RU2425917C1

RU2425917C1 - Method to produce sulfate cellulose

Info

Publication number: RU2425917C1
Application number: RU2010109993/12A
Authority: RU
Inventors: Руслан Рушанович Сафин (RU); Руслан Рушанович Сафин; Рушан Гареевич Сафин (RU); Рушан Гареевич Сафин; Наиль Фарилович Тимербаев (RU); Наиль Фарилович Тимербаев; Диляра Фариловна Зиатдинова (RU); Диляра Фариловна Зиатдинова; Татьяна Дмитриевна Просвирникова (RU); Татьяна Дмитриевна Просвирникова; Дмитрий Богданович Просвирников (RU); Дмитрий Богданович Просвирников; Михаил Александрович Мазохин (RU); Михаил Александрович Мазохин; Алмаз Решидович Зиатдинов (RU); Алмаз Решидович Зиатдинов; Александр Евгеньевич Воронин (RU); Александр Евгеньевич Воронин; Александр Михайлович Сташкевич (RU); Александр Михайлович Сташкевич
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-08-10

Abstract

FIELD: textile, paper. ^ SUBSTANCE: method includes stages of raw materials loading, its compaction, supply of cooking liquor, increase of temperature and pressure up to working parameters, soaking of the boiler content at the specified temperature, blowing of mass into a blow tank and removal of boiling vapours in process of blowing from the blow tank. Boiling vapours are removed during boiling through a three-stage condensation system in a counterflow mode. At the inlet of the first stage the temperature of a cooling agent - a solution of calcium chloride is maintained within the range of 40-50C. At the inlet of the second stage the temperature is maintained within the limits of 17-27C. At the inlet of the third stage the temperature is maintained below 0C. The line of boiling vapours removal is isolated from environment by a mechanical lock in the beginning and by a hydraulic lock in the end. Removal of non-condensed vapours is carried out by means of ejection. ^ EFFECT: prevention of hazardous emissions into atmosphere and catching precious components from steam and gas mixture. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к области получения волокнистых полуфабрикатов и может быть использовано при получении сульфатной целлюлозы в варочных аппаратах периодического действия.The invention relates to the field of production of fibrous semi-finished products and can be used to obtain sulfate pulp in cooking apparatuses of periodic action.

Известен способ получения сульфатной целлюлозы, включающий периодическую варку целлюлозы, вытеснение горячего черного щелока, охлаждение его в испарительном циклоне с отделением водяного пара и дурнопахнущих веществ и отбелку целлюлозы (см. патент РФ №2021407, D21C 3/02, D21C 9/147, D21C 11/06, 1994).A known method of producing sulfate pulp, including periodic pulping, displacement of hot black liquor, cooling it in an evaporation cyclone with the separation of water vapor and odorous substances and bleaching cellulose (see RF patent No. 2021407, D21C 3/02, D21C 9/147, D21C 11/06, 1994).

Недостатком данного способа является то, что в нем не достигается полного улавливания летучих дурнопахнущих серосодержащих соединений.The disadvantage of this method is that it does not achieve complete capture of volatile odorous sulfur-containing compounds.

Известен также способ получения сульфатной целлюлозы, включающий загрузку в варочный котел сырья и его уплотнение, подачу нагретого сжатого газа, подачу варочной жидкости, нагрев содержимого котла до рабочих параметров температуры и давления, выдержку при этих параметрах и выгрузку отработанной варочной жидкости и целлюлозной массы путем замещения ее сжатым газом, собранным в газгольдере. В качестве сжатого газа используют сдувки систем варки целлюлозы и регенерации отработанной варочной жидкости. Избыток сдувочных газов из газгольдера идет на сжигание, которое сопровождается выбросом в атмосферу (см. патент РФ №2079591, кл. В21С 3/02, 1997).There is also known a method for producing sulfate cellulose, including loading and compaction of raw materials into the digester, supply of heated compressed gas, supply of cooking liquid, heating of the contents of the boiler to operating temperature and pressure parameters, holding at these parameters and unloading the spent cooking liquid and pulp by replacing its compressed gas collected in a gas tank. As a compressed gas, blow-offs of pulping and pulping systems are used. Excess purge gases from the gas tank are burned, which is accompanied by emissions into the atmosphere (see RF patent No. 2079591, class B21C 3/02, 1997).

Недостатками данного способа являются значительные выбросы вредных летучих веществ в атмосферу, сложность аппаратурного оформления и низкая надежность работы системы.The disadvantages of this method are significant emissions of harmful volatile substances into the atmosphere, the complexity of the hardware design and low reliability of the system.

