Способ определения расходакислорода ha кислородно-щелочную делиг-нификацию целлюлозусодержащего сырья

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (uj821611 Ф

%

\ е

«», .Ф (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 21. 05. 79 (21) 2770280/29-12 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Опубликовано 15.0481. Бюллетень h9 14 р1)м, кл.Р

0 21 С 3/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 676.1. 022..1(088.8) Дата опубликования описания 17.04.81

Л. О. ИЬффе, Ю. С. Иванов, Ю. П. Воробьев, Ш. Ф. Двоскин, В. В. Сергеева и Л. К. Луканина (72) Авторы изобретения

Всесоюзное научно-производственное объедк ение.. целлюлсэнс »

t. . > ю», бумажной промышленности

/; * (71) Заявитель

» (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА КИСЛОРОДА

НА КИСЛОРОДНО-Ц1ЕЛОЧНУЮ ДЕЛИГНИФИКАЦИ!0

ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЦЕРО СЫРЬЯ

Изобретение может бысть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для определения расхода кислорода на кислородно-щелочную делигнификацию целлюлозосодержащего сырья, отбелку и облагораживание целлюлозы, а также в смежных отраслях промыален-, ности при использовании в качестве окислителя кислорода.

Расход кислорода в значительной степени опрепеляет экономическую эфФективность кислоропно-щелочной пелигнификации и показатели качества полученного целевого продукта и отоаботанного щелока.

Известен способ определения рас» хода кислорода Йа кислородно-щелочную делигнификацию, включающий анализ начального состояния системы путем измерения количества кислорода, . заданного на делигнификацию, анализ конечного состояния системы путем измерения манометрического давления в автоклаве после окончания процесса и последующий расчет расхода кислорода с помощью уравнения Ван дер Ваальса P)

Однако известный способ не учитывает количество кислорода, растворенного в жидкой фазе, а также наличие,: других газов как в начале варки, так и в ее конце, что снижает точность определения. Кроме того1иэвестный способ применим только для проведения варок в автоклаве без сдувок.

Если же варка проводится в проточном .автоклаве, то для определения расхода кислорода на делигннфикацию необходимо непрерывно контролировать количество и состав как поступающего в реактор, так и отходящего газа, что значительно усложняет. определение.

Цель изобретения — повеепение точИ ности и упрощение определения .

Поставленная цель достигается тем, что анализ начального состояния сис" тема осуществляют путем определения элементарного состава исходного цел"

Я люлоэосодержащего сырья, т.е. содержание в нем углерода, кислорода, во-. дорода, а анализ конечного состояния системы — путем определения выхода и элементарного состава конеч25 ного продукта: целлюлозы, химическое потребление кислорода (XIIK1, отраI ботанного щелока и его объем. Также определяют количество образующейся на единицу исходного целлюлоэосодер3©,жащего сырья окиси углерода. Расчет

821611

Г©© 16 ое 100 28 расхода кислорода на делигнификацию определяют по формуле

I0 Q9 QМ ОШ Qoã

2 где Q — расход кислорода на делигнификацию целлюлозосодержащего сырья;

- расход кислорода на полное

9 окисление целлюлозосодержа щего сырья, определяемый по формуле

Q - †1 (С9 Г2 "9 2 Ф

Я . — расход кислорода на полное окисление депигнифицироваиного полуфабриката, оцределяеьый по Формуле

В 1. 32 16

@u 100 100 Сu 12 + "u, 2 Ом)

С,Н,О - содержание углерода, водорода и кислорода в целлюлозо- щ содержащем сырье по данным элементарного анализа; .C,ö„,Ou ñÜäåðæàíèå углерода, водорода и кислорода в делигнифицированнбм полуфабрикате по данным элементарного анализа;

 — выход делигнифицированного полуфабриката в Ъ к абсолютно сухому целлюлоэосодержа- ® щему сырью;

9 — расход кислорода на полное окисление отработанного щелока, определяемый по формуле

V -ХПК

ОЩ

G - вес абсолютно сухого целлюлозосодержащего сырья, используемого на варку;

V - объем отработанного щелока;

XOK — химическое потребление кисло-40 рода;

- расход кислорода на полное окисление отработанного газа, определяемый по Формуле

РОВ - содержание окиси углерода в отработанном газе в объем" «и ных процентах к абсолютно сухой древесине.

