В. Потапов - Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства

С повышением температуры раствора количество известняка, участвующего в реакции получения бисульфитного раствора, увеличивается. В результате в готовой кислоте повышается содержание основания, а количество свободного SO 2уменьшается. Изменение состава кислоты по высоте башни при разных температурах воды показано в табл. 13.

Таблица 13.

В летние месяцы, когда вода теплая, могут возникнуть затруднения, связанные с избыточным содержанием в кислоте и понижением общей крепости кислоты. Обычно на заводах в этот период используют артезианскую или охлажденную в пароэжекторных установках речную воду. Зимой же содержание основания может упасть ниже необходимого уровня и воду приходится специально подогревать.

Рис. 30. Способы получения кислоты на кальциевом основании:

а — способ Митчерлиха; б — способ Иенсена; в — трехбашенный способ; 1 — турмы; 2 — насадочные абсорберы.

При определении температуры воды для получения заданного состава кислоты необходимо помнить о том, что реакции, приводящие к образованию бисульфитного раствора, протекают с выделением тепла. На каждый процент свободного (растворенного) SO 2температура кислоты повышается на 1 °C. На каждый процент связанного SO 2(в виде бисульфита) повышение составляет 7,2°. На повышение температуры кислоты может оказать влияние, хотя и весьма незначительное, температура окружающего воздуха и температура печного газа. Горячие печные газы, особенно при недостатке орошающей воды, приводят к образованию моносульфита и сульфата, которые образуют нерастворимый слой на известковом каине Это уменьшает реакционную поверхность, увеличивает потери серы и известняка. Обычные производственные потеря серы вследствие образования гипса составляют 0,5–2 %.

Количество орошающей воды является важнейшим фактором, влияющим на состав кислоты. В условиях производства это по существу единственный доступный для кислотчика способ оперативно воздействовать на крепость кислоты и соотношение между свободным и связанным SO 2. С увеличением количества воды крепость кислоты падает, уменьшается также содержание основания, причем уменьшение последнего происходит значительно быстрее, чем снижение содержания всего SO 2. Таким образом, соотношение между свободным и связанным SO 2изменяется в сторону увеличения процента свободного SO 2.

Надлежащее качество известкового камня является одним из условий получения качественной кислоты. Чем выше содержание в нем CaCO 3, тем больше его растворимость, и тем легче получить в кислоте заданное содержание CaO. Примеси MgCO 2в большинстве случаев ухудшают пригодность известняка для турменного способа, так как уменьшается механическая прочность камня и увеличивается его пористость.

Однако содержание магния в кислоте значительно улучшает свойства кислоты как варочного раствора, повышая качества целлюлозы. Поэтому применение доломитных известняков, обладающих высокой плотностью, с малым содержанием приме сей иногда оправдано и находит применение в практике.

Содержание других химических примесей в известняке нежелательно. Например, железо, растворяясь в бисульфите кальция, приводит к потерям серы и ухудшает цвет целлюлозы. Соединения кремния увеличивают зольность целлюлозы. Нерастворимые примеси ухудшают прозрачность готовой кислоты — один из важнейших ее показателей. Ниже приведена зависимость степени прозрачности и содержания нерастворимых.

Содержание нерастворимого остатка в известняке, % ………… До 0,3 ………… До 0,5 ………… До 1,0 ………… 3,0

Прозрачность кислоты, мм ………… Свыше 100 ………… 70–80 ………… 50 ………… 20 и ниже

Кроме химического состава известняка, не меньшее значение имеют его физические свойства и размеры кусков.

Растворимость известняков улучшается, если они имеют кристаллическое строение, большую плотность и удельный вес не менее 2,5. Известняк выполняет в турме роль насадки, поэтому чем больше развита ее поверхность, тем больше контакт жидкости с газом. Размер кусков известняка должен быть в пределах 250–400 мл. Превышение его снижает поверхность контакта, уменьшение размеров кусков приводит к забиванию проходов между отдельными камнями, препятствуя нормальному прохождению газа.

Работа однобашенной системы во многом несовершенна. Довольно трудно регулировать состав кислоты. Производительность башни не превышает 150 м 3/м 2сечения башни в сутки. Требуется периодический останов через 3–7 дней на догрузку камня. Более совершенной является двухбашенная система.

Двухбашенная система (Иенсена).Двухбашенная система по существу может рассматриваться, как однобашенная, по большей высоты и разделенная на две части. Увеличение высоты известняка позволяет свести к минимуму потери SO 2, а деление на две части делает систему более гибкой в смысле регулирования состава кислоты. Производительность такой системы 150–300 м 3кислоты с 1 м 2сечения в сутки.

Печной газ поступает вниз первой турмы, называемой башней крепкой кислоты, где SO 2поглощается на 75–90 %. Непоглощенные газы отводятся сверху и подаются в башню слабой кислоты. Жидкость и газ движутся противотоком. Башня слабой кислоты орошается водой, первая башня — полукислотой из сборника под второй башней. Через 1–2 дня работы крепкий газ при помощи многоходового устройства переключается на вторую башню, слабый на первую. Аналогично меняется и орошение башен.

После переключения турма, ставшая башней слабой кислоты, догружается без останова известняком, т. е. эффективность работы башен долгое время поддерживается постоянной. При частых переключениях турмы периодически промываются слабой кислотой, в результате чего удаляются гипс и моносульфит.

На работу двухбашенной системы оказывают влияние те же факторы, что и на однобашенную, но возможности регулирования состава кислоты значительно больше. Направляя часть крепкого газа в башню слабой кислоты или подавая полукислоту в среднюю часть башни крепкой кислоты, можно изменять содержание основания в кислоте и соотношение между свободным и связанным SO 2. С этой точки зрения еще большие возможности имеет трехбашенная система.

Трехбашенная система.Трехбашенная система состоят из трех турм, первая и последняя из которых заполнены инертной насадкой из колец Рашига, а средняя известковым камнем. Вместо турм для первой и последней башни могут использоваться обычные абсорберы. Подвод газа к башням осуществляется таким образом, что он может весь поступать в первую очередь в насадочную башню или распространяется между насадочной башней и башней с известняком. Непоглощенный газ из первой башни (башни насыщения) подается полностью в известковую, а из нее в хвостовую башню. Таким образом, меняя соотношение крепкого газа, поступающего в башни, можно регулировать состав и крепость кислоты, например, для уменьшения содержания основания в кислоте необходимо прибавить количество газа, поступающего в башню насыщения; для увеличения — направить большую часть газа в известковую башню; можно увеличивать и количество воды, подаваемой на орошение, без опасения ослабить кислоту, поскольку всегда есть возможность укрепить ее в башне насыщения.