В летние месяцы, когда вода теплая, могут возникнуть затруднения, связанные с избыточным содержанием в кислоте и понижением общей крепости кислоты. Обычно на заводах в этот период используют артезианскую или охлажденную в пароэжекторных установках речную воду. Зимой же содержание основания может упасть ниже необходимого уровня и воду приходится специально подогревать.
Рис. 30. Способы получения кислоты на кальциевом основании:
а — способ Митчерлиха; б — способ Иенсена; в — трехбашенный способ; 1 — турмы; 2 — насадочные абсорберы.
При определении температуры воды для получения заданного состава кислоты необходимо помнить о том, что реакции, приводящие к образованию бисульфитного раствора, протекают с выделением тепла. На каждый процент свободного (растворенного) SO2 температура кислоты повышается на 1 °C. На каждый процент связанного SO2 (в виде бисульфита) повышение составляет 7,2°. На повышение температуры кислоты может оказать влияние, хотя и весьма незначительное, температура окружающего воздуха и температура печного газа. Горячие печные газы, особенно при недостатке орошающей воды, приводят к образованию моносульфита и сульфата, которые образуют нерастворимый слой на известковом каине Это уменьшает реакционную поверхность, увеличивает потери серы и известняка. Обычные производственные потеря серы вследствие образования гипса составляют 0,5–2 %.
Количество орошающей воды является важнейшим фактором, влияющим на состав кислоты. В условиях производства это по существу единственный доступный для кислотчика способ оперативно воздействовать на крепость кислоты и соотношение между свободным и связанным SO2. С увеличением количества воды крепость кислоты падает, уменьшается также содержание основания, причем уменьшение последнего происходит значительно быстрее, чем снижение содержания всего SO2. Таким образом, соотношение между свободным и связанным SO2 изменяется в сторону увеличения процента свободного SO2.
Надлежащее качество известкового камня является одним из условий получения качественной кислоты. Чем выше содержание в нем CaCO3, тем больше его растворимость, и тем легче получить в кислоте заданное содержание CaO. Примеси MgCO2 в большинстве случаев ухудшают пригодность известняка для турменного способа, так как уменьшается механическая прочность камня и увеличивается его пористость.
Однако содержание магния в кислоте значительно улучшает свойства кислоты как варочного раствора, повышая качества целлюлозы. Поэтому применение доломитных известняков, обладающих высокой плотностью, с малым содержанием приме сей иногда оправдано и находит применение в практике.
Содержание других химических примесей в известняке нежелательно. Например, железо, растворяясь в бисульфите кальция, приводит к потерям серы и ухудшает цвет целлюлозы. Соединения кремния увеличивают зольность целлюлозы. Нерастворимые примеси ухудшают прозрачность готовой кислоты — один из важнейших ее показателей. Ниже приведена зависимость степени прозрачности и содержания нерастворимых.
Содержание нерастворимого остатка в известняке, % ………… До 0,3 ………… До 0,5 ………… До 1,0 ………… 3,0
Прозрачность кислоты, мм ………… Свыше 100 ………… 70–80 ………… 50 ………… 20 и ниже
Кроме химического состава известняка, не меньшее значение имеют его физические свойства и размеры кусков.
Растворимость известняков улучшается, если они имеют кристаллическое строение, большую плотность и удельный вес не менее 2,5. Известняк выполняет в турме роль насадки, поэтому чем больше развита ее поверхность, тем больше контакт жидкости с газом. Размер кусков известняка должен быть в пределах 250–400 мл. Превышение его снижает поверхность контакта, уменьшение размеров кусков приводит к забиванию проходов между отдельными камнями, препятствуя нормальному прохождению газа.
Работа однобашенной системы во многом несовершенна. Довольно трудно регулировать состав кислоты. Производительность башни не превышает 150 м3/м2 сечения башни в сутки. Требуется периодический останов через 3–7 дней на догрузку камня. Более совершенной является двухбашенная система.
Двухбашенная система (Иенсена). Двухбашенная система по существу может рассматриваться, как однобашенная, по большей высоты и разделенная на две части. Увеличение высоты известняка позволяет свести к минимуму потери SO2, а деление на две части делает систему более гибкой в смысле регулирования состава кислоты. Производительность такой системы 150–300 м3 кислоты с 1 м2 сечения в сутки.