Способ определения расходакислорода ha кислородно-щелочную делиг-нификацию целлюлозусодержащего сырья

Союз Советскик Социалистическик РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо 821611(22) Заявлено 21.05.79 (21) 2770280/29-12с присоединением заявки Йо(51)м, кл,з 0 21 С 3/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 17,04,81 1Л. О. ИЬффе, Ю. С. Иванов, Ю. П. Воробьев, Ш. Ф. Двоскин,В. В. Сергеева и Л. К. Луканина(72) Авторы изобретения ЪВсесоюзное научно-производственное объедк ение.целлюлбэно,ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЦЕРО СЫРЬЯ Изобретение может быть использовано в целлюлозно-бумажной промькаленности для определения расхода кислорода на кислородно-щелочную делигнификацию целлюлозосодержащего сырья, отбелку и облагораживание целлюлозы, а также в смежных отраслях промиален-, ности при использовании в качестве окислителя кислорода.Расход кислорода в значительной степени опрепеляет экономическую эфФективность кислородно-щелочной делигнификации и показатели качества полученного целевого продукта и отоаботанного щелока.Известен способ определения рас хода кислорода Йа кислородно-щелочную делигнификацию, включающий анализ начального состояния системы путем измерения количества кислорода, . заданного на делигнификацию, анализ конечного состояния системы путем измерения манометрического давления в автоклаве после окончания процесса и последующий расчет расхода кисло" рода с помощью уравнения Ван дер Ваальса 11.Однако известный способ не учитывает количество кислорода, растворенного в жидкой фазе, а также наличие,: других газов как в начале варки, таки в ее конце, что снижает точностьопределения, Кроме того 1 иэвестныйспособ применим только для проведения варок в автоклаве без сдувок.Если же варка проводится в проточном.автоклаве, то для определения расхода кислорода на делнгннфикацию необходимо непрерывно контролировать 10 количество и состав как поступающегов реактор, так и отходящего газа,что значительно усложняет. определение.Цель изобретения - повышение точ ности и упрощение определения .Поставленная цель достигается тем,что анализ начального состояния сис"теме осуществляют путем определенияэлементарного состава исходного цел" 39 люлоэосодержащего сырья, т.е. содержание в нем углерода, кислорода, во"дорода, а анализ конечного состояния системы - путем определения выхода и элементарного состава конеч" 25 ного продуктаг целлюлозы, химическоепотребление кислорода (ХЛК 1, отработанного щелока и его объем. Такжеопределяют количество образующейсяна единицу исходного целлюлоэосодер 3 о,жащего сырья окиси углерода. РасчетГ 16ое 100 28 расхода кислорода на делигнификацию определяют по формуле- Ф - Я- ,-02где 9 - расход кислорода на делигни 02 фикацию целлюлозосодержащегосырья;- расход кислорода на полноеФ окисление целлюлозосодержащего сырья, определяемый поформулеЮ . 100 (С 9 Г 2"9 2 ФЯ . - расход кислорода на полноеокисление депигнифицированного полуфабриката, определяеьый по ФормулеВ1 32 16 фц 100 100 3 Сц 12 + Нц 2 Оц С,Н ,О - содержание углерода, водорода и кислорода в целлюлозо- Осодержащем сырье по даннымэлементарного анализа; ,.С,Н,Оц сЬдержание углерода, водорода и кислорода в делигнифицированнОм полуфабрикате поданным элементарного анализа;В - выход делигнифицированногополуфабриката в Ъ к абсолютно сухому целлюлоэосодержа- ЗОщему сырью;ф - расход кислорода на полноеОн окисление отработанного щелока, определяемый по формуле0 щ -ЧХПК1Ощ350 - вес абсолютно сухого целлюлозосодержащего сырья, используемого на варку;Ч - объем отработанного щелока;ХПК - химическое потребление кисло рода;- расход кислорода на полноеокисление отработанного газа, определяемый по Формуле45 РЕ, - содержание окиси углеродав отработанном газе в объем" 5 рных процентах к абсолютносухой древесине.