Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства

В. С. Потапов, В. Е. Шамко ПОСОБИЕ КИСЛОТЧИКУ СУЛЬФИТНО-ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА

СОСТАВ СУЛЬФИТНОЙ КИСЛОТЫ

Важнейшей задачей при получении целлюлозы сульфитным способом является приготовление кислоты, с помощью которой происходит извлечение из растительного сырья целлюлозы при варочном процессе.

Сульфитная кислота представляет собой раствор сернистого газа SO₂ и бисульфита кальция Ca(HSO₂)₂ или бисульфита с другим основанием (магниевым, аммониевым или натриевым) в воде.

Ca(HSO₂)₂ + SO₂ + H₂O

Раньше бисульфит кальция представляли как раствор моносульфита CaSO₂ в избытке растворенного SO₂ (сернистой кислоты H₂SO₃), поэтому на практике до сих пор для характеристики состава кислоты используют термины: связанный SO₂ (т. е. часть SO₂, находящегося в моносульфите); свободный SO₂ (часть SO₂, дополнительно связанная в бисульфите и находящаяся в виде растворенного SO₂): общий SO₂ или весь SO₂ (сумма свободного и связанного SO₂).

В производстве стремятся получить кислоту с возможно большим содержанием всего SO₂. Однако в настоящее время для варки используют преимущественно кислоту с содержанием всего SO₂ максимум 9–12 %. Это объясняется тем, что большинство варочных котлов работает с давлением 6 ата и при сдувках (удалении избыточного давления в котле при варочном процессе) будет теряться значительное количество SO₂, что снижает коэффициент его полезного использования при химических реакциях варки. Кроме того, при значительном повышении концентрации SO₂ в кислоте, особенно свободного SO₂, снижается выход сахаров из древесины (особенно несбраживаемых — пентоз и т. д.).

Различают сырую кислоту, которая получается в кислотном цехе, и варочную кислоту, которая получается в результате укрепления сырой кислоты сдувками при варочном процессе, содержащими значительное количество SO_2, а также органических веществ.

Состав сырой кислоты при кислом сульфитном способе: всего SO₂ — 3,3÷3,8 %; основания (CaO) — 0,9÷1,3 %.

Состав варочной кислоты: всего SO₂ — 5 ÷ 12: основания (CaO) — 0,85 ÷ 1,0 %.

При бисульфитном способе варки обычно применяют магниевое и натриевое основание.

При использовании этого способа варки, нашедшего применение в последнее время, состав варочной кислоты следующий: всего SO₂ 3,8 ÷ 4 %; связанного SO₂ 1,9 ÷ 2 %.

ХИМИКАТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ СУЛЬФИТНОЙ КИСЛОТЫ

Химикаты для приготовления кислоты

Сера бывает либо природная, либо получается из сернистого ангидрида при обжиге на металлургических заводах сернистых руд меди, цинка и т. д. (газовая сера). Она может быть комовой или Золотой.

Удельный вес элементарной серы (S) 1,96–2,06. В твердом состоянии сера хрупкое вещество светло-желтого цвета. Температура плавления 112,8–119,0°. При нагревании выше 155° жидкая сера буреет, вязкость ее увеличивается, достигая максимума при 191°.

При дальнейшем повышении температуры сера снова становится легкоподвижной жидкостью. Загорается сера при 360° на воздухе, при 285° — в среде кислорода.

Серный колчедан разделяется на рядовой и флотационный.

Главной составной частью серного колчедана является двусернистое железо FeS₂, В химически чистом виде он содержит 33,46 % S и 46,54 % Fe. Однако колчедан содержит к некоторое количество посторонних примесей (пустую породу, сернистое соединения меди, мышьяка и др.). Наиболее распространенным в природе является пирит (удельный вес 4,95–5,0) и менее распространенным марказит (удельный вес 4,55).

Насыпной вес 1 м³ серного колчедана 2500–3000 кг, цвет зеленовато-серый.

Рядовой колчедан бывает кусковой и сыпучка. Он получается при добыче медистых серных руд. По своему химическому составу рядовой колчедан является высококачественным сырьем с содержанием серы до 50 %. Допустимая норма содержание селена в колчедане, применяемом в промышленности, не более 120 г/т (0,012 %).

Флотационный колчедан получается на обогатительных фабриках в виде отходов при флотации медных и полиметаллических руд. Содержание серы в нем достигает 47–50 %.

Сухой флотационный колчедан обладает гигроскопичностью, поэтому в зимнее время он легко смерзается, что создает трудности при сто транспортировке.

Углистый колчедан получается при обогащении подмосковного каменного угля. Высокое содержание угля (15–18 %) понижает содержание в нем серы и затрудняет обжиг, который становится возможным только с добавкой безуглистого колчедана при содержании угля в смеси не более 5–6 %.

Известняк — горная порода, состоящая из минерала кальцита CaCO₂ (CaO 56 % и SO₂ 44 %) и различных примесей в виде магния, железа, глины, песка и др. Удельный вес его колеблется от 0,8 до 2,2. По своему составу известняк, применяемый в кислотных цехах, должен содержать не менее 99 % СаСО₃. Нежелательны примеси MgCO_2, а также значительных количеств, железа и марганца.