1.2. Описание технологического процесса и основного оборудования
Основы процесса регенерации черного щелока в СРК.
Сульфатный черный щелок образуется в процессе варки и промывки целлюлозы и состоит из органической части, перешедшей в раствор варочного щелока из древесины, и минеральной, которая была затрачена на варку с перегруппировкой составляющих в результате ряда химических реакций. После упаривания полученного щелока в выпарных станциях он поступает на сжигание в СРК, где в условиях топочного процесса образуется:
- плав, раствор которого в слабом белом щелоке и скруббер ной жидкости представляет зеленый щелок, являющийся полупродуктом для получения варочного крепкого щелока в цехе каустизации;
- перегретый водяной пар давлением 3,9±0,1 МПа (39±1 кгс/см²) и температуре 440±5 ºС, который поступает в турбинный цех в качестве энергоносителя для выработки электроэнергии и теплоносителя для других цехов производства.
Процесс сжигания черного щелока условно разделяют на стадии:
- подсушка щелока;
- пиролиз, коксование и возгонка органических веществ,
- выжигание кокса и горение продуктов пиролиза (возгонки) с образованием плава и одновременным восстановлением сульфата до сульфида.
Время подсушки определяется: содержанием а.с.в. в щелоке, его температурой перед форсунками, качеством распыления и температурой в области пода топки.
В результате реакций, происходящих на первой стадии и определяемых взаимодействием щелока с дымовыми газами, образуется карбонат, сульфат и тиосульфат натрия. Сульфат и сульфит могут образовываться за счет щелочи, связанной с органикой:
2NaOH+CO2=Nа2СО3+Н2О
2NaOH+SO2=Nа2SO3+H2O
2NaOH+SO3=Nа2SО4+H2O
Na2S+СO2+Н2О=Nа2СО3+H2S
2Na2S+2SO2+O2 =2Na2S2O3
Na2S+SO3+H2O=Na2SO4+H2S
2RСОONа+SO2+H2O=Nа2SО3+2RCOOH
Во время пиролиза органической части щелока образуются метиловый спирт, фенолы, сероводород, метилмеркаптаны, метилсульфид и другие соединения. Большая часть этих продуктов сгорает в зоне окисления, образуя продукты полного сгорания: СО2, SO2, Н2O и О3 . Незначительная часть несгоревших компонентов уходит в атмосферу, определяя химическую неполноту горения топлива и придавая дымовым газам специфический запах.
Из минеральных соединений, остающихся после пиролиза, основную часть составляет карбонат натрия, образующийся в результате разрушения и окисления органических соединений, а также в результате указанных выше реакций щелочи с дымовыми газами.
Возгонка органических веществ, выжигание кокса, образование плава и восстановление сульфата происходит в восстановительной среде, т.е. при недостатке кислорода, т.к. полное выгорание углерода является основной причиной низкого восстановления сульфата, превращение которого в сульфид требует значительного избытка углерода по отношению к стехиометрическому (примерно 3-4 к 1). Для обеспечения этих условий, воздух, необходимый для полного сгорания органических веществ черного щелока, подается в топку на различных уровнях от пода. При этом количество первичного воздуха, подаваемого в зону восстановления, составляет 40-60 % от общего, а остальное количество направляется в зону окисления в качестве вторичного и третичного.
При восстановлении сульфата одновременно происходят следующие реакции:
Nа2SO4 + 2С=Nа2S + 2СО2
Nа2SO4 + 4C = Na2S + 4CO
Na2SO4 + 4CO = Na2S + 4CO2
Помимо избытка углерода на степень восстановления сульфата влияют: качество перемешивания сульфата со щелоком, гранулометрический состав сульфита, температура в зоне реакций и время контакта сульфата с углеродом.
Восстановление сульфата начинается при температуре 600-650 ºС, когда сульфат находится еще в твердом состоянии и значительно ускоряется с повышением температуры до 1050-1100 ºС, при которой происходит плавление всех минеральных составляющих щелока. Повышение температуры более 1100 ºС (включение мазутной "подсветки") нежелательно, так как вызывает испарение натрия и резко увеличивает унос химикатов из топки.
Конечным продуктом третьей стадии сжигания черного щелока является плав, состоящий из углекислого натрия (Nа2СО3) и сульфида натрия (Nа2S), являющихся его основными компонентами.
Отсутствие в плаве других компонентов является следствием неудовлетворительного топочного процесса, низкой степенивосстановления сульфата, неполной карбонизации NaOH и наличием механического недожога кокса.
Для получения зеленого щелока СРК оборудованы баками растворителями плава, в которые плав при температуре 850 – 900ºС поступает через три (на каждом СРК) летки, охлаждаемые химически очищенной водой, циркулирующей в замкнутом контуре. Перед контактом с зеленым щелоком струя плава на выходе из леток раздробляется струей зеленого щелока из сопел рециркуляции и соплами парового распыла.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.