Для получения чистой сырой сульфитной кислоты сернистый ангидрид очищают от серного ангидрида, используя более высокую растворимость последнего в горячей воде, и охлаждают SO2 до 30–35 °С. Для очистки и охлаждения газа после печей применяют работающие последовательно полый и насадочный аппараты, называемые скрубберами, или полый скруббер и газопромыватель барботажного типа. В табл. 15.2.2 приведены данные, характеризующие работу скрубберов в зависимости от температуры промывной воды.

Подготовка абсорбентов SO2 и приготовление сырой кислоты

В случае применения магниевого основания SO2 из печных газов поглощается суспензией MgСО3 в воде, так как кусковой и молотый углекислый магний (магнезит) очень медленно растворяется в сернистой кислоте. При использовании в качестве магниевого основания брусита (природный минерал, по химическому составу соответствующий кристаллическому гидроксиду магния) последний загружается в башни (турмы) в виде кусков.

При получении растворов на аммониевом основании SO2 поглощается аммиачной водой, которая разбавляется до нужной концентрации непосредственно в поглотительном аппарате.

Растворы с натриевым основанием получаются при поглощении SO2 раствором кальцинированной соды, приготовляемым перед подачей его в поглотительную установку (абсорбер).

Приготовление сырой кислоты на кальциевом основании на сульфитцеллюлозных предприятиях России практически не применяется.

Для приготовления растворов SO2 и бисульфитов магния, аммония и натрия, а также моносульфита натрия применяют абсорберы с инертной насадкой и аппараты барботажного типа. При приготовлении варочных растворов происходят следующие реакции.

Растворы на магниевом основании:

Mg (OH)2 + SO2 = MgSO3 + H2O

MgSO3 + H2SO3 = Mg (HSO3)2

Растворы на аммониевом основании:

2NН4OH + SO2 = (NH4)2SO3 + H2O

(NH4)2SO3 + H2SO3 = 2NH4HSO3

Растворы на натриевом основании:

2Na2CO3 + H2SO3 = Na2SO3 + 2NaHCO3

Na2СO3 + H2SO3 = 2NaHSO3

Растворение 1 % свободного SO2 повышает температуру получаемой сырой кислоты на 1 °С. Растворение 1 % связанного (в виде бисульфита) SO2 повышает температуру сырой кислоты в зависимости от применяемых реагирующих веществ следующим образом, °С:

MgO на 13,0; Mg(OH)2 на 11,9; NH4OH на 6,3; Na2CO3 на 6,7.

Расход сырой кислоты колеблется в широких пределах и составляет, м3 /1 т воздушно-сухой целлюлозы:

при выработке жесткой целлюлозы — 5,4–6,3; средней жесткости — 5,5–6 и мягкой — 6,8–7,6; а состав сырой кислоты изменяется от 3,0 до 4,2 % всего SO2 и от 0,8 до 1,6 % основания (в единицах связанного SO2).

1.2 Получение варочного раствора

Регенерация SO2 и тепла из продуктов сдувок. Целью регенерации является возвращение в оборот SO2 и тепла, не использованных во время варки целлюлозы. SO2 и тепло регенерируются из сдувочных газов, из сдувочной жидкости, из перепускаемого щелока и из парогазовой смеси, образующейся при вскипании отработанного щелока. Так как сдувочные газы и парогазовая смесь, выделяющаяся при вскипании отработанного щелока, содержат высокий процент SO2, то при насыщении ими сырой кислоты обеспечивается получение крепкой варочной кислоты.

При бисульфитной варке сдувочные газы содержат значительно меньшее количество SO2 при большем содержании паров воды. Поэтому в системе регенерации заметного повышения крепости варочного раствора не наблюдается. В некоторых случаях имеет место даже снижение крепости на 0,1–0,3 % за счет разбавления раствора сконденсировавшимися парами воды.

Рациональная регенерационная установка должна обеспечивать улавливание всего SO2 и тепла, не использованных при варке целлюлозы, а также получение нагретой до 70–100 °С варочной кислоты с содержанием всего SO2 8–10 %.

Рис. 1. Технологическая схема комбинированного процесса регенерации диоксида серы и тепла при варке сульфитной целлюлозы: 1 — варочный котел; 2 — эдуктор высокого напряжения; 3 — ловушка для волокна; 4 — спиральные теплообменники; 5 — эдуктор низкого давления; 6 — колонка дополнительного поглощения; 7 — кислотный бак с постоянным уровнем; 8 — расходный кислотный бак; 9 — цимолоотстойнкик; 10 — сборник цимола; 11 — регенерационная цистерна; 12 — расходная цистерна; 13 — регулятор давления; СДН — сдувки низкого давления; СВД — сдувки высокого давления

Глава 2. АММИАЧНЫЙ ВАРОЧНЫЙ РАСТВОР ИЗ ОТРАБОТАННОГО ВАРОЧНОГО РАСТВОРА

В процессе получения целлюлозы по бисульфитно-аммиачиому методу измельченную древесину вываривают с бисульфитом аммония. После проведения процесса образуется отработанный раствор с содержанием 50—60 % исходной древесины и значительных количеств соединений серы и аммиака. Кроме того, он содержит 5— 15% твердых компонентов. Сера и аммиак находятся в растворе в основном в виде аммиачной соли лигносульфоновой кислоты, обычно называемой лигносульфонатом аммония.

Удаление отработанных аммиачно-бисульфитных растворов представляет серьезную проблему вследствие загрязнения воды и атмосферы при сбрасывании стоков в водоемы. В связи с этим возникает необходимость в создании метода обработки таких растворов, позволяющего устранить загрязнение окружающей среды, и выделять по крайней мере некоторые из ценных химических реагентов для повторного использования при приготовлении свежих аммиачно-бисульфитных варочных растворов.

Отработанный аммиачно-бисульфитный раствор обрабатывается оксидом магния с выделением аммиака и образованием разбавленного раствора, содержащего бисульфит магния. Смесь концентрируется с использованием горячих отходящих газов реактора с ожиженным слоем.

Сконцентрированный магниево-бисульфитный раствор подается в реактор с ожиженным слоем оксида магния, и там сгорает. Горячие газы используются для концентрирования дополнительных количеств магниево-бисульфитного раствора, получаемого из аммиачного раствора.

Схема проведения этого процесса представлена на рис. 16. Аммиачно-бисульфитный отработанный раствор подается по трубопроводу / с помощью насоса 2 и далее по линии 3 в колонну разделения 5 башни 4 с промежуточной охладительной колонной 6 и верхней абсорбционной колонной 7.

Отработанный раствор отбирается из колонны 5 по трубопроводу 8 с насосом 9 в линию 10, которая питает раствором аппарат //, представляющий собой скруббер со смачивающимися стенками и трубкой Вентури. Горячие газы, содержащие сернистый газ и частицы оксида магния, из реактора по трубопроводу 13 подаются в аппарат У/. В реакторе происходит сгорание магниево-бисульфитного раствора содержащего лигносульфонат магния.

Отходящие газы имеют температуру ~870°С или выше, когда они попадают в скруббер 11. Раствор подается в И по линии 10 при 93 °С и при контакте с горячими газами образуется большое количество пара. Кроме того, в скруббере происходят химические реакции; при этом ионы магния замещают ионы аммония в лигносульфонатных соединениях, присутствующих в отработанном растворе. Таким способом освобождается аммиак и раствор целиком или частично из аммиачное бисульфитного превращается в магниево-бисульфитный, содержащий лигносульфонат и другие соединения магния.