Способ регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСН 1278372 РЕСПУБЛИН 11/12 ВСЕ Г лд11 а лКиро енко,ССР 982 1983,Черный щепал ию ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградская ордена Ленсотехническая академия им.С.М(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО ЩЕЛОКА ОТ НАТРОННОИ ВАРКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ(57) Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, вчастности к способу регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы, и позволяет повыситьстепень регенерации тепла и химикатов, Отработанный щелок от натроннойварки целлюлозы упаривают до концентрации 5 Х сухих веществ и подают на1278372 концентрирование острым перегретымпаром низкого давления в аппаратконцентратор 2, полученный в видепорошка щелок смешивают в смесителе3 с оксидом железа и подают на сжигание в питательный бункер 4 печи 5кипящего слоя (КС) с образованиемферрита натрия. Дымовые газы из печи 5 направляют в горячий циклон 6и затем подвергают теплообмену впаровом котле-утилизаторе 7, снабженном двумя пароперегревателями.Пароперегреватель 8 используют для Изобретение относится к технологии целлюлозно-бумажного производства и может быть использовано для регенерации химикатов от натронной варки целлюлозы. 5Цель изобретения - повышение степени регенерации тепла и химикатов.На чертеже приведена схема осуществления способа.Отработанный щелок от натронной 10 варки целлюлозы упаривают на выпарной станции,до концентрации 557. сухих веществ. Из бака 1 упаренныйщелок подают на концентрирование острым перегретым паром низкого давления в аппарат-концентратор 2, в котором щелок концентРируют до концентрации 80-901 сухих веществ, Полученный в виде порошка концентрированный щелок смешивают в смесителе 20 3 с оксндом железа, Смешение предпоч. тительно вести с добавлением свежего гематитового концентрата для восполнения потерь оксида железа. Полученную смесь подают на сжигание в пи тательный бункер 4 печи 5 кипящего слоя (КС) с образованием феррита натрия. Дымовые газы из печи 5 направляют в горячий циклон 6 для очисткиот взвешенных частиц и затем подвер гают теплообмену в паровом котле-утилизаторе 7, снабженном двумя пароперегревателями. Пароперегреватель 8 используют для получения пара низкого давления, поступающего в аппарат концентратор 2, пароперегреватель 9 - для получения пара высокого давления. получения пара низкого давления,поступающего в аппарат-концентратор2, пароперегреватель 9 - для получения пара высокого давления, который.используют на энергетическиенужды. Дымовые газы из котла"утилизатора 7 подают в цепь КС 18, затемна выходе из печи очищают и удаляютв атмосферу. Сушку регенерированногооксида железа осуществляют в печиКС 8 дымовыми газами от сжигания черного щелока, 1 табл.,1 ил,2Пар высокого давления используют на энергетические нужды. Затем дымовые газы проходят водяной зкономайзер 10 и покидают котел-утилизаторГидролиз феррита натрия ведут в гидролизаторе 11. Затем продукт гидролиза подают в промежуточный бак 12, снабженный мешальным устройством, для создания буферного запаса,Разделение продукта гидролиза на гидроксид натрия и оксид железа осуществляют в две ступени. Первую сту- пень проводят в аппарате 13 до концентрации гидроксида натрия 60- 100 г/л в ед. Ба О и степени каустизацни 97 Х. Отделенный в аппарате 13 гидроксид натрия поступает в бак 14 и далее на варку. Оксид железа из аппарата 13 поступает в промежуточную мешалку 15, куда подают горячую воду, и затем на вторую ступень разделения. Вторую ступень разделения проводят в аппарате 16 до концентрации гидроксида натрия 7-25 г/л в ед. Иа О, который подают на гидролиз феррита натрия в гидролизатор 11.Отделенный в аппарате 16 оксид железа подают в бункер 17 и подвер" гают сушке в печи 18 КС. Дымовые газы из котла-утилизатора 7 дымососом 19 подают в печь 18 КС, затем на выходе из печи очищают в последовательно работающих циклонах 20 и в, мокром скруббере 21 и удаляютв атмосферу.1Оксид железа после сушки в печи 18 КС направляют в бункер 22 для создания буферного запаса, затем - в смеситель 3.