Способ разделения сульфатного черного щелока

(19) я)з С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 2 Р 1/44;021 С 11 ЕНИЯ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 2(46) 23,09,92, Бюл. В 35: (57) Использование. в сульфатцеллюлозном (71) Институт коллоидной химии и химии производстве, Сущностьосуществляютслеводы им. А.В.Думанского : дующим образом: сульфатный черный ще- (72) Т.В,Князькова и А,А,Кавицкая . - лок, образующийся при сульфатной варкецеллюлозы, подвергают разделению на лиг- (56) Авторское свидетельство СССР ". нийовые и нелигнйновые компойенты филь%829579, кл. С 02 Р 1/44, 1973.:; трацией через динамические мембраны,В,Г.Терпугов, Исследование процесса формируемыеиэ компонентов щелока, в очистки сульфатных сточных вод целлюлоз- . прйсутствии окиСлителя пероксида водороно-бумажной промышленности с помощью . - да, или кислорода, или воздуха в количестве, полупроницаемых мембран. Диссертацияобеспечивающем содержание кислорода в на соисканиеученой степени кандидата тех- растворе 0,015-0,20 моль/л, Способ обеспенических наук, МЧХТЙ им. Д.И,Мейделе-:.чивает 90 ф -ную степень извлечения лигниева, 1978, с. 183,. на. Изобретение относится к области разделения жидких смесей, в частности к раз- делению сульфатных черных щелоков с целью их утилизации, и может быть использовано в сульфатцеллюлозном производстве.В настоящее время наиболее рациональным направлением утилизации сульфатного черного щелока, образующегося в процессе сульфатной варки целлюлозы, является разделение его на лигниновые (высокомолекулярные) и нелигниновые компоненты с раздельным использовани-" ем лигнина как полезного продукта и низко- молекулярных компонентов щелока в качестве химического сырья, в частности для регенерации варочных химикатов.Известен способ разделения щелоков сульфатцеллюлозного производства мемб- ранным фильтрованием с помощью динамических мембран, формируемых иэ компонентов щелока, заключающийся в том, что в разделяемыи щелок предварительно вводят серную кйслоту до величины рН; превышающей на 1,5-2,5 ед, рН коагу- ляции примесей щелока, после чего его . - фильтруют через пористуюоснову при циркуляции под давлением,Однако этот способ предназначен дляразделения разбавленных сульфатных щелоков (щелоксодержащих вод), концентрация которых по сухому остатку обычно не превышает 10 г/л с целью их очистки от всех видов примесей, Из-за высокой селективности формирующихся динамических мембран ко всем видам примесей - высоко- и низкомолекулярным, в том числе ионным примесям, степень разделения щелока на лигниновые и нелигниновые компонентыкоторая может характеризоваться отношением селективности по лигнину (р) к селективности по сухому остатку (фсух.), неприемлемо низка (52). Кроме того, при разделении этим способом черных сульфатных щелоков, концентрация которых по сухому остатку обычно превышает 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 компо 10 ненты Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является. способ разделения. сульфат- ного щелока мембраннйм фильтрованием 15 с помощьа динамических:мембран, формируемых из компонентов щелока, заключающийся в том; что сульфатный щелок фильтруют при циркулйции пад давлением 25-59 ат через порИстую оСнову, например,20 керамическую или графитовую:трубку со средним размером нор О;2-0,6 мкм и более, После достижения стабильных показателей разделения, т,е, окончания формирования динамической мембраны, процесс мемб 25 ранного разделения:проаОдят в том же режимеОднако 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 увеличить степень разделения Сульфатного 35 черного щелока на лигнийовые и нелигниновые компоненты. Но и в этом случае степень разделения Я невысокая и составляет 2,3-2;5 (таблица; пример 1). Целью изобретения является повышение степени разделения сульфатного черно го щелока на лигнинОвые и нелигниновые компоненты.Эта цельдостигается 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 присутствии окислителя пероксида водорода в количестве, обеспечивающем содержание кислорода в растворе 0,015-0,20 моль/л.Способ осуществляется следующим образом;,50 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 3 ( 2). Проведение про 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 0,015- 0,20 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 основупри обеспечении тангенциального потока под давлением1 МПа, 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 дозироввнии пероксида водорода в том же режиме, Получаемый пермеат содержат преимущественно йиэкомолекулярные нелигниновые компонентй щелока. Высокомолекулярные лигниновые компоненты щелока остаются в концентрате,Для осуществления способа а качестве пористой основы могут быть использованы любые щелоче- и термостойкие материалы, например, керами 4 Еские, графитовые, металлические трубки со средним размером пор 0,5-1,2 мкм.П р и м е р. Черный щелок, полученный при сульфатной варке целлюлозы иэ смешанных пород древесины, с концентрацией по сухому остатку 130 г/л, 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 О 2 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 динамическоймембраны, 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 произ- меняющиеся при дальнейшем фильтрова-. водительность достигается при низкой сконии. Через 12 ч удельная производитель-. 5 рости течения щелока над мембранной ность по пермеату(6) составляет 22,3 л/м ч, поверхностью.(0,3 м/с), что позволяет снигселективность по лигнину (уъ) - 90,3; по жать затраты на его циркуляцию.сухому остатку (уух.) - 29,0; степень раз-Повышение температуры щелока не деления на лигниновые и нелигниновые влияет на степень разделения. и извлечения компоненты (8) - 3,1 10 лигнина, но существенйоувеличиваег проТаким же образом было осуществлейоиэводительность по пермеату (таблица, . формирование динамических мембран и примеры 9,10), Это имеет важное практиразделение сульфатного черного щелока ческое зйачение, таккак черные щелока при разной концентрации окислителя в рас-характеризуются побйщенной температутворе. Результаты представлены втаблице, 15 рой - 70-80 С и более, Ведение процессаКак видно из таблицы, предлагаемый разделения при высокой температуре выспособобеспечиваетэффективное разделе- годно и с точки зренияэкономии тепла ние сульфатного черного щелока на лигни- для регенерации минеральных компоновые и нелигниновые компоненты принейтов,более высокой, чем в известном способе, 20 Таким образом, предлагаемый способ селективности.по лигнину. Степень разде- . позволяет повысить степень разделения ления щелока 3 заметно повышается при сульфатногочерногощелоканалигниновые ведении процесса в присутствии пероксида и нелигниновые компонентй на 10-27. Одводорода даже при малой концентрации - новременно способ повышает селектив,015 моль/л по 0(таблица, пример 2). На ность по лигнину (до 90), что позволяет ибольшая степень разделения щелока. на уменьшить его потери как полезного пролигниновые и нелигниновые компоненты дукта. а также увеличивает проиэводитель- (83) 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 90 компоненты, включающий фильтрование (89-91 ь). Дальнейшее увеличение концейт-его через динамические мембраны, рацииокислителя не улучшает показатели" формируемые иэ компонентов щелока, разделения (таблица, пример 11). Нижний 35 о т л и ч а ю щ и й с я 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, обеспечивающемДополнительно к поставленной цели содержание кислорода в растворе 0,015- предлагаемый способ обеспечивает улуч 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 Редактор Т. Шагова оставитель Т. Князькоехред М;Моргентал 1 ектор А. Воровиаз 3425 Тирам . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 и м е ч а н и е. Пример 1 по прототипу, примеры 2-11 - по предлагаемому способу.