Потери щелочи в производственном цикле

В результате каустизации, которой завершается цикл регенерации химикатов, затраченная на варку щелочь возвращается в котел в виде белого щелока. Однако из-за потерь не удается вернуть всю щелочь, поэтому приходится возмещать потери добавкой свежих химикатов: сульфата натрия или соды.

 

Все потери щелочи делятся на случайные и технологически неизбежные. Случайные потери возникают в результате утечек и переливов щелоков в канализацию, при чистке и промывке оборудования. Случайные потери должны быть устранены

 

Технологически неизбежные потери невозможно избежать полностью, но необходимо свести их к минимуму. К технологически неизбежным потерям следует отнести потери щелочи при:

-сдувке и выдувке;

-при промывке целлюлозы;

-при счерпывании мыла;

-с перебросами щелока при выпарке;

-с уносом из топки СРК;

-с отходами (шламами) из отдела каустизации.

Наиболее значительные потери щелочи с промытой массой (слайд 1). В среднем потери составляют 20…25 кг/т в ед. Na₂O, но при правильной эксплуатации промывного оборудования могут быть снижены до 8…10 кг/т в ед. Na₂O.

 

При промывке целлюлозы 8-10

С газами СРК 5-8

При каустизации 7-10

Прочие (варочный, выпарка)о 12

ИТОГО мин – 20, мах – 40 кг

 

3.Потери серы в производственном цикле.

Потери серы в производственном цикле также возмещаются добавкой сульфата натрия, в котором содержание эквивалентных количеств серы и щелочи одинаково S: Na₂O = 1:1. Потери щелочи и серы по абсолютной величине равны между собой, но по относительной величине (по отношению к количеству серы и щелочи, циркулирующих в производственном цикле) потери серы всегда больше потерь щелочи. В производственном цикле часть щелочи теряет связь с серой (карбонат и гидроксид натрия). Чем больше разница между относительными потерями щелочи и серы, тем меньше сульфидность белого щелока. Таким образом, соотношение между относительными потерями щелочи и серы определяет величину сульфидности щелока – важнейшего фактора сульфатной варки.

Для характеристики относительных потерь серы служит понятие «степень регенерации серы»:

Rs = 100 – m/M*100, %

Rs – степень регенерации серы

m - потери серы в цикле производства, кг серы или сульфата

m-

M - количество всей серы, поступающей на варку с белым щелоком, кг серы или сульфата

Зная степень регенерации щелочи или серы можно рассчитать потери щелочи или серы:

n = (100 – R_a) x N / 100 m = (100 – R_s) x M / 100

щелока необходимо учесть степень восстановления и степень активности щелока:

S = R x (100 - R_a)

A x (100 - R_s)

Для обеспечения высокой степени регенерации серы необходимо предусмотреть следующие мероприятия:

-образующиеся при пиролизе черного щелока газообразные соединения серы должны сгореть с образованием диоксида серы и серного ангидрида, которые должны поглотиться черным щелоком с образованием сульфита и сульфата натрия;

-.диоксид серы и серный ангидрид при температуре конденсации паров натрия могут реагировать с ним с образованием сульфита и сульфата натрия, оседающих на трубках котла и экономайзера и виде золы возвращается в топку СРК;

-восстановление сульфата натрия в сульфид в плаве на поду печи.

Повышение сульфидности белого щелока можно добиться либо путем улучшения регенерации серы, либо добавлением в кругооборот химикатов других серосодержащих химикатов.

Основные мероприятия по улучшению степени регенерации серы:

-повышение степени восстановления сульфата натрия в сульфид натрия за счет повышения концентрации сухих веществ в черном щелоке перед сжиганием до 75…80%;

-улавливание серы в виде сульфата натрия на электрофильтрах;

-улавливание серы в виде газообразных соединений (SO₂, SO₃);

-окисление черного щелока перед выпаркой.

Проектирование и эксплуатация отдела каустизации тесно связана с балансом серы и щелочи на заводе. Очень важно поддерживать потери химикатов в процессе производства целлюлозы и расход химикатов равными. В этом случае сульфидность белого щелока остается на постоянном уровне и производительность ЦКРИ по щелоку не изменяется.

Еще недавно баланс химикатов поддерживался только добавкой свежего сульфата натрия. В настоящее время предприятия строго ограничены по выбросам серы, например, в Финляндии выброс серы ограничен 1 кг серы (4.4 кг сульфата натрия) на тонну целлюлозы. Это означает, что подача сульфата натрия уже не может балансировать потери щелочи и количество щелока. Из-за разных мольных соотношений серы и натрия в сульфате натрия (1) и белом щелоке (0.3…0.4) использование сульфата натрия в качестве свежего химиката в тех случаях, когда потери щелочи превышают потери серы, может вызвать быстрое увеличение сульфидности белого щелока. Это особенно справедливо, когда заводы используют другие химикаты для компенсации потерь щелочи и серы, например, учитывается небольшое количество серы в древесине и топливе, сульфат магния, используемый при кислородной делигнификации в качестве протектора разрушения целлюлозы, кислотный реакторный остаток, образующийся при производстве диоксида серы, серная кислота, используемая при разложении сырого сульфатного мыла. Эти химикаты более чем достаточно покрывают потребность в свежем химикате (таблица 3)

При существующих на западных предприятиях потерях серы, компенсация потерь щелочи должна производится химикатами, не содержащими серу, например гидроксидом натрия. Фильтрат со ступени кислородно-щелочной делигнификации, где в качестве щелочи используется окисленный белый щелок, возвращается в цикл регенерации химикатов. При использовании технологии R8 для производства диоксида хлора (практически типовая схема в настоящее время), натрий. Поступающий в систему регенерации химикатов с отработанной кислотой и солью практически полностью покрывает потребность в свежих химикатах.

3NaClO₃ + 2H₂SO₄ + 0.8CH₃OH = 3ClO₂ + Na₃H(SO₄)₂ + 2.3H₂O + 0.8HCOOH

В таблице 3 приведен баланс натрия и серы для современного сульфат-целлюлозного завода, производящего хвойную беленую целлюлозу (О₂-ECF отбелка, расход диоксида хлора – 15 кг/т, генератор диоксида хлора – R8)

ПРЯМАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ ЩЕЛОЧИ

В настоящее время реализована лишь на нескольких предприятиях, так как требует значительных инвестиций.

Один из австралийских заводов получает щелок для натронной варки при сжигании черного щелока в печи с кипящим слоем с добавкой оксида железа. В результате сжигания образуется феррит натрия, при выщелачивании которого водой образуется гидроксид натрия и оксид железа, который вновь возвращают в печь для сжигания.

Этот способ называется DARS (Direct Alkali Recovery System). Эта технология включает сжигание в кипящем слое с последующим превращением плава в окатыши и выщелачивание последних. Одним из препятствий на пути внедрения этой технологии недостаточное знание этой технологии персоналом заводов.

Характеристика СФИ ц-зы.

СФИ ц-за существенно отличается от СФА:

1.выход на 3…5 % выше по сравнению с СФА при одинаковом числе каппа;

2.СФИ ц-за легче разм-тся, имеет хорошие бумагообразующие св-ва;

3.белизна небеленой ц-зы составляет 60…70 %;

4.легче отбеливается с меньшим расходом химикатов;

5.беленая ц-за для хим-й переработки обладает более высокой реакционной способностью;

6.меньшие поблемы с газовыми выбросами в окружающую среду;

7.меньшие инвестиционные затраты.

СФИ ц-за вырабатывается трех видов: небеленая, беленая для бумаги, беленая для хим-й переработки