П р и м е р 1. Регенерации под вергают отработанный щелок от натронной варки целлюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 45-55Основные технологические парамет :ры процесса регенерации в расчете на 1 т целлюлозы (воздушно-сухой) приведены в таблице.Щелок после выпарной станции5 с концентрацией сухих веществ 55 концентрируют острым перегретым паром низкого давления (1 МПа) и темопературой 220 С до содержания сухих веществ 80 Х, смешивают с регенерированным оксидом железа и свежим гема 20 титовым концентратом, добавляемым для восполнения потерь при соотношении Иа 0;Ре 0 = 0,58:1 (что соответствует соотношению Иа СОэ,Ге 0 = 1:1), смесь в виде порошка сжигают25о в кипящем слое при 900-1100 С. Полученный феррит натрия, представляющий собой легкосыпучий гранулированный продукт с эквивалентным диаметром частиц 0,153 мм, гидролизуют при З 0 100 С слабым белым щелоком концентрацией 20-25 г/л Ма 0 от второй сту 2пени разделения. Полученный продукт, состоящий из оксида железа и гидроксида натрия, разделяют в две ступени,Э 5 на первой из которых получают крепкий белый щелок, идущий на варку,концентрацией 100 г/л Юа О и степенью каустизации 97 Х, а на второй после предварительного смешения с горячей 40 водой в количестве, равном объемубелого крепкого щелока, идущего на варку (гидромодуль варки соответствует 3,5), и последующего разделения получают раствор слабого белого 45 щелока концентрацией 20-25 г/л На О, идущий на гидролиз феррита натрия.Отделенный оксид железа сухостью 60 Х подают на высушивание в кипящем слое отходящими дымовыми газами от 50 сжигания черного щелока, прошедшими котел-утилизатор, Высушенный регенерированный оксид железа поступает на смешение с черным щелоком и далее на сжигание в кипящем слое. Степень 55 регенерации оксида железа составляет 99 Х, степень регенерации щелочи в кругообороте 97 . Объем перегретого пара с котлаутилиэатора давлением 1 ИПа и температурой перегрева 220 С составляет 0,7-1,0 т/т целлюлозы, съем пара высокого давления (4 МПа) и темпе. ратурой перегрева 450 С 4,9-5,0 т/т целлюлозы, общий съем пара 5,6- 6,0 т/т целлюлозы.П р и м е р 2Способ осуществляют аналогично примеру 1, но регенерации подвергают щелок от варки полуцеллюлоэы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 60-75 Х.Основные технологические параметры процесса регенерации в расчете на 1 т воздушно-сухой полуцеллюлоэы приведены в таблице.Щелок после выпарной станции с ,концентрацией сухих веществ 55 Х концентрируют паром низкого давления до содержания сухих веществ 80 Х, смешивают с регенерированным оксидом железа и свежим гематитовым концентратом при том же молярном соотношении Иа О:ЬеОзи сжигают в кипящем слое при 900-1100 С. феррит натрия гидролизуют при 100 С слабым белым щелоком концентрацией 7-10 г/л Ма О.2 Разделение полученной суспензии оксида железа и гидроксида натрия также проводят в две ступени. На первой ступени получают крепкий белый щелок на варку с концентрацией активной щелочи 60 г/л Иа О и степенью каустизации 97 , на второй - слабый белый щелок, идущий в гидролизатор, концентрацией 7 - 10 г/л Ма О.После отделения регенерированный оксид железа сухостью 60 Х поступает на высушивание отходящими дымовыми газами в кипящем слое, смешивается с черным щелоком и подается на сжигание в кипящем слое. Степень регенерации оксида железа 99 Х, степень регенерации щелочи в кругообороте 97 Х.Съем перегретого пара низкого давления составляет 0,3-0,5 т/т целлюлозы, съем пара высокого давления 2,1-2,6 т/т целлюлозы, общий съем пара 2,4-3, 1 т/т целлюлозы.