способ получения окисленного белого щелока

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛЕННОГО БЕЛОГО ЩЕЛОКА, включающий окисление содержащегося в нем сульфида натрия кислородом воздуха в присутствии катализатора, отличающийся тем, что окисление проводят в присутствии гетерогенного катализатора, содержащего 2,5 - 90 мас.% оксида марганца и 2 - 5 мас.% титана с водостойкой подложкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения растворов для варки, облагораживания, отбелки волокнистых полуфабрикатов, полученных из растительного сырья, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Известен способ получения белого щелока, предназначенного для варки целлюлозы, путем упаривания черного щелока, его сжигания с добавленным сульфатом натрия, растворением полученного плава и каутизации зеленого щелока известью [1]

Недостаток белого щелока, полученного известным способом, заключается в образовании при его использовании в качестве варочного раствора метилмеркаптана и других токсичных и дурнопахнущих соединений. Присутствие сульфида натрия в белом щелоке не позволяет его использовать вместо дефицитной и более дорогостоящей каустической соды на стадиях облагораживания и кислородной делигнификации небеленой целлюлозы. Это обусловлено образованием на стадии хлорирования целлюлозы из сульфида натрия сероводорода, также являющегося токсичным и дурнопахнущим соединением.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому способу является способ получения окисления окисленного белого щелока путем окисления содержащегося в нем сульфида натрия кислородом воздуха до гидроксида и тиосульфата натрия в присутствии гомогенного катализатора раствора черного щелока, полученного после варки целлюлозы [2]

Существенный недостаток способа-прототипа заключается в том, что органические вещества, растворенные в черном щелоке, являются малоэффективным катализатором процесса окисления сульфида натрия, что требует большого времени контакта раствора с окислителем и приводит к высокой металлоемкости окислительной установки наряду с повышенным расходом воздуха.

Цель изобретения увеличение скорости окисления сульфида натрия, содержащегося в белом щелоке, повышение экономичности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве гетерогенного катализатора используют марганецсодержащие соединения с водостойкой подложкой, в том числе марганецсодержащие руды с содержанием оксида 2,5-90 мас. марганца с добавлением 2-5 мас. титана.

П р и м е р 1. Окисление белого щелока (содержание активной щелочи 100 г/л ед. Na₂O, cульфидность 30%) проводили в термостатированном реакторе при температуре 80^оС объемом 56 см³, выполненном из стекла. Раствор белого щелока и воздух из ресивера с определенным расходом подавали в верхнюю часть реактора, окисленный щелок отбирали из нижней части реактора и определяли содержание в нем сульфида и тиосульфата натрия по стандартным методикам. В качестве катализатора к раствору белого щелока добавляли раствор черного щелока, полученного после сульфатной варки целлюлозы из древесины сосны, со следующими параметрами: плотность 1,11 г/см³, содержание активной щелочи 8,0 г/л ед. Na₂O. Условное время контакта белого щелока с окислителем составляло 34 мн.

П р и м е р 2. Окисление белого щелока проводили в условиях, идентичных описанным в примере 1, в реакторе, заполненном гетерогенным катализатором, представляющим собой руду, состоящую из 30 мас. оксида марганца, и алюмосиликатную подложку. Размер фракций катализатора составлял 5-15 мм. Полученные результаты представлены в табл.1.

Проведение процесса окисления по известному способу (табл.1) не позволяет достигнуть высокую скорость окисления белого щелока и степень конверсии сульфида натрия, которые максимальны при добавлении 2,5 об. черного щелока. Дальнейшее увеличение количества катализатора по известному способу нецелесообразно, поскольку кислород, в основном, начинает расходоваться на окисление органических соединений, содержащихся в черном щелоке. Окисление белого щелока позволяет в аналогичных условиях достигнуть степень окисления сульфида натрия в белом щелоке 99,99% и протекает со скоростью в 3,3 раза выше по сравнению с известным способом.

П р и м е р 3. Окисление белого щелока проводили в условиях, идентичных описанным в примере 1 в реакторе, заполненном гетерогенным катализатором, состоящим из 1,0-100 мас. оксида марганца и алюмосиликатной подложки. Размер фракций катализатора составлял 5-15 мм. Полученные результаты, представленные в табл.2, показывают, что при содержании MnO₂ в катализаторе до 2,5 мас. сохраняется достаточно высокая степень окисления сульфида натрия, содержащегося в белом щелоке не ниже 99% Высокая эффективность катализатора сохраняется при содержании MnO₂ до 90 мас.

П р и м е р 4. Окисление белого щелока проводили в условиях, идентичных описанным в примере 1, в реакторе, заполненном гетерогенным катализатором с добавкой титана. Полученные результаты представлены в табл.3.

Проведение процесса окисления без добавления титана (табл.3) не позволяет достичь достаточно высокой скорости окисления белого щелока и степени конверсии сульфида натрия при заданном условном времени контакта 26 мин.

Окисление белого щелока по предлагаемому способу позволяет достигнуть скорости окисления сульфида натрия на 15% выше по сравнению с маpганецсодержащим катализатором. Добавка титана к гетерогенному катализатору менее 2% малоэффективна. Максимальная скорость окисления сульфида натрия в белом щелоке достигается при 2-5%-ной добавке титана. Увеличение концентрации титана выше 5% не приводит к дополнительному росту эффективности окисления сульфида натрия (табл.3).

Таким образом, использование способа получения окисленного белого щелока в присутствии гетерогенного катализатора с 2-5%-ной добавкой титана позволяет по сравнению с известным способом увеличить скорость окисления сульфида натрия в 3,8 раза.