Указанные недостатки обусловлены неполным сгоранием сдувочных газов, которые выделяются по мере заполнения газгольдера, а также наличием токсичных веществ в топочных газах и необходимостью работы системы при избыточном давлении.These shortcomings are due to incomplete combustion of the exhaust gases, which are released as the gas tank is filled, as well as the presence of toxic substances in the flue gases and the need for the system to work at overpressure.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения сульфатной целлюлозы, включающий загрузку щепы в варочный котел, пропарку щепы, закачку щелоков, нагрев содержимого варочного котла глухим паром до заданных параметров температуры и давления, первичную сдувку, собственно варку, конечную сдувку, выдувку массы в выдувной резервуар, сбор несконденсировавшихся паров выдувки в баке-аккумуляторе (см. книгу Василев В.М., Иванов Ю.С. Материальный и тепловой баланс периодической сульфатной варки. - СПб; СПбГТУРП, 2006. - 64 с.).The closest in technical essence is the method of producing sulfate cellulose, including loading chips into a digester, steaming chips, pumping liquors, heating the contents of the digester with deaf steam to the specified temperature and pressure parameters, primary blowing, actual cooking, final blowing, blowing the mass into a blown reservoir, collection of non-condensing vapors of blowing in the storage tank (see the book Vasilev VM, Ivanov Yu.S. Material and heat balance of periodic sulfate cooking. - SPb; SPbGTURP, 2006. - 64 p.).

Недостатком данного способа являются значительные выбросы вредных дурнопахнущих серосодержащих соединений в атмосферу.The disadvantage of this method is the significant emissions of harmful odorous sulfur-containing compounds into the atmosphere.

Указанный недостаток обусловлен тем, что в качестве охладителя используется свежая вода, при температуре которой некоторые летучие серосодержащие соединения не конденсируются и соответственно отводятся из бака-аккумулятора в вытяжную трубу, которая сообщена с атмосферой; накапливающаяся избыточная жидкость («сточная вода бака-аккумулятора»), которая также содержит значительное количество дурнопахнущих веществ и загрязнений, отводится из нижней части бака-аккумулятора в канализацию.This drawback is due to the fact that fresh water is used as a cooler, at a temperature of which some volatile sulfur-containing compounds do not condense and, accordingly, are removed from the storage tank to a chimney connected to the atmosphere; accumulated excess liquid (“wastewater of the storage tank”), which also contains a significant amount of odorous substances and contaminants, is discharged from the bottom of the storage tank to the sewer.

Целью настоящего изобретения является предотвращение вредных выбросов в атмосферу и улавливание ценных компонентов из парогазовой смеси.The aim of the present invention is to prevent harmful emissions into the atmosphere and the capture of valuable components from the gas mixture.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения сульфатной целлюлозы, включающем стадии загрузки сырья и его уплотнения, подачи варочной жидкости, повышения температуры и давления до рабочих параметров, выдержки содержимого котла при заданной температуре, выдувки массы в выдувной резервуар, отвод паров вскипания при выдувке из выдувного резервуара, новым является то, что отвод паров вскипания при выдувке осуществляют через трехступенчатую систему конденсации в противоточном режиме, на входе первой ступени температуру охлаждающего агента, в качестве которого используется раствор хлористого кальция, поддерживают в пределах 40-50°С, на входе второй ступени поддерживают температуру в пределах 17-27°С, на входе третьей ступени поддерживают температуру ниже 0°С; линию отвода паров вскипания изолируют от окружающей среды механическим затвором в начале и гидравлическим затвором в конце, отвод несконденсировавшихся паров осуществляется эжектированием.This goal is achieved by the fact that in the method of producing sulfate cellulose, which includes the stages of loading the raw material and compaction, feeding the cooking liquid, raising the temperature and pressure to operating parameters, holding the contents of the boiler at a given temperature, blowing the mass into the blow tank, removing boiling vapors during blowing from the blow tank, it is new that the removal of boiling vapors during blowing is carried out through a three-stage condensation system in countercurrent mode, at the inlet of the first stage, the temperature is cooled the supplying agent, which is used as a solution of calcium chloride, is maintained within the range of 40-50 ° C; at the inlet of the second stage, the temperature is maintained in the range of 17-27 ° C; at the inlet of the third stage the temperature is kept below 0 ° C; the line of removal of boiling vapors is isolated from the environment with a mechanical shutter at the beginning and a hydraulic shutter at the end, the removal of non-condensing vapor is carried out by ejection.

