Способ изготовления целлюлозной массы и переработки черного щелока - RU2006119475A

Реферат

1. Способ переработки черного щелока для получения неорганического материала и синтез-газа, содержащего в качестве компонентов СО₂, СО, Н₂О и Н₂ вместе с метаном и компонентами С₂₊, включающий следующие этапы:

обеспечение наличия реактора, содержащего технологическую область, снабженную массой сыпучего (зернистого) материала, состоящего из оксида щелочно-земельного металла или содержащего оксид щелочно-земельного металла;

подачу нагретого ожижающего газа в технологическую область для генерирования вихревого потока сыпучего материала в упомянутой технологической области, чтобы сыпучий материал принимал форму компактной полосы и циркулировал вокруг оси упомянутой технологической области в виде турбулентного потока, образуя тем самым псевдоожиженный слой; причем ожижающий газ содержит субстехиометрическое количество кислорода для частичного окисления органического материала, присутствующего в черном щелоке, и для превращения другого органического материала, присутствующего в черном щелоке, в упомянутый синтез-газ;

подачу черного щелока в упомянутую компактную полосу, состоящую из сыпучего материала, таким образом, чтобы он нагревался до температуры в диапазоне 650-725°С и газифицировался;

извлечение упомянутого синтез-газа в виде отходящего газа из упомянутого слоя, содержащего <1 об.% кислорода;

извлечение неорганического материала из упомянутого черного щелока в виде твердого вещества из упомянутого слоя.

2. Способ по п.1, в котором черный щелок получают в результате процесса варки целлюлозы из травянистого материала.

3. Способ по п.2, в котором травянистый материал выбирают из: соломы пшеницы, риса, ячменя, овса, льна, ржи, багассы, сорго или кукурузы.

4. Способ по п.3, в котором черный щелок получается из белого щелока содового типа.

5. Способ по п.4, в котором черный щелок получается из белого щелока содового типа, содержащего гидроксид кальция в количестве, эффективном для превращения вредного кремнезема, имеющегося в упомянутом травянистом материале, в силикат кальция.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором черный щелок содержит 10-70 мас.% твердого вещества.

7. Способ по п.6, в котором черный щелок содержит 15-30 мас.% твердого вещества.

8. Способ по п.1, включающий этап нагревания черного щелока до температуры 675-700°С.

9. Способ по п.1, в котором сыпучий материал состоит из оксида кальция или содержит оксид кальция.

10. Способ по п.9, в котором черный щелок и оксид кальция подают в псевдоожиженный слой таким образом, чтобы поддерживать отношение оксида кальция к сухому твердому веществу, содержащемуся в черном щелоке, в диапазоне от 0,1:1 до 1:1.

11. Способ по п.10, в котором черный щелок и оксид кальция подают в псевдоожиженный слой таким образом, чтобы поддерживать отношение оксида кальция к сухому веществу содержащемуся в черном щелоке, в диапазоне от 0,2:1 до 0,4:1.

12. Способ по п.9, в котором черный щелок предварительно смешивают с оксидом кальция в отношении оксида кальция к сухому веществу, содержащемуся в черном щелоке, от 0,1:1 до 1:1 для получения гранулированного хрупкого материала, и данный гранулированный хрупкий материал затем подают в реактор с псевдоожиженным слоем.

13. Способ по п.9, в котором гидроксид натрия и/или карбонат натрия, и гидроксид кальция и/или карбонат кальция получают в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой.

14. Способ по любому из пп.9-13, в котором средний размер частиц оксида кальция составляет от 1 до 4 мм.

15. Способ по п.1, в котором черный щелок вводят в реактор с псевдоожиженным слоем, путем распыления концентрированного щелока в камере реактора, в котором образуют псевдоожиженный слой.

16. Способ по п.15, в котором номинальная линейная скорость ожижающих газов, подаваемых в упомянутый псевдоожиженный слой, составляет > 2 м/с.

17. Способ по п.15, в котором номинальная линейная скорость ожижающих газов, подаваемых в упомянутый псевдоожиженный слой, составляет около 10 м/с.

18. Способ по п.1, в котором псевдоожиженный слой переливается через центральную разгрузочную точку, и переливающийся материал затем растворяют в резервуаре для растворения для выделения гидроксида натрия в виде зеленого щелока.

19. Способ по п.18, в котором зеленый щелок фильтруют с получением шлама карбоната кальция и белого щелока, содержащего гидроксид натрия, для повторного использования в процессе варки целлюлозы.

20. Способ по п.19, в котором, по существу, не образуется карбоната натрия.

