Промывка, сортировка и кислородная делигнификация

Целлюлоза, поступающая из варочного участка, подвергается сортировке, промывке и кислородной делигнификации, потом направляется в бассейн небеленой целлюлозы на хранение.

Промывка небеленой целлюлозы имеет два назначения: удаление черного щелока, полученного в процессе варки и проведение подготовки для последующей операции по кислородной делигнификации. Для лиственной целлюлозы используется двухступенчатая промывная установка с двумя промывочными зонами, для хвойной целлюлозы - трехзонная. Целлюлозная масса промывается по принципы противотока. В промывной установке имеются питающая зона и зона разгрузки. Целлюлоза откачивается под зоной разгрузки при помощи разгрузочного шнека.

Из промывной установки DD (drum displacer) целлюлоза поступает в расходный бак кислородной ступени. Фильтрат из промывной установки DD после кислородной ступени используется в качестве промывочного раствора для установки DD. Часть фильтрата направляется непосредственно в варочный цех, а часть используется в качестве разбавителя в выдувном резервуаре.

Операция кислородной делигнификации является ключевой операцией для снижения загрязнения сточной воды на участке отбелки. Промывная вода, возникающая при кислородной делигнификации может прямо возвращаться в систему промывки противотоком и поступает в систему регенерации щелочи. Процесс делигнификации позволяет снизить значение числа каппа целлюлозы на 40-50%. Из расходного бака кислородной ступени целлюлоза перекачивается насосом средней концентрации, к которой дозируется окисленный белый щелок, через кислородный смеситель в первый реактор. Приблизительно 2/3 общей дозы кислорода и окисленного белого щелока расходуется в реакциях в первом кислородном реакторе. Из первого кислородного реактора целлюлоза перекачивается во второй реактор.

Окисление белого щелока осуществляется на установке, которая состоит из реактора с мешалкой и теплообменником. Технология окисления белого щелока называется StiroX. Окисленный белый щелок применяется при кислородно-щелочной делигнификации. В процессе окисления белого щелока сульфид натрия из белого щелока окисляется до тиосульфита. Тиосульфит далее дает сульфит натрия и сульфат натрия. Тиосульфит, сульфит и сульфат натрия не вызывают разрушения целлюлозных волокон, поэтому они являются более безопасными компонентами в процессе кислородной делигнификации. Реакции окисления сульфида натрия - экзотермичные.

Для сортировки целлюлозы применяются трехступенчатое сортирование и одноступенчатое устройство для удаления песка. Сортировка первой ступени является комплексной, имеющая функции- отделение сучков и кастры из целлюлозы. На секции удаления сучков установлено сито с отверстиями диаметром 8мм, а на секции удаления кастры установлено щелевое сито с размером щели 0,25 мм. Целлюлоза подается из бассейна участка кислородной делигнификации на сортировку первой ступени с помощью насоса, хорошая целлюлоза подается от сортировки на промывку. Сучки, отделенные с помощью напорного сита первой секции, промываются и обезвоживаются в оборудовании промывки сучков, потом через насос средней концентрации подаются в варочный участок для повторения варки. На второй ступени сортировки хорошее волокно из отходов, направляется на первую ступень сортировки. Отходы целлюлозы из второй ступени сортирования поступают на третью ступень, очищенная целлюлоза возвращается на вторую ступень, отходы поступают на устройство для удаления песка и для дальнейшего улавнивания хорошего волокна и предотвращению накопления песка и камней в системе. Отходы целлюлозы из устройства для удаления песка отвозится в котельную и применяются в качестве топлива.

Окисление белого щелока

На данном участке установлена система окисления белого щелока, кислород применяется для реакции с Na₂Sв белом щелоке с получением Na₂SO₃ и Na₂SO₄ не имеющего отрицательного воздействия на волокно. В период кислородной делигнификации применение окисленного белого щелока может поддерживать химический баланс между щелочью и серой. Кроме того, реакция окисления проводится при высокой температуре и высоком давлении, тепло, выделенное из реакции окисления, может улавливаться и вторично использовать.

Основные уравнения окисления белого щелока:

2Na₂S +2O₂ + H₂O = Na₂S₂O₃ + 2NaOH

Na₂S₂O₃ + O₂ + 2NaOH = 2Na₂SO₃ + H₂O

2Na₂SO₃ + O₂ = 2Na₂SO₄

Чистый кислород, применяемый для реакции, поступает из станции по производству кислорода. Белый щелок, приходящий из цеха регенерации щелочи, с помощью насоса подается в реактор окисления белого щелока, и здесь проводится реакция между белым щелоком и кислородом, при условиях 120-150^оС и 5-8 Па. После окисления белый щелок непосредственно подается на участок кислородной делигнификации для дальнейшего использования.

Отбелка целлюлозы

Одним из преимуществ технологии Lo-Solids является то, что при отбелке целлюлозы значительно сокращается расход отбеливающих реагентов, что позволяет отказаться от ступени хлорирования и перейти к ECF отбелке («elemental chlorine-free»- без применения молекулярного хлора).