Поскольку при практическом осуществлении кислородно-щблочиой делигнификацки такие параметры как выход конечного продукта к,рбъем отработанного щелока строго контролируются, то дополнительно необходимо определить только элементарный состав исходного целлюлоэосодержащего сырья, конечного продукта и XHK 46 и отработанного щелока.

Предлагаемый способ anðîáèðèîò прк определении расхода кислорода на кислородно-щелочную варку в лабораторных условиях. j5

Пример 1. Определение расхода кислорода на кислородно-щелочную делигнификацию проводят по известному способу. 37,28 r абсолютно сухой осиновой стружки помещают во вращающийся автоклав объемом 1,1 л, зали вают 400 мл 0,6%-ного раствора аммиака, подают в автоклав газообразнь и кислород до 40 кг/смэ. Объем газовой фазы 0,7 л. Таким образом на варку задано кислорода, г:

28 32

Я = 24 40 о, к 2 у где — количество кислорода, заданного на варку, r; -И

28 — объем заданного на варку кислорода, равный объему газовой фазы, умноженной на давление, л;

22,4 — число Авогадро;

32 — молекулярная масса кислорода. По окончании варки .автоклав охлаждают до 80 С, отбирают весь газ и анализируют его. Состав газовой Фазы после варки, %1 О 89,0; СО< 10,3;

СО 0,7.

Давление газов в автоклаве при

80 С 41 кг/см .

Парциальное давление кислорода в автоклаве при 80 С составляет,кг/см

P = 41 . 0,89 = 36,49 . о

Парциальное давление кислорода при 20 С равно, кг/смэ: р В о (273+2t9 36,49 293 3О

02 (273+80) 353

В конце варки количество кислорода в газовой Фазе составляет, r:

21,182 32

QP <=- 22,4 = 30,24, где 0 — количество кислорода в газовой Фазе после варки;

< к

21,182 - объем rasa в автоклаве (равный 0,7 х 30,26 ), л.

На химические реакции прн кислородно-щелочной делигнификации использовано 40-30,24: 9у76 г . кислорода. расход кислорода на 1 т абсолютно сухой древесины 261,8 кг/т.

П .р и м е р 2. Варку проводят так же, как в примере 1, но расход. ккслорода определяют по предлагаемому способу.

Элементарный состав древесины, Фг

С 50,05з Но, 6,12 О 43,98. .Элемеитарнйй состав полученной целлюлозы, %s С„ 45,32 Н, 5,24у

O„ 49,44, где С> и С - содержание углерода в древесине и целлюлозе„

Н к Н - содержание водорода в древесине н целлюлозе;, О к О, — содержание кислорода в древесине и целлюлозе.

821611

1,38, 32

16

Формула изобретения

40 где 90

Оа

Состав газовой фазы, %:

+ 4 89,0; СО 10,3; СО 0,7.

ХПК отработанного щелока 37,5 г/

/О .

Расход кислорода (g, ) на полное окисление 1 кг абсолютно сухой исходной древесины, кг:

1 („ 32 „ 16

" = 100 12 "g 2 Ч)=

1 32 16

100 12 2

О (50 05* + 6 12 43 83 множитель для перевода процентов в доли едини-! цы ю соотношение масс кислорода и углерода в молекуле двуокиси углерода; соотношение масс кислорода и водорода в молекуле воды.

Расход кислорода на полное окисление целлюлозы, полученной в результате делигнификации исходной древесины, равен, кг: - — — (С â€” + Н 2 «Оц)

В 1

Ц 100 0100 ц 12

° (45,82- — + 5,66 ——

32, 16

100 100 12 2

-48, 52) = О, 68р где — — множитель, учитывающий

100 выход це„„юлозы иэ дре весины;

С,Н,Оц — содержание углерода, водоц н люлозе.

Расход кислорода на полное окисление органических веществ отработанного щелока на 1 кг абсолютно сухой древесины 0,402 кг.

Расход кислорода на полное окисление отработанного газа в расчете на 1 кг абсолютно сухой древесины, 0,004 кг.

