SU1443810A3 - Способ получени химических веществ из отработанного щелока сульфатного производства целлюлозы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к целлюлозно-бумажной промышленности и позвол ет упростить способ и обеспечивает возможность индивидуального регулировани  температуры и кислородного потенциала в процессе переработки щелока. Способ полу-1епи  химических веществ из отработанного ш.елока сульфатного производства включает подачу отработанного шелока в реакцио1И1у1о зону реактора, нагрев его с помощью плазменного генератора до температуры 1000-1300°С, охлаждение полученных продуктов и выход их из реактора в форме расплава или водного раствот ра, содержащего гидроксид натри  и сульфид натри , и газа, содержащего водород и окись углерода. Перед подачей в реактор отработанный щелок может быть подвергнут гидролизу в воздллпной среде при температуре 650- 750°С. Образовавшийс  расплав направл ют в реактор. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. §

Description

О5 О)

,

Изобретение относитс  к целлюлозно-бумажной промышленности.

Цель изобретени  - упрощение способа и обеспечение возможности инди- видуального регулировани  температуры и кислородного потенциала в процессе переработки щелока.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что отработан11ый щелок целлю- лозного производства ввод т в реакционную зону реактора с одновременным подводом внешней тепловой энергии, независимо от сгорани , при этом температуру и кислородный потенциал ин- дивидуально и тщательно контролируют с помощью регулируемого подвода этой тепловой энергии и возможного добан-f лени  содержащего углерод материала и/или кислородсодержащего газа, а. полученный продукт охлаждают или ему дают возможность охладитьс  в охлаждающей зоне, наход щейс  в указанном реакторе. Неорганические компоненты вывод т в виде расплава или водного раствора, органическую часть отвод т в виде газа, состо щего главным образом из водорода и окиси углерода.

Внешний подвод энергии в реакционную зону реактора приводит к высо кой температуре при низком кислородном потенциале и полученный таким образом Na содержитс  в основном в виде одноатомного газа. С помощью . тщательно регулируемых кислородного потенциала и температуры, предпочти- тельно обеспечиваемых благодар  использованию высококалорийного газа, нагретого в плазменном генераторе, дл  подвода внешней тепловой энергии гидроокись натри  и сульфид нат.ри   вл ютс  основными компонентами, полученными при охлаждении, в то же врем  образование карбоната натри  замедл етс .

Кроме того, регулирование температуры позвол ет получить ценный газ содержащий почти лишь водород и окис углерода, который можно использовать дл  получени  пара в качестве син- тез-газа, и т.п.

Поскольку опасность расплаво-вод- ного взрыва в предлагаемом способе устранена, давление пара можно повы- сить в процессе получени  пара и большую часть тепловой энергии можно использовать в качестве электрическо энергии в турбине. :

25

30

5 10 15 20

35 . , 10 45

, ь 50

j й

Предлагаемый способ осуществл ют в реакторе, содержащем реакционную и охлаждающую зоны с подвод п ими трубопроводами дл  подачи отработанного щелока, а также трубопроводами дл  возможной подачи дополнительного материала , такого как углеродсодержа- щий материал, кислородсодержащий газ и тому подобных, а также источником внешнего тепла, при этом охлаждающа  зона снабжена нижним выходным патрубком дл  вывода неорганических компонентов в виде расплава или водного раствора, и верхним газоотводным патрубком дл  вывода полученного газа. В качестве внешнего источника телло- вой энергии используют плазменный генератор.

На фиг. I изображен реактор дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 2 - технологическа  схема получени  химических веществ из отработанного щелока сульфатного производства целлюлозы; на фиг. 3 - модификаци  технологической схемы.

Реактор (фиг. 1) состоит из реакционной 1 и охлаждающей 2 зон. Частичное выпаривание отработанного щелока и распад осуществл ют в реакционной зоне с подводом внепгней тепло- рой энергии независимо от сжигани  с помощью высококалорийного газа, нагретого с помощью плазменного генератора 3. Нагреваемый газ вывод т через трубу 4.

Подвод энергии регулируют так, чтобы температура в камере сгорани  поддерживалась в диапазоне 1000 - 1300°С. Отработанный щелок ввод т через входной патрубок 5. Дополнительные подвод щие патрубки 6 предусмотрены дл  углеродсодержащего материала и/или кислородсодержащего газа с целью регулировани  кислородного потенциала и температуры в реакционной зоне, а также дл  контрол  парци-г ального давлени  углекислого газа.

Использование плазменного генератора дл  подвода внешней энергии позвол ет осуществить полное выпарива- .ние щелока. В полученной равновесной смеси натрий, таким образом, приблизительно на 99% находитс  в виде моноатомного газа.

Из реакционной зоны полученный продукт проходит в охлаждающую зону 2, где температуру поддерживают в

диапазоне 600-900°С. Таким образом, образуетс  р д сконденсирюванных соединений натри  по следуюп .им реакци м: 2Ма + 2HjO 2NaOlI + Н г

+ СО.

Na,rc, + I О

2NaOH + NajS 2H-jO

Контролированием соотнопений парциального давлени  и СО/СО реакции можно регулировать с целью сведени  до минимума содержани  карбоната натри  в расплаве.