Данный способ позволяет полностью исключить выбросы вредных дурнопахнущих веществ в атмосферу, извлечь нетоксичные и нелетучие соединения с целью получения ценных компонентов сульфат-целлюлозного производства и их дальнейшего рационального использования.This method allows you to completely eliminate the emission of harmful odorous substances into the atmosphere, to extract non-toxic and non-volatile compounds in order to obtain valuable components of sulfate-cellulose production and their further rational use.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема установки для реализации данного способа получения сульфатной целлюлозы.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the installation for implementing this method of producing sulfate cellulose.

Установка состоит из бункера 1, варочного котла 2, трубопровода 3 для выдувки массы из котла, приемной горловины циклонного типа 4, выдувного резервуара 5, штуцера 6 для отвода целлюлозы на сортирование и промывку, трубопровода 7 для отвода паров вскипания при выдувке, трубопровода подачи 8 и отвода 9 охлаждающего агента, механических затворов - 10, 11, кожухотрубчатых конденсаторов - 15, 16, 17, эжекторного устройства 18, теплообменника 19, холодильника 20, центробежного насоса 21, линии отвода парогазовой смеси 22, гидравлического затвора 23, емкостей 25, 26, 27 для сбора улавливаемых компонентов.The installation consists of a hopper 1, a digester 2, a pipe 3 for blowing the mass out of the boiler, a cyclone-type intake neck 4, a blowing tank 5, a nozzle 6 for removing pulp for sorting and washing, a pipe 7 for removing boiling vapors during blowing, and a supply pipe 8 and outlet 9 of a cooling agent, mechanical shutters - 10, 11, shell-and-tube condensers - 15, 16, 17, ejector device 18, heat exchanger 19, refrigerator 20, centrifugal pump 21, exhaust gas-vapor mixture line 22, hydraulic shutter 23, containers 25, 26 , 27 for collecting captured components.

Способ получения сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом. Из бункера 1 щепа загружается в варочный котел 2, куда заливают через штуцеры 29, 30 в верхнюю и нижнюю части щелок, который поступает из баков-мерников, температурой 50-80°С. Время загрузки щепы и закачки щелоков занимает 60-90 минут. После закачки щелоков котел герметизируют и начинают варку. За счет системы принудительной циркуляции щелоков через теплообменник осуществляется подъем температуры от начальной 50°С до конечной температуры варки 165-175°С, в течение 2-2,5 часа. По достижении конечной температуры содержимое котла выдерживают, то есть проводят собственно варку продолжительностью 2-2,5 часа. После окончания варки котел опоражнивают выдувкой целлюлозной массы в выдувной резервуар, для этого открывают сначала механический затвор 11, затем затвор 10, после чего целлюлозная масса по выдувному трубопроводу 3 поступает в приемную горловину циклонного типа 4 выдувного резервуара 5. Так как варочный котел до открытия клапана находится под избыточным давлением 1,2-1,4 МПа, а выдувной резервуар под атмосферным, жидкий щелок, поступающий с целлюлозной массой, за счет сброса давления резко вскипает, вследствие чего происходит бурное парообразование с выделением летучих дурнопахнущих веществ, таких как сероводород, диметилсульфид, метилмеркаптан. Готовую целлюлозу через штуцер 6 подают на сортирование и промывку, а пары вскипания отводятся через трубопровод 7 на конденсацию.A method of producing sulfate pulp is as follows. From the hopper 1, the chips are loaded into the digester 2, where they are poured through the fittings 29, 30 into the upper and lower parts of the liquor, which comes from the measuring tanks, at a temperature of 50-80 ° С. Chips loading time and liquor injection takes 60-90 minutes. After pumping liquors, the boiler is sealed and cooking begins. Due to the system of forced circulation of liquors through the heat exchanger, the temperature rises from the initial 50 ° C to the final cooking temperature of 165-175 ° C, within 2-2.5 hours. Upon reaching the final temperature, the contents of the boiler are maintained, that is, the actual cooking is carried out for a duration of 2-2.5 hours. After cooking, the boiler is emptied by blowing the pulp into the blow tank, to do this, first open the mechanical shutter 11, then the shutter 10, after which the pulp is blown through the blow pipe 3 to the inlet neck of the cyclone type 4 of the blow tank 5. Since the digester before opening the valve is under an excess pressure of 1.2-1.4 MPa, and the blow tank under atmospheric, liquid liquor supplied with the pulp, boils sharply due to pressure relief, resulting in a rapid vapor emission of volatile odorous substances such as hydrogen sulfide, dimethyl sulfide, methyl mercaptan. The finished pulp through the nozzle 6 serves for sorting and washing, and boiling vapors are discharged through the pipeline 7 to condensation.