Общий расход кислорода на кислородно-щелочную делигнификацию 1 кг абсолютно сухой древесины 0,294 xr, Как следует из приведенных примеров, предлагаемый способ несложен.

Основными факторами, определяющими расход кислорода на делигннфикацию, являются элементарный состав исходного сырья, выход целлюлозы, ее элементарный состав и ХПК отработаниого щелока. Что касается состава отработанного газа, то расход кислорода на его окисление является настолько низким, что его величиной можчо пренебречь.

Пример 3. Расход кислорода на кислородно-щелочную делигнификацию определяют предлагаемым способом.

При варке 116 г (G ) абсолютно сухой осиновой древесины на камеральной установке в пульсационном реакторе проточного типа получают целлюлозу с выходом 58% и 5 л отра- ° ботанного щелока. Окиси углерода образовалось 0,7% от массы абсолютно сухой древесины. Элементарный состав исходной древесины и целлюлозы следующий, %:

С< 50,05 Н 6,12; 43,83

Сц 45,82; Нц 5,66; О, 48,52

ХПК отработанного щелока

10,3 г О /л.

По предлагаемому способу определяют расход кислорода на окисление исходной древесины, который равен

1,38 кг.

Расход кислорода на полное окисление целлюлозы, полученной в результате делигнификации; составляет

0,68 кг на 1 кг абсолютно сухой древесины.

Расход кислорода на полное окис20 ление органических веществ отработан" ного щелока 0,444 кг на 1 кг абсолютно сухой древесины.

Расход кислорода на полное окисление отработанного газа 0,004 кг на 1 кг абсолютно сухой древесины.

Общий расход кислорода на делигнификацию 1 кг древесины в приведенном примере 0,252 кг на 1 кг абсолютно сухой древесины.

Представленные в примерах данные

30 свидетельствуют, что предлагаемый способ является точньм и простым в исполнении, Способ определения расхода кислорода на кислородно-щелочную делигни-.

40 фикацию целлюлозосодержащего сырья, включающий анализ начального и конечного состояний системы и. последующий расчет расхода кислорода, отличающийся тем, что, 45 с целью п©вью ения точности и упрощения определения, анализ начального состояния системы осуществляют путем определеняя элементарного состава исхОдного целлюлозосодержащего сырья, а анализ конечного состояния система проводят путем определения элементарного состава делигнифицированиого полуфабриката, химического потребления кислорода, отработанного щелока и содержания окиси углерода отрабо 5 танного газа я расчет расхода кислорода проводят по формуле расход кислорода.на делигнификацию целлюлоэосодержа" щего сырья; расход кислорода на полное окисление целлюлоэосодержа821611 составитель А. Ионосов

Ре кто В. Романенко Тек . ашт ; Ko екто М. Коста акаэ Тираж Подписное

ВНИИПИ государственного комитета QCCP по делам-изобретений и открытий»

113035 Ибсква X-35 Ра кая .shd. . 4 Б филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

«его сырья, определяемый по формуле

32+ „16 -0 ) тО СЧ 12 + Н 2 0Ъ бэ,Н „0 - содеРжание УглеРода, водорода и кислорода и целлюлоэосодержащем сырье по данньи элементарного анализа

Q - расход кислорода на полное окисление делигнифицирован. ного полуфабриката, определяемый по Формуле

В 1 32 16

1ОО "1ОО (Сц 2+ Н 2- - 0

В - выход делигнибицированного полуфабриката в % к абсолютно сухому целлюлоэосодержащему сырьюу

С,Н Оц содержание углерода, водорода, кислорода в делигнифицированном полуфабрикате по данным элементарного анализами

9o< - расход кислорода на полное окисление отработанного щелока, определяемый rro формуле

3 Оещ= — V" ХПК

9 - вес абсолютно сухого целлюлозосодержащего <сырья на варку„.

Ч - объем отработанного щелока;, ХПК вЂ” хиыическое потребление кислорода, Ч - расход кислорода на полное окисление отработанного газа, определяемый по Формуле

I 16 юг ТОО 2о о- содержание окиси углерода в отработанном газе, выраженное в объемных %.

Источники информации, © принятые во внимание при экспертизе

1. "Journal of the lapan Tappl", 1972, 22, Р 9, с. 21-26. !