Способ обработки отработанного сульфитного щелока

(31) 254250Опубликовано Государственный комнте Совета Министров ССС по делам изобретенийн открытий 76.11,08088.8)(72) Авторы изобретения Иностранцы овард Винсент Гесс и Эдвард Лоуренс Ко(США) Иностранная фирма Тексако Дивелопмент Корпорейшн) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТРАБОТАННОГО СУЛЬФИТНОГО ЩЕЛОКАИзобретение ки отработаннь ков с их удален щей среды.Известен спо щелоков целлю чающийся в ко е по авлени отработанных водства, заклюа в жидкой фаенной темперасоб обработк лозного прои совании щел м и п и повь го спосо- обрабатыотносится к способам обработх щелочно-сульфитных щелоием без загрязнения окружаюк окз дд е р штуре.С целью снижения химического потребления кислорода и увеличения выхода кокса по предлагаемому способу перед коксованием щелока ведут снижение его рН по крайней мере на 1 единицу контактированием щелока с двуокисью углерода. Снижение рН щелока ведут преимущественно на 2 - 9 единиц при атмосферном или повышенном давлении в пределах 21 - 210 кг/см. Коксование щелока ведут при температуре 176,7 - 398,9 С.На фиг. 1 схематично представлен один из вариантов реализации предлагаемоба, в котором отработанный щелоквают СО под давлением.Отработанные щелока от щелочно-сульфитной варки целлюлозы подают насосом 1 под рабочим давлением в абсорбер 2, где они сорбируют СО содержащийся в отходящих газах из коксовальной установки. Затем сульфитный щелок со сниженным за счет растворения СОз рН пропускают в пламенный нагреватель 3, где температура щелоков поднимается до рабочей температуры коксователя.После пламенного нагревателя 3 частично прококсованный щелок поступает в барабан 5 4, обеспечивающий достаточное время пребывания для окончания реакций коксования и для осаждения частиц кокса на дно барабана, откуда они отводятся в виде шлама.Газы, образующиеся при реакции коксова ния, отводятся из верхней части барабана 4по линии 5 за счет регулирования давления, а прозрачная верхняя жидкость коксования выходит по линии 6, давление ее снижается до 1,5 - 3,5 кг/см для испарения части жидкос ти. Образующийся при этом пар отделяетсяот оставшейся жидкости в испарителе 7 и поступает в конденсатор 8, где выделяется конденсат и используется при промывке кокса.Газообразные вещества, главным образом 20 СО 2, выходят из конденсатора 8 по линии 9и смешиваются с отходящими газами из барабана-коксователя 4 в точке 10, Затем смешанный газовый поток разделяется на две части в точке 11. Одна часть поступает в компрес сор, на чертеже не показан, где происходитсжатие до входного давления в коксователе около 80,5 кг/см 2, и смешивается с отработанным сульфитным щелоком в абсорбере 2.Остальная часть этого потока, отделенного ЗО в точке 11 - это та часть, которая содержит518152 3избыток СО по сравнению с тем, что требуется для регулировки рН отработанного щелочно-сульфитн ого щелока, поступающего в коксовальную установку. Этот избыточный СО подают по линии 12 для соединения с хвостовыми газами из абсорбера 2 по линии 13. Горючие составные этого газового потока затем сжигают в пламенном нагревателе 3. Таким образом, плохопахнущие серусодержащие соединения, имеющиеся в газе, превращаются в БО, и серу можно выделять для повторного использования, а не выпускать в атмосферу.Кокс в виде шлама отбирается из нижней части коксовального барабана 4 по линии 14 и обезвоживается в жидкостном циклоне 15 (или в другом обезвоживающем устройстве). Переток из циклона 15 поступает в основной жидкостной поток коксователя по линии 16. Сгущенный шлам направляют в промыватель 17 кокса. Конденсат из поверхностного конденсатора 8 направляют по линии 18 в промыватель кокса 17 и используют для промывки кокса, не содержащего коксовой жидкости,Промытый кокс оседает на дно промывателя 17 и снова обезвоживается в устройстве 19. Переток из устройства 19 поступает в основной промывочный поток в точке 20. Все соединенные вместе промывки соединяют с остаточной коксовой жидкостью, выходящей из донной части испарителя 7 в точке 21, и они поступают по линии 22.Обезвоженный кокс из устройства 19 поступает в сушилку для кокса 23. Горячие газы из пламенного нагревателя 3 по линии 24 поступают на испарение остаточной воды из кокса, Высушенный кокс подают по линии 25 в пламенный нагреватель 3, где он сгорает, обеспечивая нужное для коксования тепло, а также дополнительное количество пара для установки.