ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ЩЕЛОКОВ

конспект лекций

по лекциям Петрова В.В.

Киев 2012

Оглавление

Общие сведения 3

Использование сульфитных щелоков 5

Оборудование для фильтрации щелоков. Отделение мыла. Окисление щелоков. 7

Промывка целлюлозы на барабанных фильтрах 9

Окисление черного щелока 11

Турбулентные установки турбулентного типа (тип Лурги) 13

Выпарные установки целлюлозного производства 13

Краткие сведения о выпарных аппаратах 14

Аппараты для упаривания щелоков 18

Основные схемы использования выпарных аппаратов 18

Тепловой баланс выпарной установки 21

Вспомагательное оборудование выпарных станций 22

Теоретическая сторона процесса сжигания щелоков 26

Оборудование для контактной выпарки щелоков 28

Печи для сжигания щелоков 32

Конструкции современных СРК 33

Оборудование для каустизации щелоков. Конструкции. Основные расчетные зависимости. 35

Регенерация извести из каустизационного шлама 37

Очистка сточных вод в ЦБП. Общие сведения 39

Характеристика сточных вод ЦБП и основные методы очистки 39

Очистка сточных вод 41

Общие сведения

Датой рождения щелочной целлюлозы считают 1863 год, когда француз Мелье получил патент варки целлюлозы из соломы 3% раствором каустической соды во вращающихся шаровых котлах при температуре 150°. Почти одновременно в Англии был выдан патент получение целлюлозы из древесины. Эти изобретения дали начало производству целлюлозы натронным способом.

С развитием производства и увилечением мощностей, возникла необходимость регенерации затраченой на варку щелочи. Прежде всего, необходимо было найти способ отделения целлюлозной массы от щелока. Вначале, промывали в котлах, затем стали использовать сцежи, а в 80хх годах инженер Даль предложил промывку в диффузорах.

Жидкий щелок выпаривался вначале на жаровне в подовых печах. В 1879 году немецкий инженер Даль, с целью удешевления прцесса производства, заменил добавку соды для возмещения потерь щелочи добавкой сульфата натрия печб для сжигания жидкого щелока. Сульфат при сплавлении с минеральным остатком восстанавливал сернокислый натрий.

Этот процесс происходит в плавильной печи. Полученный состав плава содержит смесь карбоната сульфида, хлорида, сульфат натрия. Водный раствор этого плава называется «зеленым щелоком». Зеленый щелок обрабатывается гашеной известью, с целью перевода неактивного карбоната натрия в активную щелочь.

Карбонат кальция, выпадающий в осадок, называется каустизационным шламом, он направляется на обжиг, и при температуре . Негашеная известь направляется опять на производство.

целлюлоза

щелок

щепа

шлам

Регенерация

извести

белый

щелок

Рисунок 1 – Схема регенерации щелоков

Этапы:

1. Приготовление щепы.

2. Варка щепы содержащим в качестве активного реагента едкий натр.

3. Отделение от свареной целлюлозы черного отработаного щелока (промывка целлюлозы).

4. Очистка, обезвоживание и сортирование целлюлозы.

5. Отбелка целлюлозы.

Натронный и сульфатный способы варки имеют отделы регенерации щелочи и отработаных щелоков.

Процесс регенерации щелока состоит из трех операций:

1. Выпарка щелока до концентрации 45%...55%.

2. Сжигания черного щелока с получением минерального остатка в виде подзола (натронный способ) и плава (сульфатный способ);

3. Каустизация раствора подзола или плава известью с целью получения карбоната кальция и сухого натра.

В процессе регенерации производится возвращение потерь щелочи (до 70 %).

Сульфитную целлюлозу вырабатывают из древесины малосмольных хвойных пород. Принципиальная схема переработки щепы в сульфитную целлюлозу состоит из следующих основных процессов:

1. Приготовление сульфитной варочной кислоты - водного раствора сернистого газа, содержащего некоторое количество сернокислой соли кальция, магния или натрия.

2. Получение целлюлозы путем варки щепы с кислотой под давлением при высокой температуре.

3. Очистка целлюлозы от непровара (на ситах) и минеральных включений (на циклонах) с последующим сгущением массы.

4. Отбелка и облагораживание.

5. Отлив, пресование, сушка и резка на листы.

Использование сульфитных щелоков

Сульфитным щелоком принято называть отработанный раствор после варки целлюлозы сульфитным способом. В нем содержится до 50% органических соединений, неизрасходованая сернистая кислота и ряд других серосодержащих соединений. Количество получаемого щелока и концентрация в нем растворенных веществ зависит от степени отбора, разбавления и степени варки. Концентрация растворенных веществ в отработаном щелоке следующее, в г/л:

сухой остаток 95…145

лигносульфонаты 60…80

моносахариды 20…30

уксусная кислота 25-35

метанол 3-4

сернистая кислота 0,6…1

моносульфиты 3…8

Крепкий отработанный щелок содержит много простых сахаров, но не пригоден для биохимической переработки. Схема подготовки щелока к переработке включает следующие технологические операции:

1. Улавливание целлюлозного волокна.

2. Удаление из щелока летучих кислот.

3. Окисление сульфитов и фенолов.

4. Нейтрализация.

5. Введение питательных веществ.

Подготовленный таким образом щелок является субстрактом (суслом) для получения из него белковых кормовых дрожжей, этилового спирта, лигносульфатов, ванилина и фенола. Этиловый спирт лучше всего получать после варки хвойных пород, в которых содержится до 2/3 простых сахаров. Сбраживание производится в анаэробных условиях под действием определенного вида дрожжей. Ректификационная бражка подается на колонны, где отводяься сивушные масла, летучие вещества, метанол и полуается спирт. На 1 тонну целлюлозы можно было получить от 80 до 100 литров этилового спирта и кормовых дрожжей для скота, вкоторых содержалось, в %:

белка 48…50

углеводов 13…16

остальное – жиры, аминокислоты и зола.

Основным аппаратом для производства сусла являлись дрожжевые чаны, в которых важнейшим условием являлось поддержание температуры, воздухораспределение и пеногашение.

Отделение дрожжей от раствора методом сепарирования и сушки на вальцовых сушилках.

Рисунок 2 – Схема переработки щелока

Наиболее полно регенирация при сульфитном способе производства осуществляется при варке на магниевом основании. В результате сжигания упареного щелока, дымовые газы освобождаются от и . Из полученых вечеств получают варочную кислоту.