Химикатами для отбелки служат диоксид хлора СIO₂ (D), пероксид водорода H₂O₂ (P), кислород O₂ (O), каустическая сода NaOH (E), комплексоны (Q). В случае использования в качестве сырья лиственной древесины необходимо предварительно проводить стадию хелатирования- удаления гексауроновой кислоты HexA (A), которая реагирует с отбеливающими химикатами и приводит к их перерасходу.

Схемы отбелки целлюлозы по технологии ECF следующие:

· для хвойной древесины DO-EOP-D1-PO;

· для лиственной- Q-PO-D-PO.

Участок DO

Небеленая целлюлоза, полученная после операции кислородной делигнификации, подается с помощью насоса средней концентрации в смеситель двуокиси хлора, потом входит в отбеливающую башню двуокиси хлора (башня DO). Время реакции составляет около 15-60 мин., температура реакции составляет 70-75^оС. Целлюлоза, выходящая из башни DO, непосредственно поступает на промывную установку целлюлозы участка DO, на первой промывочной установке применяется фильтруемая вода, поступающая из участка D1, следующая промывочная установка применяет фильтруемую воду, приходящую из участка EOP. После промывки целлюлоза подается в насос средней концентрации.

Участок EOP

В разгрузочный шнек промывной установки целлюлозы и вертикальную трубу насоса средней концентрации добавляются растворы NaOH и H₂O₂. Потом целлюлоза поступает в напорную башню EOP для реакции. Перед входом целлюлозы в башню реакции добавляются кислород и пар, которые смешиваются в смесителе. Время реакции в башне реакции с восходящим потоком составляет 75-90 мин., температура реакции около 85°C. В башне реакции проходит медленная реакция делигнификации, а полученная первичная беленая целлюлоза, которая через разгрузочное устройство на верху башни поступает на промывную установку целлюлозы участка EOP. В промывной установке целлюлозы участка EOP для промывки применяется фильтруемая вода, приходящая из участка D1.

Участок D1

Промытая целлюлоза из участка EOP поступает в вертикальную трубу насоса средней концентрации, и подаётся в смеситель двуокиси хлора, куда добавляется водный раствор ClO₂ и смешивается с ним. Смешанная целлюлоза с ClO₂ поступает в отбеливающую башню с восходящим потоком в участке D1. Время реакции в участке D1 составляет 120 мин., температура составляет около 75°C. Целлюлоза из отбеливающей башни направляется самотеком в промывочную установку целлюлозы на участке D1 и промывается фильтрующей водой, приходящей из участка PO. После промывки на участках D0 и D1 добавляется раствор тиосульфата натрия в целлюлозу для улавливания веществ соединений с хлором и предотвращения желтения.

Участок PO.

В вертикальную трубу насоса средней концентрации промывочной установки целлюлозы на участке D1 добавляются растворы NaOH, H₂O₂ и защитное средство-раствор MgSO₄, и целлюлоза поступает в смеситель участка PO для равномерного смешения. Перед смесителем имеется паровое устройство, которое поставляет кислород и пар, смешанная целлюлоза идет в отбеливающую башню с восходящим потоком массы участка PO. Время реакции на участке PO составляет 90-120 мин., температура - 85-90ºС. Отбеленная целлюлоза подается на промывочную установку целлюлозы на участке PO. На участке РО в целях снижения расхода свежей воды для промывки применяется оборотная вода. Промытая целлюлоза с помощью насоса средней концентрации подается в два бассейна хранения беленой целлюлозы ёмкостью 3000м³ в цехе производства товарной целлюлозы.

D. Участок для изготовления ClO₂

Закупленный твердый хлорат натрия растворяется в бассейне. После получения раствора концентрацией 650 г/л раствор поступает в бак запаса. Метанол и серная кислота поступают на завод цистернами, разгружаются и хранятся в емкостях. Растворы хлората натрия, метанола и серной кислоты вводятся в реактор получения ClO₂ по определенной рецептуре. До ввода в реактор растворы очищаются от примесей на фильтре, чтобы обеспечить качественную реакцию. Полученный газообразный ClO₂ после охлаждения в охладителе поступает в абсорбер ClO₂, где получается раствор диоксида хлора с охлажденной водой и концентрацией 10 г/л. Полученный раствор поступает в емкость запаса и далее в отделение отбелки. Хвостовой газ из абсорбера идет в промывной аппарат хвостового газа, где подвергается промывке и поглощению охлажденной водой. После чего очищенный газ удаляется вентилятором, а промывочная вода используется в абсорбере ClO2 циркуляционным образом. В процессе реакции ClO₂ образуется раствор Na₂SO₄, который поступает в фильтр глауберовой соли для удаления твердого осадка. Осушенный осадок поступает в бак глауберовой соли, где производится нейтрализация с добавлением воды. Полученный нейтральный сульфат натрия поступает в фильтр глауберовой соли для отделения фильтрата. Затем глауберовая соль растворяется в баке и направляется для вторичного использования химикатов. Кислотный фильтрат возвращается в систему получения ClO₂.