RU2634380C2 - Processing of black liquors in production of cellulose - Google Patents
Processing of black liquors in production of cellulose Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634380C2 RU2634380C2 RU2016100886A RU2016100886A RU2634380C2 RU 2634380 C2 RU2634380 C2 RU 2634380C2 RU 2016100886 A RU2016100886 A RU 2016100886A RU 2016100886 A RU2016100886 A RU 2016100886A RU 2634380 C2 RU2634380 C2 RU 2634380C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- black liquor
- organic compounds
- sulfuric acid
- processing
- production
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
Landscapes
- Paper (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству целлюлозы, в частности извлечению топливной составляющей из раствора черного щелока. В настоящее время получение жидкого высокозольного топлива достигается путем выпаривания черного щелока до 50-80% абсолютно сухих веществ с последующим сжиганием концентрированного раствора в содорегенерационном котле. Недостатками этого способа являются:The invention relates to the production of cellulose, in particular the extraction of the fuel component from a solution of black liquor. Currently, the production of liquid high-ash fuel is achieved by evaporation of black liquor to 50-80% of absolutely dry substances, followed by burning a concentrated solution in a recovery boiler. The disadvantages of this method are:
- низкая теплота сгорания топлива;- low heat of combustion of fuel;
- высокая экологическая опасность процесса сжигания этого топлива, так как при сжигании концентрированного раствора черного щелока образуются токсичные газы, а выделяющийся после сжигания плав натриевых солей склонен к взрывам.- high environmental hazard of the process of burning this fuel, since the combustion of a concentrated solution of black liquor produces toxic gases, and the sodium salt melt released after burning is prone to explosions.
Известен способ выделения лигнина из черного щелока путем подкисления его диоксидом углерода (см. Непенин Ю.Н. «Производство сульфатной целлюлозы», т. 2. - М.: Лесная промышленность, 1990, с. 568, 569)A known method of separating lignin from black liquor by acidifying it with carbon dioxide (see Nepenin Yu.N. "Production of sulfate cellulose", t. 2. - M .: Forest industry, 1990, S. 568, 569)
NaO-R-COONa+СO2+Н2O=HO-R-COOH+Na2CO3. NaO-R-COONa + CO 2 + H 2 O = HO-R-COOH + Na 2 CO 3.
Недостатком этого способа является высокая себестоимость получения лигнина из черного щелока и низкий выход (30%) лигнина из раствора.The disadvantage of this method is the high cost of obtaining lignin from black liquor and a low yield (30%) of lignin from solution.
Высокая себестоимость (В.А. Демин. Химия и технология сульфатных щелоков. Учебное пособие. Сыктывкар, СЛИ, 2013, с. 95) получения лигнина определяется использованием товарного жидкого диоксида углерода, что экономически не целесообразно. Выделение сульфатного лигнина связано со значительным расходом диоксида, достигающим 2,0-2,5 кг на 1 кг лигнина. Более эффективное использование диоксида углерода достигается при насыщении черного щелока диоксидом под давлением. Однако при этом усложняется аппаратурное оформление технологического процесса.The high cost (VA Demin. Chemistry and technology of sulfate liquors. Textbook. Syktyvkar, SLI, 2013, p. 95) for the production of lignin is determined by the use of marketable liquid carbon dioxide, which is not economically feasible. The allocation of sulfate lignin is associated with a significant consumption of dioxide, reaching 2.0-2.5 kg per 1 kg of lignin. A more efficient use of carbon dioxide is achieved by saturating the black liquor with dioxide under pressure. However, this complicates the hardware design of the process.
В другом способе (см. патент RU №2415984, МПК D21С 11/00 от 10 апреля 2011 г.) получения лигнина из черных щелоков производства сульфатной целлюлозы удается существенно снизить себестоимость получения целлюлозы за счет окисления натриевой щелочи черного щелока диоксидом углерода, содержащемся в дымовых газах печей карбонизации сульфатного производства. Однако повысить существенно выход лигнина из раствора в одну стадию не удается.In another method (see patent RU No. 2415984, IPC D21C 11/00 of April 10, 2011) for producing lignin from black liquors for the production of sulfate cellulose, it is possible to significantly reduce the cost of producing cellulose due to the oxidation of sodium alkali of black liquor with carbon dioxide contained in flue gases from sulphate carbonization furnaces. However, it is not possible to significantly increase the lignin yield from the solution in one stage.