После сушки кокса охлажденные топочные газы поступают по линии 26 в абсорбер 27. Здесь соединенные коксовые жидкости из линии 22 поглощают БО из отработанных топочных газов, при этом выделяется сера, содержащаяся в коксовом горючем (линия 25) и отработанных газах (линии 12 и 13). Очищенные от загрязнений хвостовые газы выбрасывают из абсорбера 27 по линии 28 коксовальную жидкость, теперь частично измененную до состава целлюлозной массы, с выделенной серой и направляют по линии 29 в каустификатор 30, где после добавления извести рН раствора повышается до уровня, требуемого в щелочно-сульфитном способе. Известковый шлам отделяется в осветлителе 31 и фильтре 32 для прокаливаиия в известковой печи (на рисунке не показана), куда он поступает по линии 33. Осветленный и измененный по составу щелочно-сульфитный варочный щелок возвращают в целлюлозный варочный котел по линии 34.Положительный эффект, достигаемый предлагаемым способом обработки отработанных 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 жидких щелоков, подтвержден сравнением результатов, полученных при коксовании отработанных щелоков без предварительной обработки СО, с обработкой СО, при атмосферном и при повышенном давлении.Отработанный щелок А - Я коксуют при аутогенном давлении и получают данные, приведенные в табл. (проба 1). Коксование ведут при давлении 82 кг/см, 1=179,5 С в течение 2 ч. Изучение этих данных показывает, что жидкофазное коксование отработанных щелоков А - 5 очень эффективно, химическое потребление кислорода СОД (ХПК) коксовальной выходящей жидкостью снижается на 65% по сравнению с загружаемым щелоком А - 3. Это происходит вследствие удаления органического углерода в виде кокса и газа. Кроме того, в коксовальной жидкости сохраняется основная масса иона натрия, если это нужно, и промывка кокса служит для удаления почти всего натрия из кокса,При продувке отработанного щелока СО при атмосферном давлении рН снижается с 11,9 до 7,9 (см. табл., проба 2).При коксовании этого вещества в жидкой фазе при 287,8 С и аутогенном давлении в течение 2 ч получают выходящую из коксователя жидкость, из которой на 70,6/о удален СОД(ХПК). Получают больше кокса и больше газа, чем при описанной в табл. пробе 1, учитывая увеличение удаления СОД (ХПК), Промывка кокса весьма эффективна. Расчеты показывают, что при промывке 99/о ионов натрия можно сохранить в водной коксовальной жидкости. Промывочная вода на установке обеспечивается испарением коксовальной жидкости при 287,8 С и 77 кг/см. Эту промывочную воду после промывки кокса соединяют с коксовальной жидкостью и возвращают в цикл для варки целлюлозы, В стадии промывки часть серы также вымывается из кокса.Промывка кокса для удаления ионов натрия также важна, так как кокс сжигают для получения пара и тепла для коксования и получения ЯО. Было бы нежелательным терять натрий вместе с золой, которая получается в нагревателе, где сжигают кокс. Пробу 3 исследовали, загрузив отработанный щелочно-сульфитный щелок в автоклав, создав в нем давление СО до 35 кг/см и вращая автоклав. Снижение давления составляет 2,8 кг/см, что указывает на поглощение СО отработанным щелоком. Давление в автоклаве снижают до 3,5 кг/см, Автоклав ставят вертикально и нагревают при 287,8 С в течение 2 ч, Затем автоклав охлаждают, измеряют количество газов и отбирают пробу газов. жидкость и твердые вещества из автоклава обрабатывают обычным способом.Из табл. (проба 3) видно, что, работая таким образом, СОД (ХПК) снижается больше, чем при обработке СО, при атмосферном давлении, Это можно отнести за счет большей сор бции СО, при повышенном давлении,% сниже- % коксония СОД вания65,2 1,88 2,23 4,52 80,5 Таблица 1 о оь оф ооо х д о,о Юхм О хС 4с 42 ф о й э ЙххаМ:о 2 ха Предварительнаяобработка щелока Без обработки 1,85 3,52 83 120 287,8315,56 65,2 76,4 С обработкой СО,:при атмосферном давлениипри повышенном дав- лении 83 70,6 81 80,5 2,23 287,8 Ка 280 з+С 02К а 50 з+Н.О2 МаНЯОз+СО.