Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства

Шамко В. Е.

Растворы бисульфита магния устойчивы и без избыточного SO₂; наряду с бисульфитом Mg(HSO₃)₂ может содержаться и некоторое количество моносульфита MgSO₃, а отношение общего SO₂ к связанному в равновесном растворе будет всегда около 1,95. Такое положение определяется большей растворимостью бисульфита магния. Растворимым является и моносульфит, причем его растворимость растет с повышением температуры и зависит от концентрации общего SO₂ в кислоте. При температуре ниже 43° растворимость MgSO₃ понижается с увеличением концентрации общего SO₂ до определенного предела, а за тем начинает расти. При температуре

выше 43° растворимость растет с повышением содержания общего SO₂. Такое явление объясняют тем, что в первом случае определяющей является растворимость SO₂ в воде, во втором в Mg(HSO₃)₂.

Моносульфиты натрия и аммония хорошо растворимы вводе, и так как в растворах, применяемых в производстве, содержание основания ограничено — получение в этом случае растворов, насыщенных по сульфиту, исключено.

Свойства насыщенных по сульфиту растворов определяются видом основания, т. е. парциальное давление SO₂ над такими растворами различно при одном и том же содержании связанного и общего SO₂. При наличии избыточного SO₂ в растворе эти индивидуальные свойства бисульфитов исчезают и парциальное давление при данной температуре и содержании связанного SO₂ определяется только содержанием свободного SO₂ в растворе.

Таким образом, приготовление кислоты можно представить в виде следующих последовательно протекающих процессов.

1. На кальциевом основании. Турменный способ основан на поглощении сернистого газа в башнях (турмах), заполненных известковым камнем (СаСО_з). Вода, подаваемая в турму, поглощает SO₂ с образованием сернистой кислоты по реакции

SO₂ + Н₂O -> H₂SO₃.

Сернистая кислота, стекая по насадке из известкового камня, вступает с ним в реакцию

H₂SO₃ + СаСО₃– > CaSO₃ + Н₂О + СО₂

CaSO₃ + H₂SО₃– > Са (HSО₃)₂.

Образовавшийся бисульфит абсорбирует дополнительное количество SO₂ в соответствии с температурой орошающей жидкости, концентрацией печного газа и его давлением, в результате чего получается сырая кислота.

Известково-молочный способ заключается в поглощении сернистого газа известковым молоком в специальных абсорберах по реакциям:

SO₂ + Н₂О -> H₂SО₃

H₂SО₃ + Са(ОН)₂– > CaSO₃ + 2H₂O

CaSО₂ + H₂SO₃ – > Ca(HSO₃)₂.

Для поддержания нужного соотношения между свободным и связанным SO₂ его вводят в таком количестве, чтобы некоторая часть SO₂ не соединялась с известью.

2. На магниевом основании. Для получения кислоты, содержащей бисульфит магния, применяются барботжные колонны, насадочные абсорберы или скрубберы Вентури, на орошение которых подается магнезиальное молочко. При этом происходят реакции, аналогичные предыдущим. Если готовится кислота для бисульфитной варки, где не требуется свободного SO₂, процесс на этом заканчивается. Следовательно, можно приготовить кислоту, содержащую некоторое количество моносульфита и применяющуюся для специальной

варки, — нейтральный магнефит

2Mg(HSO₃)₂ + Mg(ОН)₂– > Mg(HSO₃)₂ + 2MgSO₃ + H₂O.

Приготовление кислоты для обычной кислой сульфитной варки заканчивается дальнейшим насыщением раствора сернистым газом до получения заданного количества свободного SO₂.

3. На натриевом основании. Для приготовления кислоты с натриевым основанием используется кальцинированная сода (Nа₂СO₃), и процесс протекает следующим образом

SO₂ + H₂O -> H₂SO₃

2Nа₂СO₃ + H₂SO₃– > 2NaHСO₃ + Nа₂SO₃,

2NaHCO₃ + H₂SO₃– > Nа₂SO₃ + 2H₂O + СO₂,

Nа₂SO₃ + H₂SO₃– > 2NaHSO₃.

Так же, как в случае магниевого основания, дальнейшее продолжение процесса или прекращение его на этой стадии зависит от способа варки, для которого готовится кислота. В отличие от магниевого основания на натриевом можно приготовить растворы, содержащие только моносульфит (Nа₂SO₃), которые применяются для варки полуцеллюлозы по нейтрально-сульфитному способу.

4. На аммониевом основании. Кислоту с аммониевым основанием готовят поглощением сернистого ангидрида аммиачной водой (NH₄OH)

SO₂ + H₂O -> H₂SO₃

2NH₄OH + SO₂– > (NH₄)₂SO₃ + H₂O,

(NH₄)₂SO₃ + H₂SO₃– > 2NH₄HSO₃.

Возможности аммониевого основания с точки зрения состава кислоты подобны натриевому. Однако в практике применение нашли только растворы для кислой и нейтрально-сульфитной варок.

ОБОРУДОВАНИЕ КИСЛОТНОГО ЦЕХА

Оборудование для сжигания серусодержащего сырья

Серные печи

Вращающиеся серные печи. Вращающаяся серная печь (рис. 7) Представляет собой склепанный или сваренный из стальных листов цилиндр с конусами на обоих концах. Корпус печи с помощью роликов, на которые он опирается бандажами, вращается от электродвигателя через трансмиссию и червячную передачу. Печь делает 1–1,5 оборота в минуту.

Рис. 7. Установка вращающейся серной печи:

1 — транспортер для серы; 2 — бункер; 3 — питатель; 4 — серная печь; 5 — камера дополнительного сгорания.

Сера подается в печь в твердом виде с помощью шнека или в расплавленном виде. Воздух поступает в печь с переднего торца через регулируемые прорези. Расплавленная сера прилипает к стенкам вращающейся печи тонким слоем и сгорает, образуя газ SO₂.