П р и м е р 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Регенерации подвергают щелок от натронной варки целлюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 45-55 Х. Щелок с выпарной станции с концентрацией сухих веществ55% концентрируют в концентраторе паром низкого давления до содержания сухих веществ 90%. Основные технологические параметры процесса регенерации такие же, как в примере 1,кроме паросъема с котла-утилиэатора. В связи с тем, что на сжигание поступает более концентрированный черный щелок, увеличивается теплотехнический КцЦ установки с 0,7 до 0,8. Соответственно, меняется паросъем с котлаутилизатора: съем пара низкого давления 1 МПа и температурой перегре" ва 220 С составляет 0,65-0,36 т/т целлюлозы, а высокого давления (4 МПа) и температурой перегрева 450 С 5,5-4,7 т/т целлюлозы, общий съем пара составляет 6,7-5,1 т/т целлюлозы,П р и м е р 4. Способ осуществляют аналогично примеру 2, Регенерации подвергают щелок от натронной варки полуцеллюлозы лиственной и хвойной древесины с добавкой антрахинона с выходом 60-75%, Щелок после выпарной станции с концентрацией сухих веществ 55% концентрируют в концентраторе паром низкого давления до содержания сухих веществ 90%. Основные технологические параметры процесса регенерации такие же, как в примере 2, кроме паросъема с котла-утилизатора,Поскольку на сжигание поступает черный щелок с концентрацией сухих веществ 90%, увеличивается и теплотехнический КГЩ установки с 0,7 до 0,8, Соответственно, меняется и паросъем с котла-утилизатора: съем пара низко го давления 0,7-0,4 т/т целлюлозы, съем пара высокого давления 3,0- 2,7 т/т целлюлозы, общий съем пара 3,7-3,1 т/т целлюлозы.Таким образом, иэ приведенных при меров видно, что увеличение содержа,ния сухих веществ в черном щелоке, поступающем на сжигание, увеличивает теплотехнический КПД установки, соответственно, увеличивается и съем пара с котла-утилизатора, Уменьшение содержания сухих веществ в черном щелоке ниже 80% значительно уменьшает сьем пара, увеличение содержания сухих веществ в черном щелоке выше 90% по предлагаемому способу достичь затруднительно, так как для сушки используют водяной пар.Белый щелок концентрацией 60 г/л в ед.БаО предназначается цля варки51 О15 25 целлюлозы. В случае варки полуцеллюлоэы иэ свежесрубленной древесины при обычном гидромодуле в варочном аппарате 3,0-3,5 при понижении концентрации ниже указанной невозможно обеспечить необходимый расход активной щелочи на варку,Белый щелок концентрацией 100 г/л в ед. Ма О предназначается для варки целлюлозы. Повышение его концентрации выше укаэанного значения не имеет смысла, так как при обычном гидромодуле в варочном аппарате будет обеспечиваться необходимый расход активной щелочи на варку целлюлозы даже при варке свежесрубленной древесины.Концентрация слабого белого, щелока зависит от степени сгущения осадкаоксида железа при его обезвоживаниикак в процессе отделения крепкогобелого щелока, так и после промывки,.а также от концентрации крепкогобелого щелока и расхода оксида железа на регенерацию (регенерированногои свежего с гематитовым концентратом). При концентрации осадка оксидаЗ 0 железа после обезвоживания 60% сухого вещества и при концентрациикрепкого белого щелока 100 г/л в ед,Иа О концентрация слабого белогощелока может колебаться в пределах,укаэанных в примере 1, т.е. 20-25 г/лБа О. В случае сгущения осадка до1более высокой концентрации сухоговещества концентрация слабого белого щелока при прочих равных условияхпонижается. При этом более низкоезначение (20 г/л) относится к случаюварки целлюлозы с выходом 45%. Более низкая концентрация слабого белого щелока, указанная в примере 245(7-10 г/л Ма О), относится к случаю,д Уварки полуцеллюлоэы,Как видно из представленных примеров, предлагаемый способ регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы позволяет достичь высокую степень каустизации50белого щелока (97%), регенерациищелочи (97%) и регенерации оксидажелеза (99%), т.