ЧаНЬОз агСОЗ+5022 ИаОН+50211 аг С Оз+ Н 20+ 25 02МаОН+802 4,52 287,8 Из полученных данных видно, что даже Лезобработки С 02 реакция коксования вполне 45 Таблица 2 ео " х ох м а- охх хх с- а Состав, вес. 00 Ха,о а(-оо6ам ц% Проба 1 отработанный щелок 11,9 0 05 0 007 0 05 0 005 5,6 1,59 3,6 2,5 1,45 3,9 9,46 156,5 20,319,8 12,2 жидкость нз коксователяВлажный кокс (74,8% Н,О)Сухой коксПромытый сухой коксГаз мол. 00 8,49 80,4 17,1 2,14 1,88 0,53 54,5 59,8 74,7 26,4 5,зз 4,1 3,7 12,6 3,9 0,14 0,15 8,1 1,9 28,18 4,23 4,2 Большое количество МаОН превращается в ИагСОз, если работу ведут под давлением, и это подтверждается рН=8,6 коксовальной жидкости по сравнению с рН=9,1 коксовальной жидкости при атмосферной оЛраЛотке СОгПри рассмотрении полученных данных: Без обработки С 02 Обработка С 02.при атмосферном давлении 70,6при повышенном давлении Способ имеет следующие преимущества: реакция коксования облегчается при оЛраЛотке СО что доказывается большим удалением СОД (ХПК) и большим выходом кокса. Обработка СО, при повышенном давлении Лолее эффективна, чем обработка С 02 при атмосферном давлении, что также доказывается большим удалением СОД (ХПК) и большим выходом кокса. Коксование щелочно-сульфитного отработанного щелока Лез регулировки рН с помощью СО, также вполне эффективно (см, табл. 1): эффективна, например при 3155 С и давлении 120 кг/см удаляется 76,4% ХПК и получается 3,52% промытого кокса. Однако если отраЛотанные щелока предварительно обрабатывают 5 С 02 под давлением, то удаление ХПК составляет 80,5%, а выход промытого кокса составляет 4,52% . В последнем случае высокая степень удаления ХПК достигается при темпсратуре ниже на 10 С и давлении меньше на 10 386 кг/смг. Следует отмстить большую эффективность при меньшей температуре и давлении.На фиг. 2 показаны кривые эффективности обработки С 02. Опыты, по которым по строены эти две кривые, проводились в небольших трубах из нержавеющей стали, погруженных в баню с горючим металлом. Записанное время представляет собой суммарное время погружения и включает время нагре вания труб и их содержимого.Кривые ясно показывают, что обработкаСО, ускоряет реакцию коксования при данной температуре, Следует отметить, что оЛраЛотка щелочных щелоков С 02 приводит к оЛра зованию ИагСОз, Каустифицирование коксовальной жидкости известью превращает ИагСОз в МаОН, который придает целлюлоз- ному щелоку соответствующую щелоч ность для работы по щелочно-сульфитному спосо Лу варки целлюлозы.Приведенные примеры (см. табл. 2) включают стадию промывки кокса для выделения натрия иона для изменения состава варочной жидкости.Описанный способ также включает операцию по сжиганию кокса и серусодержащих газов для выделения 502. Этот 802 затем можно использовать для регенерации сульфита натрия или Лисульфита натрия по слечующей 40 схеме реакции::О-а Состав, вес. о ХПК,Выход, вес. % рНа Продукт Иа Са зола г/л Проба 2 11,9 1,59 3,6 1,23 3,8 0,007 0,005 156,5 9,46 46,0 8,29 0,05 Отработанный щелок 20,3 19,8 5,6 9,1 2,4 0,07 12,2 24,96 6,29 49,2 71,6 26,6 О,11 0,15 3,4 3,6 5,0 6,0 5,43,306,2 9,8 1,7 Проба 3 11,9 1,59 3,6 0,05 0,007 155,5 9,43 5 Отработанный щелок 20,3 19,8 12,0 0,92 30,5 4,23 2,6 3,8 0,05 4,66 5,80 61,4 69,8 29,4 4,75 4,90 1,58 9,7 0,0860,14 30,47 9,01 2,0 Формула изобретения 1, Способ обработки отработанного сульфитного щелока путем коксования щелока в жидкой фазе под давлением и при повышенной температуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения химического потребления кислорода и увеличения выхода кокса, перед коксованием ведут снижение рН щелока по крайней мере на 1 единицу контактированием щелока с двуокисью углерода,Жидкость из коксователяВлажный кокс (708% Н,О)Сухой коксПромытый сухой коксГаз, мол. % Жидкость из коксователяВлажный кокс (756% НаО)Сухой коксПромытый сухой коксГаз, мол, % 79,0 19,5 2,84 2,23 1,5 74,0 21,8 5,32 4,52 5,83 ао о, й)од офо ах:1 ото о"2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что контактирование щелока с двуокисью углерода ведут при атмосферном давлении.3. Способ по п. 1, отл ич а ющийся тем, 5 что контактирование щелока с двуокисью углерода ведут при повышенном давлении в пределах 21 - 210 кг/см.4. Способ по п. 1, отличающийся тем,что снижение рН щелока ведут преимущест венно на 2 - 9 единиц.518152 10 а 5 о 4 О Ха ва о оо й оо ло 2минутфиг. 2 Составитель А. Моносов Техред Т. Курилко едактор Г, Мозжечков Типография, пр. Сапунова,Заказ 2898/б Изд,1535ЦНИИПИ Государственного кпо делам изобр113035, Москва, ЖТираж 520митета Совета Миннстротений и открытий