Наиболее близким к заявляемому способу (прототип) является сернокислотный способ получения лигнина из черного щелока (см. а.с. №173119. Способ выделения щелочного лигнина из полуупаренных черных щелоков сульфатной или натронной варки целлюлозы от 07.07.1965. Бюл. №14)Closest to the claimed method (prototype) is a sulfuric acid method for producing lignin from black liquor (see as.with. No. 173119. The method of separation of alkaline lignin from semi-paired black liquors of sulphate or soda pulping from 07.07.1965. Bull. No. 14)
NaO-R-COONa+H2SO4=HO-R-COOH+Na2SO4. NaO-R-COONa + H 2 SO 4 = HO-R-COOH + Na 2 SO 4.
Серная кислота, являясь сильной кислотой, в отличие от диоксида углерода позволяет более полно осадить лигнин. При окислении черного щелока (а.с. №173119) серной кислотой образуется суспензия органических соединений, в основном лигнина. По предложенному способу черный щелок, предварительно упаренный до получения удельного веса 1,15-1,30, и серную кислоту с содержанием около 30% H2SO4 непрерывно подают в герметичный реактор при интенсивном перемешивании и поддержании температуры 70-85°С и рН 3-5. Прореагировавшую массу в виде суспензии лигнина в жидкости вместе с выделяющимся сероводородом непрерывно отводят во второй герметичный аппарат - дегазатор, перемешивают при непрерывном выводе сероводорода в скруббер для регенерации путем поглощения белым щелоком, применяемым для варки целлюлозы. Часть суспензии, соответствующую поступлению ее из реактора, непрерывно направляют для отделения свободного лигнина одним из известных методов: отстаиванием с декантацией маточной жидкости, фильтрованием или центрифугированием. Получают загрязненный щелочной лигнин, который подают на очистку двух- или трехкратной противоточной декантации промывкой водой при 60-80°С. Оптимальная концентрация лигнина в суспензии около 3%, общий гидромодуль промывки около 50.Sulfuric acid, being a strong acid, unlike carbon dioxide, allows more complete precipitation of lignin. During the oxidation of black liquor (AS No. 173119) with sulfuric acid, a suspension of organic compounds, mainly lignin, is formed. According to the proposed method, black liquor, pre-evaporated to obtain a specific gravity of 1.15-1.30, and sulfuric acid with a content of about 30% H 2 SO 4 are continuously fed into a sealed reactor with vigorous stirring and maintaining a temperature of 70-85 ° C and pH 3-5. The reacted mass in the form of a suspension of lignin in a liquid, together with the hydrogen sulfide released, is continuously discharged into a second sealed apparatus - degasser, mixed with continuous removal of hydrogen sulfide into a scrubber for regeneration by absorption with white liquor used for pulping. Part of the suspension, corresponding to its receipt from the reactor, is continuously sent to separate free lignin by one of the known methods: settling with decantation of the mother liquor, filtration or centrifugation. Get contaminated alkaline lignin, which is fed to the purification of two or three countercurrent decantation by washing with water at 60-80 ° C. The optimal concentration of lignin in the suspension is about 3%, the total flushing hydraulic module is about 50.
К недостаткам предложенного способа следует отнести:The disadvantages of the proposed method include:
- получение из черного щелока лигнина, составляющего примерно 30% от сухого остатка черного щелока при выходе до 70%;- obtaining from black liquor lignin, which is approximately 30% of the dry residue of black liquor at a yield of up to 70%;
- окислению серной кислотой подвергают лишь часть потока черного щелока в количестве, обеспечивающем совместную переработку маточного раствора лигнина с оставшейся частью черного щелока в цехе регенерации химикатов по известной технологии выпариванием и последующим сжиганием в содорегенерационном котле (СРК). Такое техническое решение существенно снижает его ценность по обеспечению экологической безопасности процесса и вывода всей горючей массы черного щелока. Вывод лигнина из общего потока путем окисления серной кислотой невозможен и является органическим недостатком этого способа. Это связано с тем, что маточный раствор лигнина смешивается с общим потоком черного щелока и перерабатывается совместно по известной технологии. Таким образом, максимальный поток, отбираемый от общего потока черного щелока, должен быть таким, чтобы при смешении иметь рН не менее 7-8. В противном случае возникнут проблемы с упариванием раствора и сжиганием кислого раствора. По рекомендации Н.Ф. Комышлова (см. Непенин Ю.Н. «Производство сульфатной целлюлозы», т. 2. - М.: Лесная промышленность, 1990, с. 567), необходимо выводить из кругооборота лишь 10% черного сульфатного щелока для получения из него побочных органических продуктов. В результате снижается производство пара содорегенерационным котлом при сжигания черного щелока. При этом не решается проблема экологической безопасности процесса.