Окружающей среды и природопользования



страница4/31
Дата29.06.2015
Размер4,14 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31

4.1.11 Подготовка отбеливающих веществ

Наиболее часто используемыми химическими веществами для отбеливания целлюлозы являются диоксид хлора, кислород, озон и перекись. Диоксид хлора и озона должны производиться на месте. Перекись, кислород и щелочи могут доставляться на завод.



4.1.11.1 Диоксид хлора

В связи с неустойчивостью диоксида хлора в виде газа, он должен производиться на месте и сохраниться только в виде 1 % водного раствора. Газ стабилен при температурах процесса от 40 до 70 C и парциальном давлении двуокиси хлора ниже 100 мм рт.ст. в течение по меньшей мере пяти секунд. После абсорбции углекислый раствор хлора может храниться в течение нескольких месяцев в темноте при -5  С.

Есть целый ряд возможных реакций с образованием двуокиси хлора и некоторые методы могут производить до 0,7 тонн побочного продукта хлора на тонну двуокиси хлора в то время, как другие производят очень небольшое количество. В целлюлозно-бумажной промышленности диоксид хлора образуется окислением хлорат иона ClO3-

Хлорат натрия является распространенным источником хлорат ионов, но выбор восстановителя имеет большое влияние на побочные продукты и затраты. Восстанавливающие агенты, которые могут применяться, включают хлорид ион, пероксид водорода, диоксид серы и метанол.



В течение многих лет методы совершенствовались для увеличения выхода диоксида хлора из хлората натрия и минимизации образования побочного продукта хлора, а также оптимизации образования отходов кислот. В настоящее время существует два основных метода, при которых получается минимальное количество побочного продукта хлора. Этими методами являются метод Мэтисона, который использует хлорат натрия, серную кислоту и диоксид серы; и более поздний метод Сольвея, включает до 8 повторяющихся процессов, использующих хлорат натрия, серную кислоту и метанол. Кроме того, хлорид ион имеет важное значение для получения диоксида хлора во всех этих процессах. Таблица.2 дает общее представление о различных методах производства диоксида хлора.
Таблица 2.2 – Методы производства диоксида хлора




Мэтисон

R3

R3H

R5

R6

R7

R8

Лурги R6

Поступающие химические вещества (т/т ClO2)

























NaClO2

1,75

1,6

1,68

1,75




1,68

1,65




NaCl




8,0










0,35

0,03

1,08

H2SO4

1,30

1,1

0,80







0,40

1,10




HCl




5,0

0,70

1,40













SO2

0,75

1,7










0,40







CH3OH




3,0













0,15




Cl2













0,80










Электроэнергия (МВт)













8,50










Получаемые продукты (т/т ClO2)

























Na2SO4

1,20

2,3

1,20







1,60







H2SO4

11,60

0



















Na3H(SO4)2



















1,30




Cl2

0




0,70

0,80

0,30

0,20

0

0,10

H2




0,7







0,05










NaCl




0




0,95













NaOH






















0,70

Анализ таблицы 2 показывает, что только при методе Мэтисона и, так называемом, методе R8 хлор отсутствует в качестве побочного продукта.

В идеальном случае любой побочный продукт, содержащий натрий и серу, может быть взят в качестве свежеприготовленного химического реагента при их отсутствии либо не значительном количестве. В случае избытка натрия или серы они должны быть удалены из процесса (смотри также 4.2.2.5).

Потенциальной проблемой использования ClO2 является образование около 10 % хлората. Это означает, что около 4-6 кг хлората образуются при производстве 1 тонны целлюлозы при ECF-отбеливании целлюлозы с числом Каппа 18. Хлорат токсичен для бактерий и планктона на уровне примерно 3-4 мг/л. Кроме того, он препятствует росту бурых водорослей при концентрации от 20 мкг/л.



4.1.11.2 Озон

Озон получают из сухого воздуха или кислорода путем пропускания высокого напряжения (10-20 кВ) через два электрода, разделенных газообразным реагентом. Выход озона является достаточно низким в сравнении с высоким уровнем непрореагировавшего кислорода. Современный генератор озона использует приблизительно 10- 15 кВт·ч для получения 1 кг озона.