е, способ значительно эффективнее, чем известный,где55 степень каустизации белого щелока94%, а степень регенерации оксидажелеза 95%. Кроме того, в связи стем, что в известном способе сжига1278372 Основные процесса ведены в сухой це 140-200 240-39 тепень каустиэаци осле выпар Концентрация щелоканой станции,7. ется щелок с низким содержанием сухих веществ (55%), теплотехнический КГЩ парового котла значительно ниже и даже при утилизации тепла паросъем с котла-утилизатора будет, низким,Использование предлагаемого способа регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы обеспечивает по сравнению с известными выпарку концентрированного отработанного щелока до содержания сухих веществ 80-90 Х острым перегретым паром низкого давления, полученного в паровом котле эа счет утилизации тепла отходящих дымовых газов от сжигания черного щелока в кипящем слое. Сжигание черного щелока со сверхвысокой концентрацией увеличивает теплотехнический КПД установки и, следовательно, увеличивает съем пара с котла-утилизатора.Причем обеспечиваются полная утилизация тепла отходящих дымовых газов от сжигания черного щелока в печи кипящего слоя, при щ этом, кроме пара низкого давления, вырабатывается пар для энергетических нужд и подогревается питательная вода для котла-утилизатора, сушка регенерированного оксида железа в ; кипящем слое дымовыми газами от сжигания черного щелока, прошедшими паровой котел-утилизатор, высокая степень каутизации белого щелока (97 Х), регенерации щелочи в кругообороте (97 Х) и регенерации оксида35 железа (99 Х). асхад активной щелочи на варк г ИаО/т Концентрация активной щелбелом щелоке, г/л Ба О Ф о р м у л а изобретенияСпособ регенерации отработанного щелока от натронной варки целлюлозы, включающий упаривание отработанного щелока, смешение упаренного щелока Г оксидом железа, сжигание полученной смеси в кипящем слое с образованием феррита натрия, гидролиз феррита натрия,раэделение продукта гидролиэа на оксид железа и гидроксид натрия и возврат оксида железа на смешение с упаренным щелоком, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения степени регенерации тепла и химикатов, перед смешением с оксидом железа упаренный щелок концентрируют острым перегретым паром до содержания сухих веществ 80-90 Х, после сжигания тепло образовавшихся дымовых газов подвергают теплообмену с получением пара низкого и высокого давления, после чего пар низкого давления подают на стадию концентрирования упаренного щелока, а разделение продукта гидролиза проводят в две ступени, первую из которых осуществляют до концентрации гидроксида натрия 60-100 г/л в ед. На,О и степени каустизации 97 Х с удалением гидроксида натрия указанной концентрации, а вторую - до концентрации гидроксида натрия 7-25 г/л в ед. ЙаО, после чего гидроксид натрия подают на гидролиз феррита натрия, а оксид железа подвергают сушке в кипящем слое дымовыми газами от сжигания упаренного щелока.1278372 10 Продолжение таблицы Концентрация щелока после концентратора,Е 80 80 1000-1500 460-820 Количество Иа О в сухом остаткеЯчерного щелока, кг/т 230-370 135-195 Степень регенерации щелочи вкругообороте,Х 97 10-15 4-6 1000-1900 600-850 Степень регенерации Ре 0 ,Х 10-20 6-9 20-25 7-10 1,0-0,7 0,5-0,3 Общий съем пара, т/т Теплотехнический КПД паровогокотла 0,7 0,7 Составитель Л. Ионосов Редактор В, 11 етраш Техред Л,Кравчук, Корректор С, ШекмарЗаказ 6808/23 Тираж 355 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, )К"35, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Количество сухих веществ в черномщелоке, поступающем на сжигание,кг/т Количество Ыа 0 со свежей водой,добавляемой для возмещения потерьщелочи в кругообороте, кг/тА Количество Ге О , поступающего нареакцию автокаустизации (при молярном соотношении Иа 0:Ге О == 0,58:1), кг/т Количество Ге О со свежим гематитовым концентратом, добавляемым для восполнения потерь, кг/т Концентрация слабого белого щелокапоступающего в гидролизатор, г/л БаС Съем перегретого пара давлением 1 ИПа 1и температурой перегрева 20 С, т/т Съем перегретого пара давлением 4 ИПаи температурой перегрева 450 ОС,т/т 5,0"4,9 6,0-5,6 2,6-2,1 3, 1-2,4