Подготовка черного щелока к выпарке

В комплекс операций по подготовке черного щелока к выпариванию входят:

- отделение мелкого волокна;

- съем сырого сульфатного мыла;

- окисление щелока.

Черный щелок содержит от 60 до 100 мг/л мелкого волокна, которое может стать причиной образования осадка на греющих трубах выпарных аппаратов. Для снижения концентрации мелкого волокна до уровня 10…15 мг/л черный щелок фильтруют на специальных фильтрах.

Содержащиеся в древесине смоляные и жирные кислоты в ходе варки омыляются щелочью и переходят в черный щелок в виде натриевых солей. Мыло вызывает пенообразование при выпарке, и нарушает тем самым режим работы выпарной станции. Кроме того, мыло способствует отложению осадков на поверхности греющих труб.

Выделение мыла из щелока основано на коллоидно-химическом процессе высаливания, скорость и полнота которого зависят от температуры, концентрации сухих веществ в щелоке, вязкости щелока.

На практике отстаивание мыла производится в расходных баках выпарной станции. Черный щелок в расходных баках предварительно укрепляется добавкой упаренного щелока до концентрации сухих веществ 20 %. После отстаивания в течение 10…12 часов снимается примерно 70 % мыла. Выделение мыла из частично упаренного щелока (с_св=32…35%) осуществляется в специальных плоских мылоотделителях. Количество снимаемого мыла зависит от качества промывки целлюлозы, породы древесины. При варке сосновой древесины собирают до 130 кг/т мыла, при выработке еловой целлюлозы съем мыла ниже.

Окисление черного щелока. При выпарке сульфид натрия, содержащийся в черном щелоке, подвергается гидролизу с образованием сероводорода, удаляющегося из выпарной станции с конденсатом сокового пара и неконденсируемыми газами, что ведет к потерям серы (до 15…20 кг/т в зависимости от сульфидности). Для сокращения потерь серы сульфид натрия окисляют в более стабильное соединение – тиосульфат натрия.

2 Na₂S + O₂ + H₂O → Na₂S₂O₃ + 2 NaOH + 900 кдж

Летучие сернистые соединения в этих условиях превращаются в менее летучие: метимеркаптан окисляется до диметидисульфида.

4 CH₃SH + O₂ + H₂O → 2 CH₃SSCH₃ + 4 NaOH

Теоретический расход воздуха для полного окисления сульфида натрия и метилсернистых соединений составляет от 5 до 15 м³ на 1 м³ щелока. на практике для достижения степени окисления 85…95% используют примерно 10-кратный от теоретического расход воздуха.

Окисление щелока проводят на окислительных установках трех типов: пенных, пленочных, турбулентных. Окислителем, как правило, служит воздух. Наиболее распостранены установки пленочного типа (рис.1), в которых щелок и воздух движутся в одном направлении. Окислительная установка состоит из 2-х секционной башни прямоугольного сечения башни, заполненной насадкой из набранных в пакеты асбоцементных плит. Щелок из промывного отдела, профильтрованный и укрепленный до концентрации сухих веществ 20…22 % подается в верхнюю часть башни 1-ой ступени окисления через систему форсунок и в виде тонкой пленки стекает по поверхности пластин в нижнюю часть, служащую приемником окисленного щелока. Воздух нагнетается вентилятором в верхнюю часть башни и движется в промежутках между пластинами прямотоком по отношению к щелоку. Полуокисленный щелок из левой половины бака-пеноотстойника откачивается в башню 2-ой ступени окисления. Отработанный воздух и пары отводятся по центральному каналу между секциями и направляются в дезодорационный скруббер, орошаемый хлорной водой и щелочью.