12 Состав сульфитной варочной кислоты.

Она представляет собой водный раствор бисульфитов Na, аммония, Са и Mg, содержащие большой избыток растворенного SO₂

CaSO₃+H₂SO₃+SO₂+H₂O

CaSO3-моносульфит (связанный SO₂)

H2SO3-свободная сернистая кислота рН=1,5-2

SO2-растворенный SO2

CaSO3+H2SO3-Ca(HSO3)₂

H2SO3+SO2+H2O-свободный SO2

То кол-во SO2 которое условно связано в моносульфите, называется связанным SO2

Свободный SO2-в виде кислоты и растворенного SO2

Связанный SO2+свободный SO2=весь SO2

На самом деле: Ca(HSO3)₂+SO2+H2O

Первая форма записи- для удобства понимания. Иногда в кислоте определяют содержание основания, т.е. кол-во катионов , который связан с SO2 в моносульфите.

Состав сульфитных варочных растворов определяется кол-вом связанных и свободных SO2.

рН=1,5-2 начальный рН варочного раствора. Существуют варочные растворы, в которых SO2 весь связан, например: Mg(HSO3)₂+H2O –биосульфатный варочный раствор, рН=3-5

Такой раствор может быть на любом основании, кроме Са (т.к. CaSO3 выпадает в осадок)

В предыдущем примере CaSO3 не выпадает в осадок ,т.к. этому мешает большое кол-во свободного SO2

Na2SO3+H2O рН=6-9

Такой раствор используют для нейтральной сульфитной варки (ОН может быть на хорошо растворимом основании - наNa или аммонийном основании)

13.Структурная технологическая схема производства сульфитной целлюлозы

В отделе регенерации SO2. SO2 содержится в сдувке, поглощается сырой кислотой, образуется концентрационная варочная кислота. После варки в кислой среде образуется щёлок, содержащий большое количество углеводов. Шестиатомные сахара после биохимической переработки получают этиловый спирт.Пятиатомные сахара переходят в белковые кормовые дрожжи. Остаток пропарки не содержит углеводов, в нём остаточные продукты деструкции лигнина,кот выпаривают и получают концентрат, который используется в дорожном строительстве металлургии, кожевенной промышленности и т.д. В настоящее время сульфитной целлюлозы производят 5 %. Причина- отсутствие замкнутой надежной системы регенерации химикатов. В Росси сульфитной целлюлозы 25%

14.Механизм сульфитной варки

сульфатная варка

сульфитная варка

При сульфитной варке обязательно проводится промежуточная стоянка при температуре =150^о С. Цель такой стоянки:

Необходимо обеспечить пропитку щепы варочным раствором, т.е. подвести к месту реакции основные реагенты.

HSO3 – бисульфит ион

Na - основание

SO2- растворенный SO2

Во время стоянки при 105^о С проходят важные химические реакции: образование свободной лигносульфановой кислоты (сульфирование лигнина) и образование соли.

Пока эти реакции не завершаться, увеличивать температуру нельзя, т.к. свободная лигносульфоновая кислота при 115^о С не растворится в воде,т.е если повысить температуру, то образуется осадок и целлюлозу будет не возможно получить

2 С Х Е М А

3- р=1,5-2 атм (0,15-0,2 МПа)

4- Пропарка: щепа нагревается, удаляется воздух,увеличивается скипидар (в конденсатор)

6- позволяет непр-но загружать щепу в варочный котел вместе с щелоком. Гидромодуль 20

Гидромодуль д.б. 3:1, следовательно (жидкость необходимо удалить в сепаратор, лишня жидкость снова на загрузку, щепа уменьшается под давлением силы тяжести. Нагрев не прямой)

Часть щелока забирается насосом, проходит подогреватель

Целлюлоза охлаждается ниже 100^оС (чтобы в выдувном резервуаре не произошло вскипание- волокна рвутся), меньше выделения дурнопахнущих веществ.

2.12.11

Современные способы сульфитной варки и рационального использования древесины:

В настоящее время имеется 4 группы сульфитных способов: 1. Традиционные сульфитные варки в кислой среде, начальный рН варочного раствора 1,5-2, основание может быть любое: Са,К, Mg, Na, если Na, то:

Na₂SO₃+H₂SO₃+SO₂+H₂O . Остаток после выпариваия используют в различных целях(технические лигносульфонаты)

Недостатки: технический сульфонат имеет ограниченный сбыт (при строительстве дорог), если не продадут, то идет загрязнение водоема.

2. Сульфитные варки в слабощелочной среде (бисульфитный способ): м.б.реализован на всех основаниях, кроме Са, чаще всего – Mg. Состав варочного р-ра: MgSO3+H2SO3+H2O, рН=3-5. Сама варка по технологическому режиму отличается от классической сульфитной: - при рН=3-5 не происходит конденсация лигнина и стоянку при 105ᵒС не проводят, вместо этого проводят стоянку при 120-125ᵒС, цель которой осуществить пропитку щепы бисульфитно-варочным раствором; - конечная t на 15ᵒС выше, чем при сульфитной варке ≈ 160ᵒС. Такая t необходима для усиления гидролиза (т.к.слабокислая рН) лигнина.

Бисульф-я ц-за имеет достоинство перед обычной целлюлозой: она разделяется на волокна при более высоком содержании лигнина, поэтому выход бисульф-й ц-зы на 5-7% выше, чем сульф-й% бисульф-я целлюлоза обладает высокими механическими характеристиками и высокой белизной.

После бисульф-й варки щелок биохимически не перерабатывают, т.к. бисульф-й р-р разрушает простые сахара. При использовании Мg основания имеется надежная система регенерации химикатов.

3. Сульфитная варка в нейтральной и щелочной среде (моносульф-й или нейтральный способ): варочный р-р Na2SO3+H2O, рН=6-9, конечная t=170-180ᵒС, продукт – полуцеллюлоза (выход 70-80%), который используется для пр-ва картона. Завод может передавать отработанный щелок на регенерацию с сульфитным щелоком. Полуцеллюлозу подвергают горячему размолу для разделения на волокна и дальнейшего использования (она в виде щепы).

4. Ступенчатые варки: 1) с понижающимся рН (1 – бисульф-я варка: лигнин не конденсируется, рН=4-6); 2 – водный р-р SO2 с рН=1,5, высокий выход ц-зы с небольшим сод-ем лигнина. 2) с повышающимся рН (1 – сульфит-я варка с рН=1,5-2, далее промывка. 2 – водный р-р Na2CO3 с рН=10-11 при t≈130ᵒС – это горячее облагораживание, необходимое если хотим получить целлюлозу для химической переработки, поэтому необходимо растворить всю гемицеллюлозу).