- only part of the flow of black liquor is subjected to oxidation with sulfuric acid in an amount that ensures the joint processing of the mother liquor of lignin with the remaining part of the black liquor in the chemical recovery workshop using the known technology by evaporation and subsequent combustion in a soda recovery boiler (SRC). Such a technical solution significantly reduces its value in ensuring the environmental safety of the process and the withdrawal of the entire combustible mass of black liquor. The withdrawal of lignin from the general stream by oxidation with sulfuric acid is impossible and is an organic disadvantage of this method. This is due to the fact that the mother liquor of lignin is mixed with a common stream of black liquor and processed together using known technology. Thus, the maximum flow taken from the total flow of black liquor should be such that, when mixed, have a pH of at least 7-8. Otherwise, there will be problems with the evaporation of the solution and the burning of the acidic solution. On the recommendation of N.F. Komyshlova (see Yu.N. Nepenin “Production of sulfate cellulose”, vol. 2. - M .: Forestry, 1990, p. 567), it is necessary to remove only 10% of black sulfate liquor from the circuit to obtain organic by-products from it . As a result, steam production is reduced by a soda recovery boiler while burning black liquor. However, the problem of environmental safety of the process is not solved.
Достигаемый технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении выхода органических соединений из полного потока черного щелока перед выпариванием при его сернокислотной обработке и одновременном повышении производительности и экологической безопасности процесса переработки черного щелока за счет исключения СРК, а также устранении указанных недостатков в процессе регенерации химикатов черного щелока.The technical result of the invention is to increase the yield of organic compounds from the full stream of black liquor before evaporation during its sulfuric acid treatment and at the same time increase the productivity and environmental safety of the process of processing black liquor by eliminating IBS, as well as eliminating these drawbacks during the recovery of black liquor chemicals.
Поставленная задача достигается тем, что переработка черных щелоков в производстве целлюлозы, включающая окисление черного щелока серной кислотой, коагуляцию органических соединений, выделение газов и органических соединений из суспензии, промывку и сушку твердого продукта органических соединений, окисление ведут из полного потока черного щелока перед выпариванием при начальной концентрации черного щелока 8-20% абсолютно сухих веществ серной кислотой 80-90% при ее расходе 1,14-5,70 м3/ч, при интенсивном перемешивании.This object is achieved in that the processing of black liquor in the production of cellulose, including the oxidation of black liquor with sulfuric acid, the coagulation of organic compounds, the evolution of gases and organic compounds from suspension, the washing and drying of the solid product of organic compounds, the oxidation is carried out from a full stream of black liquor before evaporation at the initial concentration of black liquor is 8-20% absolutely dry substances with sulfuric acid 80-90% at a flow rate of 1.14-5.70 m 3 / h, with vigorous stirring.
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Раствор черного щелока, при начальной концентрации 8-20% абсолютно сухих веществ в количестве 100 м3/ч после варки технологической щепы поступает в мешалку, где его обрабатывают раствором 83% серной кислоты при ее расходе 3,42 м3/ч. На этой стадии проходят реакции расщепления органических соединений, связанных со щелочью и их выпадения в осадок. Кроме того, проходят химические реакции взаимодействия каустической щелочи и серной кислоты с образованием сульфатов натрия. Выход органических соединений составляет 95% от общей массы горючей органики, содержащейся в растворе.A solution of black liquor, at an initial concentration of 8-20% absolutely dry substances in an amount of 100 m 3 / h after cooking chips, enters the mixer, where it is treated with a solution of 83% sulfuric acid at a flow rate of 3.42 m 3 / h. At this stage, the reactions of the decomposition of organic compounds associated with alkali and their precipitation take place. In addition, chemical reactions of the interaction of caustic alkali and sulfuric acid with the formation of sodium sulfates. The yield of organic compounds is 95% of the total mass of combustible organic matter contained in the solution.
Суспензия отфильтровывается на фильтре. Твердую фазу горючих органических соединений направляют на переработку в товарный продукт. Результаты выхода органических соединений из раствора черного щелока при использования различных концентраций раствора серной кислоты и ее расхода представлены в таблице.The suspension is filtered on a filter. The solid phase of combustible organic compounds is sent for processing into a marketable product. The results of the yield of organic compounds from a solution of black liquor using various concentrations of a solution of sulfuric acid and its consumption are presented in the table.