21. Способ превращения травянистого сырьевого материала в целлюлозную массу для производства бумаги или картона, включающий следующие этапы:

вываривание упомянутого сырьевого материала с использованием белого щелока, содержащего в основном гидроксид натрия и дополнительно содержащего гидроксид кальция в количестве, эффективном для, по существу, полного превращения кремнезема, присутствующего в упомянутом сырьевом материале, в силикат кальция;

выделение целлюлозной массы, полученной на этапе варки целлюлозы;

выделение черного щелока, полученного на этапе варки целлюлозы, путем промывки упомянутой вываренной целлюлозной массы и, необязательно, также путем извлечения черного щелока непосредственно на упомянутом этапе варки целлюлозы; причем упомянутый выделенный черный щелок, по существу, свободен от растворимого силиката;

нагревание черного щелока в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой, содержащий оксид кальция, для каталитического превращения органического вещества, содержащегося в упомянутом черном щелоке, в газ и для получения восстановленных твердых веществ, включающих ценные натриевые компоненты упомянутого белого щелока и оксид кальция;

регенерирование упомянутого белого щелока с использованием упомянутых извлеченных твердых веществ.

22. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является пшеничная солома.

23. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является рисовая солома.

24. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является багасса.

25. Способ по пп.21-24, в котором восстановление черного щелока включает этап соединения потока черного щелока, поступающего с этапа варки целлюлозы, с потоком черного щелока, поступающего с этапа промывки целлюлозной массы.

26. Способ по п.25, в котором черный щелок концентрируют путем выпаривания перед нагревом в упомянутом реакторе с псевдоожиженным слоем.

27. Способ по п.26, в котором черный щелок концентрируют путем выпаривания до содержания твердого вещества 20-40 мас.%.

28. Способ по п.21, в котором ожижающие газы содержат по меньшей мере стехиометрические количества свободного кислорода для полного окисления органического материала, содержащегося в черном щелоке.

29. Способ по п.21, в котором ожижающие газы содержат субстехиометрические количества свободного кислорода для частичного окисления органического материала, содержащегося в черном щелоке, и превращения другого органического материала, содержащегося в черном щелоке, в горючий отходящий газ.

30. Способ по п.29, дополнительно включающий этап подачи ожижающих газов и черного щелока таким образом, чтобы создавать отходящий газ над упомянутым псевдоожиженным слоем, содержащий < 1% кислорода.

31. Способ по п.21, включающий следующие этапы:

обеспечение наличия реактора, содержащего технологическую область, снабженную массой сыпучего (зернистого) материала, состоящего из оксида кальция или содержащего оксид кальция;

подачу нагретого ожижающего газа в технологическую область для генерирования вихревого потока текучей среды в упомянутой технологической области, так чтобы текучая среда упомянутого вихревого потока текучей среды заставляла сыпучий материал принять форму компактной полосы и циркулировать вокруг оси упомянутой технологической области в виде турбулентного потока; причем ожижающий газ содержит кислород для по меньшей мере частичного сжигания органического материала, содержащегося в черном щелоке;

подачу черного щелока в упомянутую компактную полосу сыпучего материала и переработку черного щелока в упомяутом псевдоожиженном слое таким образом, чтобы газифицировать органические материалы, содержащиеся в упомянутом черном щелоке;

извлечение органического материала из упомянутого черного щелока в виде отходящего газа из упомянутого псевдоожиженного слоя;

извлечение неорганического материала из упомянутого черного щелока в виде твердого вещества из упомянутого псевдоожиженного слоя.

32. Способ по п.21, в котором сырьевой материал, подаваемый для варки целлюлозы, подвергли раздавливанию для удаления из него узлов и расщеплению в продольном направлении.

33. Способ по п.32, в котором раздавливание производят с помощью пары рифленых валов, вращаемых в противоположных направлениях, между которыми пропускают сырьевой материал.

34. Способ по п.32, в котором расщепление производят с помощью пары колковых валов, между которыми пропускают раздавленный материал.

35. Применение гидроксида кальция в качестве добавки при натронной варке целлюлозы из травянистого исходного материала с получением целлюлозной массы, для торможения образования накипи во время концентрирования черного щелока и для регенерации компонентов при переработке черного щелока, полученного, по меньшей мере частично, путем промывки целлюлозной массы.

36. Применение по п.35, где черный щелок получают частично из варочного котла и частично из процесса промывки целлюлозной массы.

37. Применение по п.35 или 36, где кремнезем содержится в упомянутом черном щелоке в форме силиката кальция, при, по существу, исключении присутствия кремнезема в форме силиката натрия.

38. Применение по п.35, при котором во время промывки добавляют флокулянт для подавления диспергирования силиката кальция.

39. Применение по п.38, где упомянутый флокулянт является полиакриламидом.