Парогазовая смесь сероводорода, диметилсульфида и метилмеркаптана, подача которой регулируется механическим затвором 11, поступает в нижнюю часть кожухотрубчатого конденсатора 15. Одновременно в верхнюю часть конденсатора с помощью центробежного насоса 21 по трубопроводу подачи 8 подается охлаждающий агент - раствор хлористого кальция, который охлаждается в теплообменнике 19 с помощью холодильника 20. Сероводород является одной из составляющих парогазовой смеси и кипит при температуре 60,3°С. Чтобы провести полную конденсацию этого газа охлаждающем агентом, необходимо поддерживать температуру парогазовой смеси на входе в конденсатор 15 на оптимальном уровне 40-50°С, так как при температуре ниже 40°С необходимо увеличить энергозатраты на охлаждение раствора СаСl₂, а при температуре выше 50°С уменьшается движущая сила процесса конденсации, которая должна компенсироваться увеличением поверхности конденсации. Несконденсировавшиеся при данной температуре пары отводятся по линии отвода 22 в конденсатор 16, на входе которого аналогичным образом поддерживается температура в пределах 17-27°С, что обеспечивает полную конденсацию диметилсульфида, температура кипения которого составляет 37,3°С. Метилмеркаптан, кипящий при 6,8°С, полностью улавливается в конденсаторе 17 при температуре раствора ниже 0°С, куда поступает по линии отвода 22. Сероводород, диметилсульфид и метилмеркаптан в жидком виде собираются в соответствующие емкости 25, 26, 27. Отвод несконденсировавшихся паров осуществляется с помощью эжекторного устройства 18, куда подается оборотная вода через вентиль 28. Вся линия отвода паров вскипания изолируется от окружающей среды гидравлическим затвором 23, который позволяет удалить инертный газ, попавший в систему выдувки. По окончании выдувки прекращается подача охлаждающего агента отключением центробежного насоса 21 и закрываются вентили 12, 13, 14 и механический затвор 11.A gas-vapor mixture of hydrogen sulfide, dimethyl sulfide and methyl mercaptan, the supply of which is controlled by a mechanical shutter 11, enters the lower part of the shell-and-tube condenser 15. At the same time, a cooling agent — a calcium chloride solution, which is cooled in the heat exchanger 19 — is supplied through the supply pipe 8 to the upper part of the condenser using the refrigerator 20. Hydrogen sulfide is one of the components of the vapor-gas mixture and boils at a temperature of 60.3 ° C. In order to completely condense this gas with a cooling agent, it is necessary to maintain the temperature of the gas-vapor mixture at the inlet to the condenser 15 at an optimal level of 40-50 ° C, since at temperatures below 40 ° C it is necessary to increase the energy consumption for cooling the CaCl ₂ solution, and at temperatures above 50 ° C decreases the driving force of the condensation process, which should be compensated by an increase in the condensation surface. Vapors that are not condensed at this temperature are discharged along the discharge line 22 to a condenser 16, at the inlet of which the temperature is similarly maintained at 17–27 ° C, which ensures the complete condensation of dimethyl sulfide, whose boiling point is 37.3 ° C. Methyl mercaptan, boiling at 6.8 ° С, is completely trapped in condenser 17 at a solution temperature below 0 ° С, which enters through a discharge line 22. Hydrogen sulfide, dimethyl sulfide and methyl mercaptan are collected in liquid form in appropriate containers 25, 26, 27. Discharge of non-condensed the vapor is carried out using an ejector device 18, to which circulating water is supplied through the valve 28. The entire line of the removal of boiling vapors is isolated from the environment by a hydraulic shutter 23, which allows you to remove inert gas trapped in the blowing system. At the end of the blowing, the supply of the cooling agent is stopped by turning off the centrifugal pump 21 and the valves 12, 13, 14 and the mechanical shutter 11 are closed.

Claims

A method of producing sulfate cellulose, including the stage of loading the raw material and compaction, feeding the cooking liquid, raising the temperature and pressure to operating parameters, holding the contents of the boiler at a given temperature, blowing the mass into the blow tank, removing boiling vapors when blowing from the blow tank, characterized in that the removal of boiling vapors during blowing is carried out through a three-stage condensation system in countercurrent mode, at the inlet of the first stage, the temperature of the cooling agent is maintained within 40-50 ° С, at the inlet of the second stage, the temperature is maintained within 17-27 ° С, at the inlet of the third stage, the temperature is kept below 0 ° С, the effluent vapor removal line is isolated from the environment by a mechanical shutter at the beginning and a hydraulic shutter at the end, non-condensing vapor is removed by ejection.