Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
2H2SO3 + CaCO3 -у Ca(HS03)2 + CO2 + H2O
Башни другого типа орошаются известковым молоком:
2H2SO3 + Ca(OH)2 -у Ca(HSO3), + 2H2O
Полученную варочную кислоту дополнительно насыщают двуокисью серы, содержащейся в газах сдувки, которые удаляются
в процессе варки. Таким образом, подготовленная варочная кислота содержит избыток сернистой кислоты (от 3 до 6% свободной SO2 и около 2% SO2, связанной в виде бисульфита кальция, магния, натрия или аммония).
Варка целлюлозы производится в больших стальных котлах (рис. 99) емкостью 340 м3 и больше (высота 12—16 и диаметр цилиндрической части 5—6,5 м). Котлы футеруются слоен кислотоупорного бетона, к которому на специальной замазке прикрепляются кислотоупорные керамические плитки. Общая толщина такой футеровки составляет 170—180 мм. В последние годы стали выпускать биметаллические котлы. Для этого к листам углеродистой стали горячей прокаткой присоединяют тонкий слой кислотоупорной стали, предохраняющий от коррозионного воздействия варочной кислоты. Котел работает периодически. Весь период варки длится от 6 до 12 ч и состоит из основных операций: 1) наполнение котла щепой и кислотой, 2) варка, 3) спуск из котла газа и щелока, 4) выгрузка котла. После загрузки котла щепой через верхнюю горловину через штуцера в нижней горловине подают варочную -кислоту из расчета 0,6—0,7 м3 на 1 м3 объема котла. Варочная кислота пропитывает щепу. Одновременно кислота вытесняет воздух, находящийся и в котле и в самой щепе. Затем приступают собственно к варке, нагревая содержимое котла острым паром, поступающим через штуцера в нижней горловине.
Цель варки заключается в возможно полном извлечении всех примесей (лигнин, гемицеллюлоза и пр.) в раствор и сохранении целлюлозы в неповрежденном виде. При 105—110 °С происходит
Soda
Рис. 99. Схема котла для варки целлюлозы:
1 — корпус котла; 2 — горловина для загрузки щепы; 3 — выдувной трубопровод; 4 — штуцер для выпуска шелока; 5 — сцежа
уплотнение щепы, ее пропаривание и пропитка варочной кислотой, которая диффундирует в глубь щепы. Двуокись серы и бисульфит, находящиеся в варочной кислоте, взаимодействуют с лигнином, образуя уже при 70 °С активную лигносульфоновую кислоту и ее кальциевую, магниевую, натриевую или аммонийную соль. Далее постепенно температура повышается до 135—147 0C (давление 5 •IO5—7•1O5 Н/м2). Кальциевая или другие соли лигносульфоновой кислоты переходят в раствор. Одновременно гидролизуется и растворяется значительная часть гемицеллюлоз, в результате чего в щелоке повышается содержание Сахаров. Взаимодействие лигнина с сернистой кислотой и бисульфитом — это гетерогенная окислительно-восстановительная реакция, идущая постепенно, в ходе которой SOj окисляется в SOi и восстанавливается лигнин за счет его внутримолекулярных перегруппировок.
Скорость делигнификации пропорциональна избытку SO2 в варочном растворе и увеличивается примерно в 2 раза с повышением температуры на каждые 10 0C Изменение содержания составных частей древесины и в том числе целлюлозы, ее выход и степень полимеризации в ходе варки показаны на рис. 100. По количеству лигнина, оставшегося после варки, судят о качестве полученной целлюлозы. Если осталось более 3%, целлюлоза называется жесткой, менее 2% — мягкой. Продолжительность варки, выход и качество получаемой, целлюлозы, удельный расход пара и серы зависят от качества исходного сырья, скорости подъема температуры в котле, давления и состава варочной кислоты. Быстрое нагревание, высокая конечная температура ускоряют процесс варки, но при этом ухудшается качество целлюлозы. Поэтому лучшим способом интенсификации является использование кислоты с повышенными концентрациями SO2 и бисульфита кальция. Для равномерного нагрева и лучшей пропитки щепы применяют принудительную циркуляцию кислоты в котле во время варки. Варочная кислота засасывается из котла кислотоупорным насосом, проходит через подогреватель и нагнетается снова в котел.
В ходе процесса варки производят несколько сдувок образовавшихся газов и паров с последующим .улавливанием (абсорбция) неизрасходованной двуокиси серы для укрепления варочной кислоты. По окончании варки сдувкой парогазовой смеси снижают давление в котле до 2-105—4-105 Н/м2, после чего все содержимое котла за 8—12 мин сливается по выдувному трубопроводу большого Диаметра в сцежу. На некоторых заводах масса из котла в сцежу вымывается водой. Промытую целлюлозу разбавляют водой до концентрации 1—1,2% и перекачивают в очистной цех, где волокно,
Продолжительность Варт
Рис. 100. Изменение состава древесины и степени полимеризации целлюлозы в про- • цессе варки:
/ — целлюлоза; 2 — пентозаны; 3 — лигиин, 4 — степень полимеризации целлюлозы; 5 — выход целлюлозы
проходя через решетку фильтра-сучкоуловителя, затем через отстойник-песочницу и, наконец, через сита сортировки освобождается от сучков, непроварившейся щепы и минеральных загрязнений.
Целлюлоза, предназначенная для химической переработки производства белых бумаг, подвергается отбелке и облагораживанию. Облагораживание производится обработкой целлюлозы при 20 0C 12%-ным раствором едкого натра или раствором, содержащим около 1% NaOH при кипении. В процессах отбелки и облагораживания в раствор переходит большая часть оставшегося после варки лигнина, золы, гемицеллюлоз, смолистых веществ и продуктов распада целлюлозы и тем самым повышаются содержание основного полезного вещества ос-целлюлозы до 92—97% и ее однородность. Одновременно целлюлоза приобретает такие важные для химической переработки качества, как набухаемость, повышенную реакционную способность и более равномерную вязкость. Далее целлюлозу тщательно промывают водой для удаления хлора и кислых продуктов, обезвоживают до содержания влаги 6—12% и формируют в полотно, которое затем разрезают на листы (600 X 800 мм), идущие на упаковку. ;