Поскольку при практическом осуществлении кислородно-щблочной делигнификацки такие параметры как выход конечного продукта к рбъем отработанного щелока строго контролируются, то дополнительно необходимо определить только элементарный состав исходного целлюлоэосодержащего сырья, конечного продукта и ХПК е и отработанного щелока.Предлагаемый способ апробируют прк определении расхода кислорода на кислородно-Мелочную варку в лабораторных условиях. 5 П р и м е р 1. Определение расхода кислорода на кислородно-щелочнуюделигнификацию проводят по известному способу. 37,28 г абсолютно сухойосиновой стружки помещают во вращающийся автоклав объемом 1,1 л, заливают 400 мл 0,6-ного раствора аммиака, подают в автоклав газообразньйкислород до. 40 кг/смэ. Объем газовойФазы 0,7 л. Таким образом на варкузадано кислорода, г:28932а = 24 40рк 2 3где- количество кислорода, заданного на варку, г;й-И28 - объем заданного на варкукислорода, равный объему газовой фазы, умноженной надавление, л;22,4 - число Авогадро;32 - молекулярная масса кислорода.По окончании варки .автоклав охлаждают до 80 С, отбирают весь газ ианализируют его, Состав газовой Фазыпосле варки, %: О 89,0; СО 2 10,3;СО 0,7.Давление газов в автоклаве при80 С 41 кг/смф.Парциальное давление кислорода вавтоклаве при 80 С составляет,кг/смР = 410,89 = 36,49 .Парциальное давление кислородапри 20 фС равно, кг/см:Р В 4 о Я 73+29 364(49 293 3902 (273+80) 3531В конце варки количество кислородав газовой Фазе составляет, г:21,182 32ЯО 4 = 30,24,где Ю - количество кислорода в газовой фазе после варки;С21,182 - объем газа в автоклаве(равный 0,7 х 30,26 ), л.На химические реакции прн кислородно-щелочной делигнификации использовано 40"30,249,76 г кислорода.Расход кислороДа на 1 т абсолютносухой древесины 261,8 кг/т.П .р и м е р 2. Варку проводяттак же, как в примере 1, но расходккслорода определяют по предлагаемому способу.Элементарный состав древесины, ФгС 50,05 Но, 6,12 О 43,98.ф Элемеитарнй состав полученнойцеллюлозы, И С 45,32 Н, 5,2444где С и С - содержание углеродав древесине и целлюлозеН к Нц - содержание водородав древесине н целлюлозе;,О к О, - содержание кислородав древесине и целлюлозе.Состав газовой фазы, %: ОХ + МХ 89,0 р СО 10,3; СО 0,7.ХПК отработанного щелока 37,5 г/ /О .Расход кислорода (0, ) на полное окисление 1 кг абсолютно сухой исходной древесины, кг:1 ( 3216множитель для перевода процентов в доли едини цы ю 32 12 соотношение масс кислорода и углерода в молекуле двуокиси углерода; 162 соотношение масс кислорода и водорода в молекуле воды.Расход кислорода на полное окисление целлюлозы, полученной .в результате делигнификации исходной древесины, равен, кг:: - - . -- (С - + Нц 2 -О) =В 1Ц 100 0100 ц 12(45,82 - + 5,66--32 , 16100 100122 Представленные в примерах данныеЗОсвидетельствуют, что предлагаемыйспособ является точньм и простым висполнении,-48,52) = 0,68 ргде -- множитель, учитывающий100 выход цеюлозы иэ древесины;С ,Н ,Оц - содержание углерода, водоЦ Ц " рода И кислорода в целлюлозе.Расход кислорода на полное окисление органических веществ отработанного щелока на 1 кг абсолютно сухой древесины 0,402 кг.