4.1.11.3 Другие отбеливающие вещества

Другие отбеливающие вещества доставляются на завод в готовом к использованию виде: перекись водорода в виде 50 % раствора; дитионит в виде твердого вещества. При TCF отбеливании в качестве отбеивающего вещества иногда используется надуксусная кислота. Для производства 1 кг надуксусной кислоты требуется около 3 кВт ч.


4.2 Уровни потребления сырья и материалов и воздействия на окружающую среду

4.2.1 Обзор входных и выходных данных

Обзор сырьевых и энергетических потоков, а также выход продукции, побочных продуктов и основных видов воздействия на окружающую среду (выбросы, отходы и т.д.) производства сульфатной целлюлозы представлен на рисунке 4.

В последующих разделах представлены конкретные данные о потреблении сырья и материалов, а также выбросах для отдельных стадий технологического процесса производства сульфатной целлюлозы.


Рисунок 4 – Материально-энергетический баланс производства сульфатной целлюлозы
4.2.2 Уровень воздействия технологических процессов на окружающую среду

При производстве сульфатной целлюлозы наибольше воздействие на окружающую среду оказывают выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух и сброс сточных вод. Наиболее актуальные аспекты потребления сырья, материалов и энергии, а также загрязнения окружающей среды рассмотрены в настоящем разделе, включая следующие аспекты:

- потребление древесины;

- потребление воды и сброс сточных вод от различных стадий технологического процесса:

- транспортировка древесины;

- конденсат от испарения;

- проливы;

- потери при промывке;

- отбеливание;

- сброс питательных веществ;

- сброс металлов;

- выбросы в атмосферный воздух:

- от содорегенерационного котла;

- от известерегенерационной печи;

- от вспомогательных котлов;

- дурнопахнущие газы;

- хлорсодержащие соединения от отбеливания и подготовке отбеливающих веществ;

- образование твердых отходов;

- потребление химических веществ;

- использование энергии;

- шум.
4.2.2.1 Потребление древесины

В качестве сырья для производства сульфатной целлюлозы могут быть использованы все виды древесины. Отходы лесозаготовки и лесопильных заводов также могут использоваться при производстве сульфатной целлюлозы. Вид используемой древесины и выход беленой целлюлозы зависит от выбора метода делигнификации и отбеливания. Для изготовления 1 тонны целлюлозы обычно требуется от 4 до 6,6 м3 древесины. В лесном хозяйстве объем древесины измеряется без коры. Плотность древесины зависит от вида, но находится в пределах 0,4-0,6 г/см3. Количество коры изменяется также, но приблизительно 12-15 % по весу.


4.2.2.2 Потребление воды и образование отходов на различных стадиях технологического процесса

Сточные воды образуются на различных стадиях технологического процесса производства сульфатной целлюлозы, в том числе отбеливания (рисунок 5). Сточные воды также могут образовываться при аварийных проливах.





Рисунок 5 – Образование сточных вод при производстве сульфатной целлюлозы

Среди веществ, загрязняющих сточные воды, преобладают органические соединения, потребляющие кислород. Их концентрация характеризуется показателями ХПК и БПК. Сточные воды от отбеливания хлорсодержащими отбеливающими веществами содержат органически связанный хлор, измеряемые как АОХ. В сточных водах могут быть определены небольшие концентрации отдельных металлов.

Потребление воды на различных заводах варьируется от 10 до 100 м3/т. Расход воды может быть уменьшен на целлюлозно-бумажном комбинате за счет увеличения внутренней рециркуляции воды. На заводе по производству сульфатной целлюлозы уменьшение расхода воды может быть реализовано, например, путем перехода от влажной окорки к сухой, использованием более эффективного промывочного оборудования, переработкой щелочного белильного фильтрата, использованием конденсата от испарения. Существуют различия в управлении водными ресурсами на интегрированных и не интегрированных целлюлозно-бумажных комбинатах. На интегрированных заводах целлюлоза поступает из процесса производства целлюлозы в процесс производства бумаги. Сточные воды от обработки целлюлозы и производства бумаги, как правило, очищаются на одних очистных сооружениях. На неинтегрированных целлюлозных заводах товарная целлюлоза обезвоживается и сушится.