Реализация предлагаемого способа позволяет:The implementation of the proposed method allows you to:
1. Повысить энергетическую эффективность технологического процесса путем повышения выхода органических веществ черного щелока и повышения их потребительской стоимости. Необходимость в водяном паре для упаривания сульфатных растворов покрывается из энергетического котла ТЭЦ или путем частичного сжигания полученной биомассы топлива.1. To increase the energy efficiency of the technological process by increasing the yield of organic substances of black liquor and increasing their consumer value. The need for water vapor for evaporation of sulfate solutions is covered from the energy boiler of the CHPP or by partial combustion of the resulting biomass of fuel.
2. Исключить из технологической цепи аппаратов содорегенерационный агрегат (СРК) при обработке серной кислотой всего потока, образующегося при варке черного щелока. Вследствие этого выводится из технологической цепочки экологически опасный и энергозатратный процесс в СРК. Экологическая безопасность обеспечивается исключением вывода в окружающую среду высокотемпературных парниковых и серусодержащих газов.2. To exclude from the process chain of apparatus a soda recovery unit (SRC) during the treatment with sulfuric acid of the entire stream formed during the cooking of black liquor. As a result, an environmentally hazardous and energy-consuming process in the IBS is being removed from the technological chain. Ecological safety is ensured by the exclusion of high-temperature greenhouse and sulfur-containing gases into the environment.
3. Повысить энергетическую эффективность процесса переработки черных щелоков и снизить капитальные затраты на процесс выпаривания раствора при обработке серной кислотой всего потока, образующегося при варке черного щелока. Энергетическая эффективность повышается вследствие того, что:3. To increase the energy efficiency of the process of processing black liquor and reduce the capital cost of the process of evaporation of the solution when processing sulfuric acid in the entire stream generated during the cooking of black liquor. Energy efficiency is increased due to the fact that:
- упаривание черных щелоков ведут в отсутствии органических соединений, так как они выводятся из процесса выпаривания. В связи с этим сокращается вдвое материальный поток по сухим веществам и снижается риск образования накипи на поверхностях кипятильников выпарных и теплообменных аппаратов от полимеризующихся органических веществ;- evaporation of black liquors is carried out in the absence of organic compounds, as they are removed from the evaporation process. In this regard, the material flow on dry substances is halved and the risk of scale formation on the surfaces of boilers of evaporators and heat exchangers from polymerizable organic substances is reduced;
- в процессе выпаривания не образуются неконденсирующиеся газы, приводящие к снижению коэффициента теплопередачи при выпаривании;- non-condensing gases are not formed during the evaporation process, leading to a decrease in the heat transfer coefficient during evaporation;
- снижаются капитальные затраты на изготовление кипятильников выпарных аппаратов, так как при выпаривании сульфатных растворов нет необходимости изготавливать аппаратуру из нержавеющей стали.- reduced capital costs for the manufacture of boilers of evaporators, since when evaporating sulfate solutions there is no need to make stainless steel equipment.
Кроме того, при переводе черного щелока в сульфатный раствор снижается физико-химическая температурная депрессия. Максимальная физико-химическая температурная депрессия для сульфатных растворов не превышает 5-6°С против 20-30°С при упаривании черного щелока, что также повышает энергетическую эффективность процесса выпаривания.In addition, when the black liquor is converted to a sulfate solution, the physicochemical temperature depression decreases. The maximum physico-chemical temperature depression for sulfate solutions does not exceed 5-6 ° C versus 20-30 ° C when evaporating black liquor, which also increases the energy efficiency of the evaporation process.
4. Осуществить диверсификацию производства на основе расширения ассортимента выпускаемой продукции (дополнительно товарный продукт на основе органических веществ черного щелока). Такой продукт может служить высококалорийным и экологически безопасным топливом или сырьем для последующей переработки на другие ликвидные продукты.4. To carry out diversification of production on the basis of expanding the range of products (in addition, a commercial product based on organic substances of black liquor). Such a product can serve as high-calorie and environmentally friendly fuel or raw materials for subsequent processing into other liquid products.
