Способ получения бисульфитного варочного раствора на магниевом основании для производства целлюлозы
Владельцы патента RU 2244774:
Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт бумаги" (ОАО "ЦНИИБ") (RU)
Способ касается получения бисульфитного варочного раствора на магниевом основании и относится к области целлюлозно-бумажной промышленности для производства целлюлозы. Сернистый ангидрид подвергают взаимодействию с магнезиальным сырьем-кусковым бруситом с размером фракций в диапазоне 50-600 мм при начальном рН=1,5-2,5. Процесс ведут до конечного рН=2,8-3,5 и доли связанного диоксида серы 47,0-49,5% с последующим отделением отработанного газа от раствора. При этом процесс осуществляют в одну ступень при температуре 70-90°С. Техническим результатом является повышение технологичности способа за счет сокращения ступеней процесса при сохранении качества готового раствора. 1 табл.
Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности и может быть применено в производстве целлюлозы, изготовляемой из волокнистых полуфабрикатов с использованием бисульфитных варочных растворов на магниевом основании.
Известен способ получения бисульфитного варочного раствора на магниевом основании для производства целлюлозы, включающий противоточное взаимодействие сернистого ангидрида (диоксида серы - SO2) с магнезиальным сырьем - молотым бруситом в водной среде и отделение отработанного газа от раствора (SU, 367204, D 21 С 3/10, 1973). При этом известным способом получают бисульфитный варочный раствор с содержанием связанного SO2 - 50-55% от общего количества диоксида серы. Осуществляют известный способ в одну ступень в двух последовательно установленных аппаратах при рН>5,0.
Для реализации известного способа необходимо проводить размол брусита, приводящий к запыленности атмосферы. Кроме того, способ энергоемкий и сопровождается сильным эрозионным износом оборудования, а содержание серы в шламе составляет 12-20%.
Известен также способ получения бисульфитного раствора на магниевом основании, включающий взаимодействие сернистого ангидрида с магнезиальным сырьем - кусковым бруситом с размером фракций 50-600 мм при рН=1,5-2,5 до содержания доли связанного диоксида серы 40-45%, отделение обработанного газа и последующую обработку полученного раствора до рН 3,0-5,0 и доли связанного диоксида серы 47-55% (RU, 2149231 C1, D 21 С 3/10, 11/02, 20.05.2000).
Способ осуществляют в две ступени. На первой стадии получают кислый раствор с заданным содержанием связанного SO2 и общего SО2, превышающего заданное значение на 0,5-1,5%, при полном расходовании брусита. На второй стадии кислый раствор обрабатывают паром или воздухом для удаления избыточного общего SО2 в количестве, обеспечивающем долю связанного SO2 47-55%. Содержание серы в шламе при этом составляет 5-7%, поскольку процесс проводится при пониженных рН.
Ближайшим аналогом настоящего изобретения является способ получения бисульфитного варочного раствора на магниевом основании для производства целлюлозы, включающий взаимодействие сернистого ангидрида с магнезиальным сырьем - кусковым бруситом с размером фракций в диапазоне 50-600 мм при начальном рН=1,5-2,5 с последующим отделением отработанного газа от раствора (RU, 2054852, D 21 С 3/10, 20.02.1996).
Известный способ осуществляют в две ступени. При этом на первой ступени получают кислый раствор с заданным содержанием общего SО2 при начальном рН 1,5-2,5 и доле связанного SO2 40-45%. Хотя температура процесса взаимодействия сернистого ангидрида с магнезиальным сырьем при описании ближайшего аналога специально не указывалась, обычно она составляет около 40°С, поскольку печной газ обычно охлаждают до 30-50°С. На второй ступени кислый раствор обрабатывают кусковым бруситом до достижения конечного рН 3-5 и доли связанного диоксида серы 47-55%.
В известном способе не происходит заметного выпадения плохо растворимого сульфита магния, т.к. процесс получения бисульфитного раствора осуществляют при рН<5, поэтому содержание серы в шламе составляет 5-7%. Однако известный способ является громоздким и требует объемного оборудования как на первой, так и на второй ступени.
Кроме того, необходимо периодически переключение работы турм из-за возникновения гипсации поверхности брусита сульфитами кальция и магния и сульфатом кальция при обработке кислого раствора бруситом на второй ступени.
Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является повышение технологичности способа за счет сокращения ступеней процесса. При этом качество получаемого раствора остается на требуемом уровне, а содержание серы в шламе также не превышает 5-7%, поскольку весь процесс протекает при рН не выше 3,5.
Этот результат достигается тем, что в способе получения бисульфитного варочного раствора на магниевом основании для производства целлюлозы, включающем взаимодействие сернистого ангидрида с магнезиальным сырьем - кусковым бруситом с размером фракций в диапазоне 50-600 мм при начальном рН 1,5-2,5 с последующим отделением отработанного газа от раствора, согласно изобретению взаимодействие сернистого ангидрида с магнезиальным сырьем - кусковым бруситом в водной среде проводят до конечного рН 2,8-3,5 и доли связанного диоксида серы 47,0-49,5%. При этом процесс осуществляется в одну ступень при температуре 70-90°С.