Объем используемой воды тесно связан с объемом сбрасываемых сточных вод. Основными источниками образования сточных вод и соответствующих загрязняющих веществ являются следующие.



Сточные воды от транспортировки древесины

Поверхностные сточные воды, поступающие из места складирования лесоматериалов, могут быть загрязнены. Однако основным источником загрязнения при транспортировке древесины является окорка. При окорке древесины используется вода и создается поток, содержащий питательные вещества, белки и органические соединения, потребляющие кислород (смоляные кислоты, жирные кислоты и т.д.), которые до очистки являются токсичными для водных организмов. Для устранения токсичности наиболее эффективным методом является биологическая очистка. При переходе от мокрой окорки к сухой потребление воды и сбросы сточных вод незначительно снижаются. Это связано с тем, что при сухой окорке вода не используется, и не возвращается в технологический процесс. В процессе мокрой окорки используется от 0,6 до 2 м3 воды на 1 м3 древесины. При сухой окорке используется от 0,1 до 0,5 м3 воды на 1 м3 древесины для промывки и растворения некоторых органических веществ.

Степень высушивания коры можно увеличить путем прессования или сушки коры. Увеличение степени высушивания коры позволяет улучшить выработку тепла, но может привести к увеличению загрязнения. Различия величины загрязнения сточных вод от окорки древесины приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Величина загрязнения в зависимости от метода окорки до биологической очистки

Метод окорки

Объем загрязнения м33 древесины

БПК5 кг/м3 древесины

ХПК кг/м3 древесины

Общий фосфор кг/м3 древесины

Мокрая окорка и прессование

0,6-2

0,9-2,6

4-6

5-7

Сухая окорка и прессование

0,1-0,5

0,1-0,4

0,2-2

2-4

Древесная кора, как правило, содержит 35-45 % твердых веществ. После мокрой или сухой окорки сухость коры составляет около 30-35 %. Сухость может быть увеличена до 40-45 % путем прессования, но тогда стоит учитывать дополнительное загрязнение от пресса. Сточные воды от прессования коры имеют высокую токсичность и ХПК (20-60 кг/м3). Древесная кора подается в варочный котел вместе со щепой для последующего испарения и горения в содорегенерационном котле.

В зимнее время замороженные бревна и снег должны быть обработаны до окорки в окорочном барабане с горячей водой или паром, или на специальных антиобледенительных конвейерах до окорочного барабана. В данном случае расход воды и сбросы сточных вод при сухой окорке будут возрастать до верхнего значения, указанного в таблице выше.

Конденсат, образующийся при варке и испарении

Конденсат образуется в процессе работы варочных котлов и выпарной станции. Около 8-10 м3/СМТ общего конденсата образуется с уровнем ХПК около 20-30 кг/т и уровнем БПК5 около 7-10 кг/СМТ. Величина ХПК в основном зависит от содержания метанола (5-10 кг/СМТ), этанола и ряда органических серосодержащих соединений (1-2 кг /СМТ серосодержащих веществ), 1-2 кг скипидара и неорганических азотных соединений. Грязный конденсат содержит, кроме того, кетоны, терпены, фенолы, смоляная и жирная кислоты, а также различные растворенные газы.

Около 1 м3 конденсата на тонну целлюлозы имеет ХПК 10-20 кг/м3.Уровень ХПК конденсата лиственных пород выше, чем хвойных. Данный конденсат очищают в отгоночной колонке, где эффективность удаления большинства соединений составляет более 90 % в зависимости от рН. Отгоночная система удаляет дурнопахнущие газы и соединения, способствующие увеличению ХПК. После очистки конденсат имеет ХПК 1-1,5 кг/м3. Обычно в отгоночную колонку поступает около 0,2 тонн пара/тонну конденсата. Методы энергосбережения позволяют снизить расход пара с 0,2 т пара/т конденсата вплоть до 0,02-0,04 т пара/т конденсата. Отогнанные газы либо сжигаются в специальной печи с последующей очисткой от SO2, либо подаются в известверегенерационную печь.