Расплав, содержапшй гидроокись натри ,сульфид натри  и небольшое количество карбоната натри , вьшод т из охлаждаюи .ей зоны 2 через выходной патрубок 7. В зависимости от охлаждени  полученный неорганический продук можно также выводить в виде водного раствора, в случае чего сульфид находитс  в форме кислого сернистого натри  .

Высококалорийный газ, содержащий, в основном, водород и окись углерода отвод т через газовыводной патрубок 8 с целью использовани  его дл  получени  энергии в паровом котле или в качестве синтез-газа и т.п.

Пример 1 (фиг. 2). Берут варочный отработанный щелок с содержанием сухих вер .еств (СВ) 67%, имеющий следующий элементный состав, % С 35; Н 4; Na 19; S 5; и О 37.

1800 кВт-ч на одну тонну СВ под- вод т через плазменный генератор, как внешний источник энергии, привод , таким образом, к полному испарению щелока. Температуру в реакционной зоне поддерживают равной прибли- зительно 1200°С, а температуру в охлаждающей зоне в плазменном реакто-. ре - приблизительно 800°С, после чего неорганическое вещество отдел ют в жидком виде. Между полученным серо водородом и расплавом в охлаждающей зоне происходит реакци , привод  к исключительно низкому содержанию серы в отход щем газе. В отход щем газе, приведенном к нормальным уело- ВИЯМ по давлению и температуре, содержитс  следующее количество СВ густого щелока (в пересчете на тонну ), COi 90; СО 558; 333; На 680; НгО,3; Na 0,2.

В пересчете на тонну СВ густого щелока полученный расплав содержит, кг: 44; NaOII 17; 120.

В полученном расплаве содержитс  лишь приблизительно 13% карбоната натри , который можно было бы сравнить с продуктом, полученным после известной каустификации, который содержит приблизительно 25% карбоната натри . Полученный продукт можно использовать непосредственно дл  получени  щелока сульфатной варки без стадий каустификации и обжига извести в известеобжигательной печи.

П р и м е р 2 (фиг. 3). Густой щелок, аналогичный тому, который использовалс  в примере 1, сначала подвергают пиролизу при 650-750°С с целью получени  газа, содержащего сероводород , окись углерода, углахисльп газ, водород и вод ной пар и частичн расплавленную фазу, состо щую главны образом из карбоната натри  и твердого углерода. Подвод энергии обеспечивают за счет введени  достаточного количества воздуха дл  обеспечени  частичного сгорани .

Полученную смесь карбоната натри  и углерода направл ют в плазменный реактор, в реакционной зоне которого поддерживают температуру 1200°С. В этом случае необходима половина количества энергии, необходимой в том случае, когда густой П1елок ввод т непосредственно в плазменный генератор , как указано в примере 1.

В пересчете на один кмоль в плазменный генератор подвод т энергию 150 кВт-ч и ввод т 2,8 кмоль С и 2 кмоль F j Полученний расплав содержит 0,1 кмоль и 1,3 кмоль NaOH, а в газе содерл Л тс ,кмоль: СО 3,0; СО 2 0,7; Нг 1,0; 0,7.

С помощью газа, полученного на стадии пиролиза, расплав можно превртить в химические вещества щелока сульфатной варкм и в газ, почти не содержащий серм. Альтернативно рас- плав, полученньш со стадии плазменного реактора после растворени , можно пр мо использовать в других процессах , в качестве отбеливател . Следовательно, этот процесс можно рассматривать как альтернативу обычному электролитическому способу получени  гидроокисей натри , в способе электролиза в качестве побочного продукта об зательно образуетс  газо образцый хлор.

Claims (5)

1. Предлагаемый способ по сравнению с известным позвол ет регулировать температуру, и кислородный потенциал в процессе переработки щелока, проводить процесс при более низкой температуре и снизить количество карбона-, та натри  в конечном продукте. Формула изобретени 

   I. Способ получени  химических веществ из отработанного щелока сульфатного производства целлюлозы, включающий подачу отработанного щелока в реакционную зону реактора, нагрев его, охлаждение полученных продуктов и вывод их из реактора в форме расплава или водного раствора, содержащего гидроксид натри  и сульфид натри , и газа, содержащего водород и окись углерода, о тличающ и й- с   тем, что, с целью упрощени  способа и обеспечени  возможности индивидуального регулировани  температуры и кислородного потенциала в процессе переработки щелока, нагрев отработанного щелока осушествл ют с помощью Плазменного генератора и процесс ведут при

   генератора 1000-1300 с.

   5

   0

   5
2. 2. Способ по п. 1, о т л и щ и и с   тем, что охлаждение

   ч а юполученных продуктов ведут при 600-900 С.
3. 3.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что перед подачей в реактор отработанный щелок подвергают пиролизу в воздушной среде при 650-750 С с образованием расплава, содержащего карбонат натри  и углерод , и газа, при этом расплав направл ют в реактор.
4. 4.Способ по п. 3V отличающийс  тем, что газ, полученный на стадии пиролиза, обрабатывают расплавом, выводимым из реактора, с образованием химических веществ отработанного щелока и обесселенного

   газа.

   I
5. 5.Способ по п. 3, отличающийс  тем, что газ, полученный на стадии пиролиза, сжигают до образовани  сернистого газа и углекислого газа и обрабатывают расплавом , выводимым из реактора, до образовани  сульфита натри  и бисульфита натри .

   liZ.i