Повышенную температуру поддерживают за счет увеличения температуры печного газа на входе в систему абсорбции. Возможно использование пара. В результате этого готовый раствор выходит из системы при повышенной температуре, что по условиям равновесия дает минимальное содержание SO2 в виде сернистой кислоты и соответственно повышенную долю связанного SO2 47-49,5% и рН 2,8-3,5 (по прототипу доля связанного диоксида серы на первой ступени составляла 40-45% и рН 2,0-2,5). Очищенный газ отводят в атмосферу.
Предлагаемый способ более технологичен по сравнению с прототипом, поскольку проводится в одну ступень. Готовый раствор имеет высокую температуру, что позволяет сократить расход пара в процессе варки целлюлозы и на 20-30 минут сократить оборот котла. Кроме того, при получении бисульфитного раствора по прототипу на второй ступени со временем происходит гипсация поверхности брусита сульфитами кальция и магния и сульфатом кальция, в результате чего резко замедляется взаимодействие кислого бисульфитного раствора с бруситом и возникает необходимость переключения режима работы турм.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.
Пример 1. Способ получения бисульфитного варочного раствора на магниевом основании осуществляют следующим образом: турму заполняют кусковым бруситом с размером кусков 200-400 мм и пропускают печной газ с содержанием сернистого ангидрида 13% в пересчете на сухой газ (в пересчете на реальный влажный газ - 7,8%) и с температурой 76°С. При этом за счет тепла печного газа, конденсации из него паров воды и тепла реакции сернистого ангидрида с бруситом температура готового раствора на выходе из системы абсорбции повышается до 80°С. Крепость раствора по общему SO2 поддерживают 4,0%. По условиям равновесия при данных концентрациях SO2 в газе и температурах в растворе в виде сернистой кислоты будет содержаться не более 0,16% SO2. Таким образом, в системе получают бисульфитный раствор следующего состава:
общий SO2 - 4,0%;
связанный SO2 - 1,92%;
доля связанного SO2 - 48%;
конечный рН - 3,0.
Очищенный печной газ отделяется от раствора и из турмы поступает в атмосферу.
Экономия тепла по сравнению с прототипом составляет 0,2 Гкал/т.
Примеры 2, 3. Аналогично осуществляют получение бисульфитных варочных растворов при нижеследующих параметрах процесса (см. таблицу). Пример, воспроизводящий процесс по ближайшему аналогу, представлен в таблице.
Таким образом, согласно таблице, предлагаемый способ обеспечивает получение бисульфитного варочного раствора необходимого качества с низким количеством потери серы со шламом на уровне способа по прототипу. Но при этом предлагаемый способ более технологичен за счет осуществления его в одну ступень, исключает гипсацию турм, а также позволяет получить экономию тепла, составляющую 0,15-0,25 Гкал/т целлюлозы.
| Таблица | ||||||||||||
| № примера | Размер фракции брусита, мм | Печной газ | Сырой бисульфитныйраствор | Экономия тепла на варку, Гкал/т | ||||||||
| t, °С | Влагосодержание, г/нм3 сухого газа | Концентрация SO2,% | t, °С | SО2 общ, % | Н2SО3, % (в ед. SO2) | SO2 связ., % | Доля SО2связ, % | Конечный рН | ||||
| В сухом газе | Во влажном газе | |||||||||||
| 1 | 200-400 | 76 | 536 | 13,0 | 7,8 | 80 | 4,0 | 0,16 | 1,92 | 48,0 | 3,0 | 0,2 |
| 2 | 100-600 | 73 | 440 | 15,0 | 9,7 | 70 | 4,5 | 0,26 | 2,12 | 47,0 | 2,8 | 0,15 |
| 3 | 50-200 | 82 | 856 | 10,0 | 4,9 | 90 | 6,0 | 0,07 | 2,97 | 49,5 | 3,5 | 0,25 |
| 4 (по прот.) | 45 | 45 | 84 | 15,0 | 13,6 | 40 | 5,0 | 0,86 | 2,07 | 41,4 | 2,3 | - |
Для прототипа в таблице указаны параметры только первой ступени.
Способ получения бисульфитного варочного раствора на магниевом основании для производства целлюлозы, включающий взаимодействие сернистого ангидрида с магнезиальным сырьем-кусковым бруситом с размером фракций в диапазоне 50-600 мм при начальном рН 1,5-2,5 с последующим отделением отработанного газа от раствора, отличающийся тем, что взаимодействие сернистого ангидрида с магнезиальным сырьем проводят до конечного рН 2,8-3,5 и доли связанного диоксида серы 47,0-49,5%, при этом процесс осуществляют в одну ступень при температуре 70-90°С.
