Способ регенерации отработанного сульфатного щелока целлюлозного производства

Способ регенерации отработанного сульфатного щелока целлюлозного производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ пц 566896

Союз Советских

Свциааистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.03.75 (21) 2116190/12 (51) М. Кл D 21С 11/04

В 01D 13j02 с присоединением заявки № 2137612/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР по депазт,.изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.77. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 22.08.77 (53) УДК 676.11.082,3 (088.8) (72) Авторы избретения

И. А. Христюк, С. А. Сапотницкий, В. М. Ардашникова, О. И. Игнатьева и Л. A. Задорина

Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлознобумажной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО СУЛЪФАТНОГО

ЩЕЛОКА ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Изобретение относится к области регенерации химикатов из отработанных щелоков производства сульфатной целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности. Предлагаемый способ предусматривает, наряду с регенерацией химикатов, выделение в качестве товарных продуктов таких органических составляющих отработанного щелока, как лигнин и переработанные в белковые дрожжи кормового или пищевого достоинства органические кислоты.

По существующему классическому способу регенерации отработанный щелок после варки древесины по сульфатному способу упаривают и сжигают, регенерируя минеральные вещества в виде плава, а органическую часть щелока используют в качестве топлива.

Известен и способ регенерации отработанных сульфатных щелоков целлюлозного производства путем их электродиализа (1). Электродиализ позволяет регенерировать варочные химикаты и выделять щелочной сульфатный лигнин непосредственно в электродиализной ячейке. Раствор после электродиализной обработки черного щелока (диализат) направляют в общий сток предприятия для очистки.

Однако в процессе электродиализа черного щелока по мере деминерализации происходит понижение рН обрабатываемого раствора и выделение осадка щелочного лигнина. Этот осадок затрудняет проведение процесса, забивает мембраны и снижает их долговечность.

По мере снижения рН происходит выделение сероводорода, вызывающее интенсивное пено5 образование, также затрудняющее диализ.

Кроме того, при использовании указанного способа образуется значительное количество загрязненных сточных вод.

Целью изобретения является повышение

10 эффективности процесса и сокращение объема сточных вод.

Для этого по предлагаемому способу исходный отработанный сульфатный щелок перед электродиализом обрабатывают органиче15 скими кислотами, отделяют образовавшийся осадок, например центрифугированием или фильтрацией, а электродиализ полученного раствора проводят при плотности тока 140—

170 мА/см до рН 1,2 — 1,5, после чего диали20 зат, содержащий органические кислоты, выделившиеся в процессе электродиализа, направляют на обработку исходного отработанного щелока, а избыток диализата подвергают биохимической переработке.

25 Известно, что в отработанном сульфатном щелоке содержание органических кислот достигает 11% (от его сухого вещества). После каждого цикла «осаждение лигнина из черного щелока — электродиализ фильтрата» ко30 личество этих кислот в диализате увеличива566896

25 ется за счет выделения их из обрабатываемого объема щелока.

Часть диализата, содержащего органические кислоты, направляют на смешение с исходным отработанным щелоком, а другую часть отводят для получения товарных продуктов — белковых кормовых или пищевых дрожжей.

Таким образом, проведение процесса регенерации по предлагаемому способу позволяет повысить его эффективность, комплексно использовать составляющие отработанного сульфатного щелока и сократить объем и загрязненность сточных вод.

Способ осуществляют следующим образом.

E(отработанному сульфатному щелоку добавляют ЗОО/о-ный раствор органической кислоты, например уксусной, до рН 4,5 — 4,8, Эта добавка свежего химиката является одноразовой и необходима только в начальный момент регенерации. Смесь выдерживают 10 мин при 80 — 85 С, при этом выпадает осадок лигнина. Частично выделяющийся сероводород улавливают раствором каустика и возвращают в основное производство, После отделения лигнина, например центрифугированием или фильтрованием, фильтрат подвергают электродиализу или в трехкамерном аппарате с двумя катионоселективными мембранами или в многокамерном аппарате с использованием барьерной камеры.

В качестве катодной жидкости используют

0,1 н, раствор NaOH, в качестве анодной—

0,1 н. раствор H>SO4, барьерной — 0,1 н. раствор HqSO4. Анод — платиновый, катод выполнен из титана. Источник тока — генератор постоянного тока.

В процессе электродиализа в трехкамерном аппарате с двумя катионоселективными мембранами, среднюю камеру которого заполняют раствором, полученным после выделения лигнина из щелока, ионы водорода, образующиеся в результате анодной реакции, мигрируют через катионоселективную мембрану и присоединяются к анионам кислот, занимая место ионов натрия. Последние регенерируются в виде раствора каустика, отводимого из катодной камеры в сборник. В процессе электродиализа по мере снижения рН обрабатываемого раствора выделяется сероводород, который поглощают каустиком. Получаемый раствор белого щелока направляют на варку.

Процесс электродиализа проводят при плотности тока 140 — 170 мА/см до рН обрабатываемого раствора 1,2 — 1,5. Степень регенерации составляет 90 — 100О/о.

Диализат представляет собой смесь кислот, содержащихся в объеме регенерируемого отработанного сульфатного щелока и кислоты, добавленной на первоначальном этапе процесса для выделения лигнина.

Часть кислого диализата направляют на обработку исходного отработанного щелока, а другую часть подвергают биохимической переработке. При этом из органических кислот, 30

65 представляющих собой продукты щелочной деструкции углеводов, т. е, нелетучие (сахариновые) и летучие (уксусная и другие кислоты) получают белки пищевого или кормового достоинства (дрожжи, грибы, плесени и др.) .

