Способ переработки черного щелока

 

ф вифЩ иет

Союз Соаетсиик

Социалистических

Республик

ОП И

588776

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 04.10.72 (21) 1834562/04

@1 м (Э с присоединением заявки Й©

D 21 С 11/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300381. Бюллетень 89 12

Дата опубликования описания 30.03. 81 (53) УДК 676.11. .082.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.А, Миронова, В. Н. Струнников и П. Н. Федосеев (71) Заявитель

Украинский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности (54 ) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЧЕРНОГО ЩЕЛОКА

Предлагаемое .изобретение относит- ся к переработке щелоков, образующихся в качестве отхода в целлюлознобумажных производствах и содержащих большой набор ценных продуктов, например лигнин, низкомолекулярные кислоты, щелочь, серу и другие, применяющихся в различных химических производствах.

Известно, что в производстве целлюлозы натронным и сульфатным способами до 50Ъ органического вещества древесины переходит в раствор, образуя так называемый черный щелок, ко-. торый для выделения ценных продуктов перерабатывают, например упариванием, или сжигают при регенерации едкого натрия. B последнем случае ценные продукты, такие как лигнин и различные кислоты, сгорают. Образующееся тепло используют для получения пара.

В других случаях, например при

"автоматизационном сжигании" (термическое разложение черных щелоков в распыленном состоянии) обеспечивается выделение щелочи в виде карбоната и серы в виде сероводорода, а при

"мокром" сжигании щелоков с помощью кислорода при 195 С реализуется до

80% теплотворной способности щелока.

Далее, за счет обработки отработанных черных щелоков генераторным газом обеспечивается выделение летучих продуктов.

5 Д я веления лигнина применяют либо обработку черного щелока дымовыми газами, содержащими СО2, либо минеральными кислотами,преимущественно серной кислотой, причем имеет

1О значение рН среды, от которого зависит выход лигнина. Так, лигнин осаждается не полностью при обработке дымовыми газами (35%, (1) .

15 Органические кислоты — муравьиную„ уксусную, масляную, выделяют иэ черных щелоков путем его упари-,вания до 60-65%-ного содержания сухих веществ с последующим извлече20 нием щелочных солей кислот метиловым спиртом и осаждением примесей добавлением н-бутилового или другого жидкого спирта, этилацетата, бенэола, диоксана или эфира. Образующиеся

2 водный и органический слой разделяют, отгоняют растворитель, а остаток обрабатывают СО2, отделяют примеси и подкисляют (для выделения свободных кислот). Выход кислот составляЗО ет 59-74% 2 .

588776

15

Таблица 1 б, 28.

13,73

14,02

13,79

13,59

20,2

Летучие кислоты (в пересчете на уксусную кислоту) 20,6

6,41

6,30

20,3

6,21

20,0

Имеющийся промышленный способ предусматривает переработку черного щелока для выделения лигнина сернокислотным методом. Процесс ведут смешением черного щелока с серной кислотой при 70-85 С (рН среды 3-5) при перемешивании и дегаэации с последующим выдерживанием (для коагуляции) при 82-85 С, отделением лигнина и промывкой его водой при

60-900С $3).

Однако в последнем случае не обеспечивается выделение летучих кислот, содержание которых в черном щелоке составляет 10-13Ъ (на сухое вещество), С целью рационального использования органических веществ в предлагаемом способе ведут дополнительное улавливание летучих кислот с помощью раствора щелочи, нанесенного на поверхность поглощения, расПоложенную на расстоянии 5-25 мм от поверхности испарения подкисленного щелока.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что суспензию отработанного черного щелока с осажденным серной кислотой лигнином направляют в испаритель, в котором отгоняют летучие кислоты при температуре, которая ниже их точек кипения, за счет сближения поверхности испарения и поверхности поглощения (конденсации).

Для получения лигнина в виде твердого осадка целесообразно суспензию выдержать в испарителе в течение 4060 мин при 80-85оС

Предложенный способ позволяет одновременно получать иэ отработанного черного щелока лигнин и летучие кислоты. По этому способу выделяют лигнин из черных щелоков варок как лиственных, так и хвойных пород.

При,получении летучих кислот не требуется упаривание щелока до высокой концентрации и за счет предотвращения разложения повышается выход летучих кислот.