5. При обработке серной кислотой части потока черного щелока преимущества предлагаемого способа реализуются частично. Между тем реализация частичного преимущества предлагаемого способа может иметь практическую ценность при усовершенствовании технологических процессов действующих производств.5. When processing sulfuric acid parts of a stream of black liquor, the advantages of the proposed method are partially realized. Meanwhile, the implementation of the partial advantages of the proposed method can be of practical value in improving the technological processes of existing industries.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016100886A RU2634380C2 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Processing of black liquors in production of cellulose |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016100886A RU2634380C2 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Processing of black liquors in production of cellulose |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016100886A RU2016100886A (en) | 2017-07-17 |
| RU2634380C2 true RU2634380C2 (en) | 2017-10-26 |
Family
ID=59497062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016100886A RU2634380C2 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Processing of black liquors in production of cellulose |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2634380C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761910C1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-12-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна" | Method for lime regeneration in the production of sulfate cellulose |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU173119A1 (en) * | Б. Д. Богомолов , Е. Д. Гельфанд | METHOD OF ALKALINE LIGNIN ISOLATION FROM | ||
| WO1992013849A1 (en) * | 1991-02-01 | 1992-08-20 | Alcell Technologies Inc. | Pulping of lignocellulosic materials and recovery of resultant by-products |
| US5470480A (en) * | 1994-05-09 | 1995-11-28 | Eka Nobel, Inc. | Process for treating waste water effluent |
| RU2564674C2 (en) * | 2010-10-15 | 2015-10-10 | ЮПМ-Кюммене Корпорейшн | Method for continuous precipitation of lignin from black liquor |
-
2016
- 2016-01-12 RU RU2016100886A patent/RU2634380C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU173119A1 (en) * | Б. Д. Богомолов , Е. Д. Гельфанд | METHOD OF ALKALINE LIGNIN ISOLATION FROM | ||
| WO1992013849A1 (en) * | 1991-02-01 | 1992-08-20 | Alcell Technologies Inc. | Pulping of lignocellulosic materials and recovery of resultant by-products |
| US5470480A (en) * | 1994-05-09 | 1995-11-28 | Eka Nobel, Inc. | Process for treating waste water effluent |
| RU2564674C2 (en) * | 2010-10-15 | 2015-10-10 | ЮПМ-Кюммене Корпорейшн | Method for continuous precipitation of lignin from black liquor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761910C1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-12-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна" | Method for lime regeneration in the production of sulfate cellulose |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016100886A (en) | 2017-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9382389B2 (en) | Method for separating lignin from black liquor, a lignin product, and use of a lignin product for the production of fuels or materials | |
| CA2840337C (en) | Method for lignin separation from black liquor comprising removal of sulphur compounds from formed water effluent | |
| US8172981B2 (en) | Separating lignin from black liquor by precipitation, suspension and separation | |
| CA2866991C (en) | Method for lignin separation from black liquor | |
| RU2017115811A (en) | UNITED SYSTEM OF CRAFT-CELLULOSE FACTORY AND THERMOCHEMICAL TRANSFORMATION | |
| CN107089675B (en) | A kind of method for the distilled ammonia wastewater recycling that ammonia-soda process soda ash is discharged | |
| WO2014180753A1 (en) | Hydrothermal carbonization of wastewater sludge and black liquor | |
| WO2020233558A1 (en) | Process for purifying a sodium sulfate residue | |
| CN102583688B (en) | Method for treating and reusing pulping black liquor acidification lignin wastewater | |
| US2238456A (en) | Purification of magnesium base liquors | |
| JP7231653B2 (en) | Method for producing cellulose carbamate | |
| RU2634380C2 (en) | Processing of black liquors in production of cellulose | |
| CN100503015C (en) | Technique for harnessing papermaking black liquor by using boiler flue vent gas | |
| US3650889A (en) | Pollution controlled polysulfide recovery process | |
| CN110143937B (en) | Method for simultaneously recycling furfural product and sulfuric acid catalyst from furfural residues | |
| CN104603357A (en) | Method for recovering pulping chemicals and reducing the concentration of potassium and chloride therein | |
| JP5021344B2 (en) | Method for concentrating light calcium carbonate | |
| KR102232752B1 (en) | Process for recausticizing green liquor | |
| RU2687986C1 (en) | Method of regenerating sodium salts from black liquor solution during production of sulphate cellulose | |
| RU2617569C2 (en) | Method for acid-base treatment of black liquor from sulphate cellulose production | |
| CN211521611U (en) | Purification system of heavy alkali or wet baking soda | |
| Tomani et al. | Lignin removal from different black liquors | |
| US10935314B2 (en) | Heating values of cellulosic waste | |
| SU478904A1 (en) | The method of regeneration of the spent solution from the delignification of cellulose-containing raw materials, such as wood, chlorine-containing reagents | |
| WO2017089656A1 (en) | A method for treating recovery boiler ash |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180113 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181220 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210113 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220415 |