автоклав из кислотостойкой стали, туда же заливают 9 л варочного раствора. Варочный раствор готовят путем насыщения сернистым ангидридом раствора карбоната натрия в сточной воде от биологической очистки промотоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией избыточного активного ила 30 г/л, имеющего концентрацию карбоната натрия 2 мас. в ед. Na₂O. Насыщение проводят при 40^oC до концентрации сернистого ангидрида 4,50 мас. В результате получают варочный раствор, содержащий продукты кислого гидролиза биоорганической части избыточного активного ила pH 1,8. Варку проводят при подъеме температуры от 25 до 100^oC 2 ч 15 мин, стоянке при 120^oC 45 мин, подъеме температуры от 120 до 160^oC 1 ч 30 мин и стоянке при 160^oC 1 ч. После варки определяют выход, физико-механические показатели и белизну волокнистого полуфабриката при массе отливки 75 г/м². Полученные результаты представлены в таблице.

Пример 2. Варочный раствор готовят следующим образом.

Сточную воду от биологической очистки промотоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией избыточного активного ила 30 г/л обрабатывают смешанным основанием, содержащим равные части карбоната натрия и оксида кальция, в количестве 2,5 мас. в ед. Na₂O при 35^oC. После отделения твердого осадка щелочной гидролизат насыщают сернистым ангидридом при 40^oC до концентрации 5,5 мас. В результате получают варочный раствор, содержащий продукты щелочного гидролиза биоорганической части избыточного активного ила, pH 1,9. Варку проводят в условиях примера 1, Полученные результаты представлены в таблице.

Как видно из представленных данных в результате сочетания предложенных условий приготовления варочного раствора значительно повышается выход волокнистого полуфабриката и улучшается его физико-механические показатели по сравнению с известным способом.

Кроме того, исключается расход свежей воды на приготовление варочного раствора и расширяется сырьевая база для получения. Одновременно решается задача полной утилизации вод целлюлозно-бумажного производства, загрязняющих окружающую среду.

Формула изобретения

Способ приготовления варочного раствора для получения волокнистого полуфабриката путем насыщения водной среды сернистым ангидридом, отличающийся тем, что в качестве водной среды используют раствор карбоната натрия в сточной воде от биологической очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией избыточного активного ила 18 40 г/л, причем концентрация карбоната натрия в растворе составляет 1,55 2,50 мас. в ед. Na₂O, или щелочной гидролизат, полученный при обработке сточной воды от биологической очистки промышленных стоков целлюлозно-бумажного производства с концентрацией избыточного активного ила 18 40 г/л смешанным основанием, содержащим 50 90 мас. карбоната натрия и 10 50 мас. оксида кальция, в количестве 1,55 2,5 мас. в ед. Na₂O при температуре 25 40^oС с последующим удалением образующегося твердого осадка, насыщение водной среды сернистым ангидридом проводят при температуре 35 45^oС до содержания его в варочном растворе 2,5 5,5 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1