Способ осуществляют в реакторе с мешалкой, снабженном вентиляцией. Упаренный полностью или частично черный щелок (плотностью д4 = 1,08

1,28), сохраняющий свою температуру, подкисляют 20-40%-ной серной кислотой до рН 3-5 (например, расход

ЗОВ-ной Н2504 при подкислении черного щелока с dg = 1,282 до рН 3,5 составляет 0,19 л/кг черного щелока варки осины, при плотности d 4 = !

1,09 расход, соответственно, 0,07 л на 1 кг щелока варки сосны).

Далее суспензию или коллоидный раствор лигнина подают в испаритель, представляющий собой низкий бак типа плоского мылоотделителя, который может обогреваться снизу и с боков горячей водой для поддержания температуры 80-850С. Бак закрывают крышкой с вложенной в нее пористой прокладкой, например„тканью (синтетика), смоченной щелочным раствором, например йаОН, Ca(OH)<, так, чтобы расстояние от прокладки до поверхности суспензии было минимальным (5-25 мм).

Суспензию выдерживают в иауарителе 40-60 мин при 80- 85 С. Й этих условиях обеспечивается лучшая коагуляция осаждаемого кислотой лигнина

25 и отделение солей килот. затем осажденный лигнин отфильтровывают и промывают (или центрифугируют), и, если требуется отправлять его как товарный продукт сушат. Соли летучих кислот смывают с прокладки небольшим количеством воды и, если требуется, их разлагают серной кислотой и разгоняют или этерифицируют. !

35 Пример 1. Производственный черный щелок от сульфатных варок целлюлозы иэ неокоренной осиновой древесины с относительной плотностью d4 = 1,272 (457% сухого вещ щества, 4 том числе 32% золы) подKHcJIHNT po pH 3,5 30%-ной HgSOy, выдерживают 10 мин при температуре реакции (для удаления Н-S). и помещают в испацитель, эакрйтый крышкой с пористой прокладкой, смоченной раствором 1 н. NaOH на 40 мин при 80-85оС.

Полученные продукты и их выход приведены в табл.1.

588776

Продолжение табл. 1

Выход,%, от

Продукты, полученные после переработки черного щелока органического вещества щелока сухого остатка черного щелока веса черного щелока

4» = 1,27

31,1

Сульфатный лигнин

21,5

9,75

20,0

9,08

29,0

30,3

21,0

9,53

31,8

22,0

0,00

Таблица 2

18,60

20,30

18,00

16,80

12,65

13,80

12,26

11,45

2,24

Летучие кислоты (в пересчете на уксусную кислоту) 2,44

2,17

2,03

32,0

42,0

30,0

46,5

33,0

6i00

48,0

34,0

6,17

В среднем получают 63 кг органических кислот и 95 кг лигнина из

1 т упаренного черного щелока (от варок лиственной древесины).

Пример 2. Черный щелок после варки целлюлозы иэ сосновой древесины с относительной плотСульфатный лиг- 5,82 нин

5,46

Из, неупаренного черного щелока (хвойные породы) получают в среднем 22 кг органических кислот и до 60 кг лигнина на 1 т щелока, или до 66 кг кислот и 180 кг лигнина на 1 т целлюлозы.

По предлагаемому способу получают летучих кислот больше на 2025%, чем их содержится в исходном черном щелоке. Это объясняется превращением части молочной кислоты щелока в муравьиную под действием серной кислоты.

Формула изобретения

Способ переработки черного щелока путем подкисления его, например, ностью d, . = 1р09 (17,7% сухих веществ, в том числе 32% эолы) подкисляют до рН 3,5 и обрабатывают по примеру 1.

Полученные продукты и их выход показаны в табл.2. серной кислотой до рН 3-5 при перемешивании, дегазации и нагревании до 80-05 С с последующим выдерживанием при этой температуре до полной

55 коагуляции лигнина, отделением его и промыванием нагретой до 60-80 С водой, .отличающийся тем, что, с целью рационального использоания органической части черного щеока, в процессе коагуляции лигнина

® ведут дополнительное улавливание летучих кислот с помощью раствора щелочи, нанесенного на поверхность поглощения, расположенную на расстоянии

5-25 мм от поверхности испарения

65 подкисленного щелока.

Составитель Г. Андион

Редактор Е. Месропова Техред Н.Келушак Корректор M Коста

Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ l589/47

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы, 1963, с. 623-635.

2. Патент США Р 2.750.413, кл. 163-16, 1956.

3. Авторское свидетельство СССР

Е 173119, кл. 0 21 С 11/00, 1964.