Около 7-9 м3 слабых конденсатов образуются с ХПК в диапазоне от 0,5 до 2 кг/м3, содержащие в общей сложности около 8-12 кг ХПК/т целлюлозы. Данный конденсат не содержит металлы и поэтому применяется для промывки в процессе отбеливания. Кроме того, данный конденсат может применяться повторно в качестве скрубберной жидкости в известерегенерационной печи или белого щелока в подпиточной воде. Это означает, что некоторые продукты конденсации используются в замкнутой системе и не поступают в окружающую среду. Другие конденсаты используются в открытых частях, например, отбеливании и в конечном итоге поступают в сточные воды вместе с теми конденсатами, которые не используются повторно. ХПК конденсатов составляет около 4-8 кг ХПК/т целлюлозы, что поддается легкому биологическому разложению.

В качестве альтернативы, умеренно загрязненный конденсат может быть отогнан в систему, связанную с испарительными установками. В связи с чем очистка осуществляется без какого-либо существенного дополнительного использования энергии. Таким образом, величина ХПК для любого повторного использования снижается до 5 кг/т, т.е. примерно на 50% по сравнению с очисткой наиболее загрязненных конденсатов.

Потери на различных стадиях технологического процесса

Потери волокон и черного щелока происходят на стадиях выщелачивания, сортирования и промывки. Также потери наблюдаются при выпаривании и проливах из емкостей. Потери белого щелока, слабого щелока, извести и т.д. происходят во время подщелачивания. Большинство потерь могут быть собраны и использованы, если используются соответствующие буферные резервуары и процедуры. Потери механических компонентов, таких как насосы, предотвращаются путем выбора правильных уплотнений.

Наличие утечек органических веществ, как правило, от 2 до 10 кг/т целлюлозы. Низкий показатель достигается с помощью достаточно больших буферных резервуаров и надлежащих процедур контроля.

Осадок черного щелока (потери при промывке) от обработки небеленой целлюлозы

Эффективность промывки целлюлозы зависит от степени восстановления максимального количества варочных химикатов и растворенных органических веществ. С помощью прессования после промывки количество воды может быть уменьшено с 6-10 м3/т целлюлозы до 2-3 м3/т, тем самым увеличивая количество химических веществ и загрязняющих веществ, поступающих в содорегенерационный котел. Промывка не дает 100% эффективность, так определенное количество химических веществ и загрязняющих веществ переносится вместе с целлюлозой на стадию отбеливания, на которой применяются отбеливающие вещества и образуются сточные воды.

Потери при промывке в настоящее время составляют 5-10 кг ХПК/т древесины хвойных пород и 7-12 кг ХПК/т для древесины лиственных пород.

Загрязнение при отбеливании

Процесс отбеливания является наиболее важным этапом сброса загрязняющих веществ в сточные воды. Белильный цех может быть полностью или частично закрыт, что приводит к существенному сокращению сбросов органических веществ, питательных веществ и металлов. Средний объем сточных вод, образующихся в белильном цехе, составляет 20-40 м3 воды на 1 тонну целлюлозы. Частичное замыкание процесса отбеливания в настоящее время достигается как при ECF отбеливании, так и при TCF отбеливании. По сравнению с открытыми белильными цехами наблюдается снижение величины ХПК на 25-50 % и уменьшение объема сточных вод вплоть до 5-10 м3/т целлюлозы.

Объем сточных вод зависит от ряда факторов: степени делигнификации, потерь при промывке, выбранной последовательности стадий отбеливания, применяемых отбеливающих веществ, породы древесины, требуемой яркости беленой целлюлозы степени замкнуточти процесса отбеливания.

В таблице 4 отражены примеры взаимосвязи между породой древесины, методом и степенью делигнификации и уровнем ХПК сточных вод.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница