Комплексная химическая переработка древесины - Ковернинский И.Н.
ISBN 5-261-00054-3
Скачать (прямая ссылка):
47
Выпаривание щелока проводят в выпарных аппаратах различных систем. Общее количество воды, которое необходимо удалить из щелока в процессе выпаривания, рассчитывают по формуле
W = Q(1 — стч/скон), где W- количество упаренной воды, кг; Q - масса щелока, подаваемого на выпаривание, кг; снач, Скон — начальная и конечная концентрации сухих веществ в щелоке, %.
В целлюлозно-бумажной промышленности применяют многокорпусные вакуум-выпарные установки, составленные из четырех-семи выпарных аппаратов. Эффективность работы установки основана на многократном использовании тепла, отдаваемого свежим паром на испарение воды. Упаренный щелок из установки выходит с концентрацией сухих веществ 50...55 %. Эффективность работы установки оценивается по ее экономичности, под которой понимают отношение массы ипаряемой воды, к массе израсходованного свежего пара. Экономичность выпарной установки возрастает с увеличением числа корпусов:
Число корпусов 3 4 5 6 7 Экономичность 2,4 3,2 3,8 4,7 5,5 На практике ограничиваются 6 - 7-корпусными установками, дальнейшее увеличение числа корпусов повышает паропроизводительность незначительно. Производительность вакуум-вьшарных установок по упариваемой воде составляет 100...350 т/ч; давление свежего пара 0,3...0,35 МПа; температура 135... 145 0C; вакуум в последнем выпарном аппарате 73.. .90,6 кПа.
Сжигание черного щелока. Упаренный щелок сжигают в специальных содорегенерационных котлоагрегатах (CPK). Они почти не отличаются от обычных паровых котлов, в качестве топлива в которых используется упаренный черный щелок с концентрацией сухого остатка 60...65 %. Сухой остаток состоит из 65...70 % органической части (продуктов разрушения древесины: лигнина, углеводов, экстрактивных веществ) и 30...35 % минеральной части (свободных едкого натра, сульфида натрия, карбоната натрия и щелочи, связанной с продуктами разрушения древесины). В среднем при выходе целлюлозы 35...55 % с черным щелоком на сжигание поступает 1700...92O кг сухих веществ на 1 т в. с. ц. по варке. Потери сухого остатка черного щелока в процессах промывки и выпаривания составляют примерно 10 %.
Непосредственно перед подачей в топку CPK упаренный до концентрации 50...55 % черный щелок проходит газоконтактный каскадный испаритель. За счет контакта с горячими дымовыми газами из щелока допол
48
нительно удаляется часть воды, и горячий щелок концентрацией 60...65 % направляется к форсункам для подачи щелока в топку. Кроме того, к нему добавляется сульфат натрия Na2SO4 для восстановления производственных потерь щелочи. Температура в топке 800...11000C Под высоким давлением щелок форсунками впрыскивается в топку, быстро высыхает и сгорает. В процессе сжигания сгорает органическая часть щелока, а минеральная часть образует расплавленный остаток (плав), который собирается на поду топки.
Плав состоит главным образом из карбоната натрия (соды), в который превращается в процессе сжигания весь свободный и связанный едкий натр, и сульфида натрия, образованного восстановлением сульфата натрия оксидом углерода. Эти процессы можно представить уравнениями: 2NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O Na2SO4 + 4CO -> Na2S + 4CO2
Плав по мере накопления на поду топки с температурой 850... 9000C стекает в растворитель плава, где он растворяется слабым белым щелоком с получением раствора зеленого цвета, называемого зеленым щелоком. Показатели работы CPK по черному щелоку приведены в табл. 1.5. Производительность работающих в России CPK по сухому остатку щелока от 350 (СРК-350) до 1750 т/сут (СРК-1750).
Таблица 1.5
Характеристика работы CPK
Показатели Выход целлюлозы, %
50 48 46 Выработка:
пара, т/т в.с.ц.
плава, кг/т в.с.ц. Потери щелочи, возмещаемые сульфатом натрия, кг/т в.с.ц. 3...3,5 260...290 45...5O 4,2...4,8 330...350 50...60 4,9...5,2 360...380 70...8O Каустизация щелока. Цель каустизации щелока — превратить малоактивный карбонат натрия, содержащийся в зеленом щелоке, в едкий натр. Это осуществляется обработкой зеленого щелока негашеной известью, при этом протекают реакции:
CaO + H2O -> Ca(OH)2 Na2CO3 + Ca(OH)2 ^ 2NaOH + CaCO3 4-Образующийся по второй реакции CaCO3 выпадает в осадок и называется каустизационным шламом. В растворе остаются едкий натр и сульфид натрия, т. е. снова получается белый щелок.
От каустизационного шлама белый щелок отделяется на вакуум-фильтрах и собирается в баке. Шлам скапливается в бункере шлама, промывается горячей водой на вакуум-фильтрах и поступает на регенерацию.
49
Фильтрат представляет собой слабый белый щелок, который используется для растворения плава.
По принятой технологии каустизации можно получать от 1000 до 4000 м3 белого щелока в сутки. Степень каустизации зеленого щелока (степень превращения Na2CO3 в NaOH) достигает 90 %. При выходе целлюлозы 48 % технико-экономические показатели работы отделения каустизации следующие:
Расход CaO (85%), кг/тв.с.ц............260...27O
Количество шлама, кг/т в.с.ц............360...38O
Выход белого щелока, % зеленого.......,80...9O
Расход пара, кг/т в.с.ц...............0,15.. .0,20
