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 SO2, 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 %.