В. Потапов - Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства
При приготовление кислоты с известковым молоком оказывают влияние те же факторы, что и при турменном способе, т. е. крепость печного газа, его давление и температура (при известково-молочном способе разогрев кислоты в результате химических резкими значительно выше и составляет 13,9° на каждый процент связанного в бисульфит SO2). Следовательно, методы регулирования кислоты в этом случае в основном одинаковы Применяя для приготовления кислоты барботажные колонны, можно регулировать процесс путем изменения количества работающих тарелок.
В связи с тем, что известковое молоко перед подачей на поглощение тщательно очищается, требования к качеству исходного известняка значительно ниже, чем при турменном способе.
Применение доломитов при этом способе даже желательно, так как моносульфит магния в 144 раза более растворим, чем моносульфит кальция, а следовательно, гипсация в верхней части аппарата будет значительно меньше. Для получения кислоты можно использовать вместо известкового молока тонко-размолотый известняк с размерами частиц 0,1–0,2 мм. В этом случае SO2 будет реагировать на поверхности взвеси CaCO3 с образованием моносульфита, а затем бисульфита. Интенсивность процесса абсорбции будет такой же, как и при использовании известкового молока.
Оба способа приготовления кислоты на кальциевом основании с точки зрения качества получающейся кислоты одинаковы, хотя в случае известково-молочного способа требуется более тщательная очистка кислоты.
Приготовление кислоты на магниевом основании
Получение кислоты на магниевом основании показано на рис. 31 (отсутствует в скане). Установка состоит из трех барботажных колонн. В одну из них подается крепкий газ, во вторую — непоглощенные газы из первой колонны. Вторая по ходу газа колонна орошается раствором Mg(ОН)2 с концентрацией окиси магния 50 г/л. Температура орошающего раствора 45–50 так как он поступает на поглощение после гашения, которое ведется при высокой температуре. В отличие от процесса приготовления кислоты на кальциевом основании, где требуется обязательное использование холодной воды, в данном случае специального охлаждения раствора не требуется.
Связывание SO2 происходит за счет химических реакций с образованием моносульфита MgSO3, а затем бисульфита Mg(HSO2)3, причем при повышении температуры растворимость этих соединений увеличивается. Полученный моносульфит-бисульфитный раствор в зависимости от pH частично возвращается на рециркуляцию, а основное количество направляется на вторую ступень поглощения. Если готовится кислота для бисульфитной варки, где не требуется содержания свободного SO2, раствор может быть направлен прямо на орошение в первую колонну, где весь моносульфит будет переведен в бисульфит. Для приготовления обычной сульфитной кислоты раствор необходимо охладить, чтобы обеспечить оптимальные условия для абсорбции SO2.
Для предотвращения выпадения нерастворимой части моносульфита раствор со второй колонны нужно подать в специальную мешалку-реактор, где он перемешивается с частью готовой кислоты. За счет избыточного SO2 весь моносульфит переходит в бисульфит и раствор и после охлаждения в теплообменниках направляется ка орошение первой барботажной колонны. Готовая кислота направляется на использование, часть ее поступает в мешалку-реактор. Для регулирования количества основания в кислоте на орошение первой барботажной колонны может быть подведен свежий раствор гидроокиси магния.
Возможны другие схемы получения кислоты на магниевом основании с применением насадочных колонн, скрубберов Вентури и турбулентных абсорберов. Повышение температуры раствора в результате химических реакций при магниевом основании 11,9° на каждый процент связанного SO2.
Приготовление кислоты на натриевом основании
Для приготовления кислоты на натриевом основании раствор соды определенной концентрации, в соответствии с заданным расходом сернистого газа, подается на орошение абсорбера. Готовая кислота по уровню в сборнике откачивается на использование.