Пример 1. К 100 мл исходного отработанного щелока (d = 1,059 г/см ) приливают

18 мл 30%-ного раствора уксусной кислоты, и смесь выдерживают 10 мин на водяной бане при 80 С. Затем осадок лигнина отделяют от раствора фильтрованием, и раствор подвергают электродиализу. Показатели процесса электродиализа раствора приведены в табл. 1 (1-ый цикл) .

Пример 2. 88 мл исходного отработанного щелока обрабатывают 72 мл диализата, полученного после 1-го цикла. Порядок проведения операций процесса аналогичен описанному в примере 1. Показатели процесса электродиализа раствора приведены в табл. 1 (2-ой цикл).

Пример 3. Диализатом в объеме б7 мл, полученным после трех циклов процесса, обрабатывают 80 мл исходного отработанного щелока. Показатели процесса электродиализа раствора приведены в табл. 1 (цикл 4-ый).

Пример 4 (контрольный) . По известному способу, который осуществляют в трехячейковом электродиализаторе с двумя катионоселективными мембранами с прокачкой жидкостей через камеры, обрабатывают

700 мл сульфатного щелока (d=1,068 г/см ) с содержанием сухого вещества 127,5 г/л. Выход лигнина 1,5 кг на 1 кг регенерированной !

Ха20.

По предлагаемому способу выход лигнина в пересчете на 1 кг регенерированной Иа,О составляет 1,77 кг.

Из данных табл. 1 видно, что осуществление процесса регенерации по предлагаемому способу повышает его эффективность по сравнению с известным, увеличивает процент регенерации основания и выход по току, снижает расход энергии на 1 кг регенерированного основания. (.оказатели щелочного лигнина, полученного при обработке отработанного сульфатного щелока органическими кислотами по предлагаемому способу (А), сравнивают с аналогичными показателями щелочного лигнина, выделенного из того же отработанного сульфатнor щелока известным способом, т. е. обработкой щелока 30 /о-ной серной кислотой (Б). Результаты приведены в табл. 2.

По данным табл. 2 видно, что лигнин, получаемый при осуществлении предлагаемого регенерационного процесса, не уступает по своим основным показателям лигнину, выделяемому с помощью серной кислоты.

На органических кислотах сульфатного щелока после обычной подготовки (продувка паром, введение питательных солей, нейтрализация, охлаждение) выращивают дрожжи ро566896

Таблица 1

Цикл предлагаемого способа

Показатель, единица измерения

Известный способ

1-ый

2-ой

4-ый

Продолжительность процесса, мин

Конечный рН обрабатываемого раствора

Плотность тока, мА/см

Регенерация натрия, Выход по току, %

Расход энергии на 1 кг регенериквт ч

54,00

1,40

55,00

1,37

60,00

1,36

140,00

100,00

94,90

28,00

140,00

97,50

89,00

83

79

140,00

100,00

83,00 рованного натрия, кг

Содержание кислот в пересчете на

СН СООН, r

Добавка кислот в раствор щелока перед электродиализом, г

6,54

5,57

5,14

5,40

4,73

4,28

Таблица 2 да Candida. Перед выращиванием концентрацию кислот доводят до 0,4 — 0,5%. Результаты приведены в табл. 3.

Таким образом, предлагаемый способ pere5 нерации позволяет комплексно использовать отработанный сульфатный щелок и сократить объем производственных сточных вод.

1Целочный ли гнин, выделенный по способу

Показатель, единица измерения

Ф ор мул а изобретения

Способ регенерации отработанного сульфатного щелока целлюлозного производства путем его электродиализа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности

15 процесса и сокращения объема сточных вод, перед электродиализом исходный отработанный щелок обрабатывают органическими кислотами, отделяют образовавшийся осадок, например центрифугированием или фильтраци20 ей, а электродиализ полученного раствора проводят при плотности тока 140 †1 мА/смз до рН 1,2 — 1,5, после чего диализат, содержащий органические кислоты, выделившиеся в процессе электродиализа, направляют на об25 работку исходного отработанного щелока, а избыток диализата подвергают биохимической переработке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

30 1. Потапенко А. П. Изучение процесса регенерации химикатов из отработанных сульфатных щелоков методом электродиализа на ионитовых мембранах. Автореф. на соискание уч. ст, канд. техн. наук, Л., 1970.

Выход после удаления водорастворимой фракции, % к сухому веществу щелока

Влажность, %

Содержание смол и жиров, Содержание метоксильных групп, %

Содержание карбоксильных групп, мг экв/г

Содержание фенольных гидроксильных групп, мг экв/г

30JlbHOCTb

35,000

35,000

3,740

7,000

13,200

4,290

7,000

13,500

0,665

0,715

4,700

4,890

0,340

0,307

Таблица 3

К онцентр ация органических кислот, %

Выход абсолютно сухих дрожжей от органических кислот, %

Содержание сырого протеина в дрожжах, %

3OJIbH0CTh абсолютно сухих дрожжей, %

0,40

0,45

0,50

35,8

40,0

37,5

42,8

44,0

40,5

7,2

7,4

7,2

Составитель Н. Сердюк

Редактор H. Хубларова Техред М. Семенов

Корректор Л. Брахиина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1845/15 Изд. ¹ 642 Тираж 509 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, OIy-35, Раушская наб., д. 4/5