Комплексная химическая переработка древесины - Ковернинский И.Н.
ISBN 5-261-00054-3
Скачать (прямая ссылка):
Сырую сульфитную кислоту готовят по следующей схеме: получение SO2, очистка и охлаждение SO2 поглощение SO2 с получением кислоты.
Получение сернистого ангидрида. Сернистый ангидрид получают сжиганием серосодержащего сырья: серы, серного и флотационного колчеданов.
При сжигании серы образуется газообразный сернистый ангидрид (сернистый газ) по реакции S + O2 -» SO2. Для сжигания серы применяют серные печи различных конструкций. Печные газы при концентрации в них сернистого ангидрида 16...18 % и температуре 1200...1300 0C выводятся из печи и направляются на охлаждение и очистку. Серный колчедан (пирит) представляет собой природный минерал состава FeS2 с содержанием 40...45 % серы. Флотационный колчедан получается в виде отходов при
52
обогащении руд цветных металлов. Он поступает на целлюлозные заводы с содержанием серы от 38 до 47 %.
Обжиг колчедана осуществляется по следующей реакции; 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8802.Концентрация SO2 в газах составляет 9...Il %, т. е. в 2 раза меньше, чем при сжигании серы. Это объясняется затратой кислорода на образование оксида железа.
Обжиг колчедана в виде кусков ведут в специальных печах, среди которых наиболее эффективными являются печи с так называемым кипящим слоем УРКС (универсальная с кипящим слоем). Печные газы отводятся с температурой 800...900 0C5 концентрацией сернистого газа 14...15 % и содержат около 10...27 % пылевидного огарка. Производительность печей 60...14O т колчедана в сутки. Основное преимущество перед другими конструкциями печей - использование сырья с низким содержанием серы, но получение газов с высокой концентрацией SO2 (14... 15 %).
Очистка и охлаждение печных газов. Полученный при сжигании серы и обжиге серного колчедана печной газ содержит вредные примеси: пыль, серный ангидрид, селен, соединения мышьяка, несгоревшую серу. Для получения качественной сырой кислоты печные газы должны быть полностью освобождены от примесей и охлаждены до 30...35 0C Это диктуется способностью примесей разлагать кислоту и плохой поглощаемостью водой горячего газа.
Поглощение сернистого ангидрида. На стадии поглощения SO2 получают сырую кислоту для сульфитных методов варки. В зависимости от метода варки поглощение SO2 проводят растворами определенных химикатов в аппаратах той или иной конструкции.
Кислоту на кальциевом основании для сульфитной варки получают преимущественно башенным методом. Поглощение SO2 происходит в высокой деревянной или железобетонной кислотной башне, представляющей собой несколько расширяющийся - '.книзу цилиндр (высота 35...40 м, диаметр внизу 2...2,5 м, наверху 1,5...2 м). Башня полностью загружена камнями известняка (с содержанием CaCO3 96...97 %), удерживаемыми колосниковой решеткой, под которой находится бак для сбора сырой кислоты. Сверху башня орошается холодной водой, стекающей по известковым камням навстречу движущемуся снизу от колосниковой решетки сернистому газу. Сернистый газ растворяется в воде, образуя сернистую кислоту: SO2 + H2O ->? H2SO3. Кислота, стекая по известняку, реагирует с ним, образуя гидросульфит: CaCO3 + 2H2SO3 -> Ca(HS03)2 + CO2 + H2O. Далее в
53
гидросульфите растворяется еще некоторое количество SO2, и сырая кислота собирается в баке под колосниковой решеткой.
Работающие периодически однобашенные установки применяются редко. Чаще используются непрерывно работающие двухбашенные установки производительностью до 300 м3 кислоты в сутки на 1 м2 площади сечения башни.
Приготовление кислоты на растворимых основаниях. Дальнейшее совершенствование сульфитной варки предусматривает перевод сульфитно-целлюлозных заводов на варку с кислотой на растворимых основаниях - магниевом, натриевом и аммониевом, которые получают поглощением сернистого ангидрида соответственно магнезиальным молоком Mg(OH)2, водным раствором карбоната натрия Na2CO3 и гидроксидом аммония NH4OH по реакциям:
Mg (OH)2 + 2SO2 ~» Mg (HSOs)2 Na2CO3 + 2SO2 + H2O -> 2NaHSO3 + CO2 NH4OH + SO3 -> NH4HSO3 В полученных растворах гидросульфитов магния Mg(HS03)2, натрия NaHSO3 и аммония NH4SO3 растворяют дополнительное количество SO2, превращая гидросульфитные растворы в сульфитные кислоты соответственно на магниевом, натриевом и аммониевом основаниях. Если гидросульфитные растворы не насыщать дополнительным количеством SO2, получаются кислоты для бисульфитной варки. Предельному содержанию связанного SO2 соответствуют чистые моносульфиты натрия Na2SO3 и аммония (NHi)2SO3, которые используют в нейтрально-сульфитном методе варки.
Поглощение SO2 соответствующими растворами осуществляют в абсорбционных аппаратах (абсорберах) различных конструкций и размеров. Чаще всего применяют насадочные и барботажные абсорберы, представляющие собой цилиндрические колонны из кислотоупорной стали диаметром 0,9...1,5 м и высотой 10...2O м.
Полученную в кислотном цехе сырую кислоту перекачивают в баки или цистерны для хранения. Во время хранения кислота осветляется (отстаивается от взвешенных в ней примесей: известняка, моносульфита и др.) для повышения ее стабильности. Для осветления кислоты применяют специальные способы: осветляют на песочных фильтрах, добавляют по-лиакриламид (ПАА), выполняющий роль интенсификатора осаждения частицу пр.