При получении кислоты в две ступени (для бисульфитного способа варки) один из абсорберов орошается раствором моносульфита, который готовится в специальном реакторе при смешении бисульфитного раствора с раствором соды. На орошение второго абсорбера подается раствор бисульфита после первого абсорбера. Такая система может быть применена в случае наличия регенерации основания, когда необходимо выделить чистый углекислый газ СО2 для процесса карбонизации.
Повышение температуры раствора при приготовлении кислоты на натриевом основании — 6,7° на каждый процент связанного SO2.
Для приготовления кислоты на натриевом основании можно использовать барботажные колонны или обычные турмы, заполненные инертной насадкой из колец Рашига.
Приготовление кислоты на аммониевом основания
Подобно натриевому, аммониевое основание легко связывает SO2. Затруднения, возникающие в этом случае, связаны лишь с летучестью аммиака, что может привести к большим потерям последнего с непоглощенными газами.
Для улавливания аммиака, выделяющегося из раствора, необходимо в верхней части абсорбера предусмотреть специальную зону с насадкой. Эта зона должна орошаться водой, которая связывает аммиак. При этом орошение абсорбера должно осуществляться таким образом, чтобы половина всей необходимой жидкости подавалась над зоной улавливания, а вторая половина (т. е. собственно аммиачная вода) — над основной насадкой. Другой путь избежать потерь аммиака — это орошение абсорбера раствором моносульфита аммония, приготовленного в специальном смесителе, путем смешения части готовой кислоты с аммиачной водой. Готовая кислота подается в смеситель в соответствии с pH получающегося раствора. Второй способ более рационален и надежен, не требует увеличения высоты абсорбера для устройства зоны улавливания Недостатком его является увеличение плотности орошения за счет рециркуляция части кислоты, что может вызвать увеличен не необходимого диаметра абсорбера.
На Волошском целлюлозном заводе в течение ряда лет практикуется несколько иной способ получении кислоты на аммониевом основании. Крепкий газ подается в барботажную колонну, а непоглощенные газы из нее поступают и абсорбер с насадкой из колец Рашига. В абсорбер подается вода, которая взаимодействует со слабым газом и поступает в сборник. Раствор аммиака (25 %-ной концентрации) подается в сборник полукислоты после абсорбера, откуда перекачивается насосом на барботажную колонну для взаимодействия с крепким газом.
Полученная в барботажной колонне кислота направляется в регенерацию варочного отдела. При таком способе потери аммиака сводятся к минимуму, так как часть улетучившегося аммиака при подаче на барботажную колонну вместе с непоглощенными газами улавливается в абсорбере.
Повышение температуры раствора для аммониевого основания — 6,3° на каждый процент связанного SO2.
Получение кислоты на смешанном основании
Для варки целлюлозы может применяться кислота, содержащая смешанное основание: кальциево-натриевое, кальциево-аммониевое, кальциево-магниевое. С последним типом смешанного основания работают все заводы, применяющие для приготовления кислоты известково-молочный способ или доломитные известняки. Кальциево-натриевое основание применяется в переходящий период при внедрении заводом варки на растворимом основании или для экономии дорогостоящей и дефицитной соды. Кальциево-аммониевое основание применяется на тех заводах, где отработанные щелока используются для получения спирта. Однако добавка в смесь более 40 % аммония значительно ухудшает показатели этого производства.
При кальциево-натриевом основании простейшим способ получения кислоты заключается в орошении турмы, заполненной известковым камнем, раствором соды. Можно также орошать турмы полукислотой, полученной при поглощении слабого газа содовым раствором в специальном абсорбере. Существуют схемы, где кислоты на кальциевом и натриевом основаниях готовятся отдельно и смешиваются уже в кислотных баках.
Для приготовления кислоты в барботажных колоннах соду и известковое молоко смешивают перед подачей на орошение.
При кальциево-аммониевом основании часть крепкого газа поглощается в абсорбере аммиачной водой. Получившаяся полукислота направляется на орошение турм с известняком, куда подается остальное количество крепкого газа и не поглощенный газ из абсорбера вместе с частью улетучившегося аммиака Полученная кислота направляется на использование.