Расход кислорода на полное окисление отработанного газа в расчете на 1 кг абсолютно сухой древесины, 0,004 кг. 35 Формула изобретения Способ определения расхода кислорода на кислородно-щелочную делигни-.40 фикацию целлюлозосодержащего сырья,включающий анализ начального и конечного состояний системы и последующий расчет расхода кислорода, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, 45 с целью певьйюния тОчнОсти и упрОщения определения, анализ начального состояния системы осуществляют путем определеияя элементарного состава исходного целлюлозосодержащего сырья, 50 а анализ конечного состояния систееюпроводят путем определения элементарного состава делигнифицированиого полуфабриката, химического потребления кислорода, отработанного щелока и содержания окиси углерода Отрабо таииого газа и расчет расхода кислорода проводят по формуле Общий расход кислорода на кисло- родно-щелочную делигнификацию 1 кг абсолютно сухой древесины 0,294 кг.Как следует из приведенных примеров, предлагаемый способ несложен. Основными факторами, определяющими расход кислорода на делигнификацию, являются элементарный состав исходного сырья, выход целлюлозы, ее элементарный состав и ХПК отработанного щелока. Что касается состава отработанного газа, то расход кислорода на его окисление является настолько низким, что его величиной можчо пренебречь.П р и м е р 3, Расход кислорода на кислородно-щелочную делигнификацию определяют предлагаемым способом.При варке 116 г (С ) абсолютно сухой осиновой древесины на камеральной установке в пульсационном фр ф- фц - 0 э 40 где Юо офрасход кислорода.на делигиификацию целлюлоэосодержа" щего сырья;расход кислорода на полное окисление целлюлоэосодержа" реакторе проточного типа получаютцеллюлозу с выходом 58 и 5 л отра-ботанного щелока. Окиси углеродаобразовалось 0,7 от массы абсолютносухой древесины. Элементарный состависходной древесины и целлюлозы следующий, %С 50,05 ф Н 6,12 р О 43,83Сц 45,82; Нц 5,66; О, 48,52ХПК отработанного щелока10,3 г О /л.По предлагаемому способу определяют расход кислорода на окислениеисходной древесины, который равен1,38 кг.Расход кислорода на полное окис ление целлюлозы, полученной в результате делигнификации; составляет0,68 кг на 1 кг абсолютно сухой древесины.Расход кислорода на полное окис ление органических веществ отработан"ного щелока 0,444 кг на 1 кг абсолютно сухой древесины.Расход кислорода на полное окисление отработанного газа 0,004 кгна 1 кг абсолютно сухой древесины.Общий расход кислорода на делигнификацию 1 кг древесины в приведенномпримере 0,252 кг на 1 кг абсолютносухой древесины.821611 Составитель А. ИоносовРе кто В. Романенко Тек . ощт ; Ео екто М. Коста акаэ Тираж Подписное ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам-изобретений и открытий 113035 Ибсква 3-35 Ра кая .иаб. , 4филиал ППП Патент , г. ужгород, ул. Проектная, 4 его сырья, определяемый поформулев 1 С 32+ Н,16 О )ф 1 ОО З 12НЧ 2 Ф бэ,Ни,Оа - содержание углерода, водорода и кислорода и целлюлоэосодержащем сырье по давывалиэлементарного анализаЯ, - расход кислорода на полноеокисление делигнифицирован. ного полуфабриката, определяемый по ФормулеВ 1 32 16Я -ТОО (СцТ 2 + "в,7 % В - выход делигнибицированногополуфабриката в Ф к абсолютно сухому целлюлоэосодержащему сырьюС,Н О - содержание углерода, водоф ф . рода, кислорода в делигнифицированном полуфабрикатепо данным элементарногоанализами 9 оа - расход кислорода на полноеокисление отработанногощелока, определяемый поформуле15О = - Ч" ХПК9 " вес абсолютно сухого целлюлозосодержащего сырья наваркуЧ - объем отработанного щелока;,ХПК - хиМическое потребление кислорода;Ч - расход кислорода на полноеокисление отработанного газа, определяемый по ФормулеХ 16аг ТО О 28Г - содержание окиси углеродав отработанном газе, выраженное в объемных %,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Чоцгпа 1 о 1 йЬе 1 арап Тарр",1972, 22, Р 9, с. 21-26.