Непрерывная рекуперация кислот

Непрерывная рекуперация кислотной смеси, адсорбированной нитратами целлюлозы, осуществляется в аппарате НУОК. При этом способе отсутствует механический отжим нитратов целлюлозы. Отделение кислоты от нитратов целлюлозы осуществляется вытеснением более слабыми кислотами и затем водой на конвейере аппарата НУОК. Технологическая схема непрерывной рекуперации, совмещенной с фазой нитрации, приведена на рис. 13.

После завершения нитрации в зоне проточно-оросительной нитрации аппарата НУОК нитраты целлюлозы поступают в зону рекуперации. Зона рекуперации имеет четыре секции орошения. При вращении конвейера нитраты целлюлозы, располагающиеся на его ложном дне, проходят последовательно каждую секцию, где орошаются кислотными смесями убывающей концентрации и в конце – водой, т.е. при прохождении секции 1 орошаются кислотами, вытесненными из секции 2 (с массовой долей 65 – 75 %), при прохождении 2-й секции – вытесненными в секции 3 (с массовой долей 50-60 %), при прохождении секции 3 – вытесненными в 4-й секции (с массовой долей 30 – 40 %), а в секции 4 орошаются водой. В результате вода насыщается кислотами, и полученная смесь движется в противоток движению нитратов целлюлозы и выходит из первой секции в виде кислотной смеси достаточно высокой концентрации. Эта смесь делится на две фракции, вытесняемая впервой половине секции 1 имеет массовую долю 65 – 75 % (первая фракция), во второй половине – 60 –70 % (вторая фракция). Указанные фракции поступают на фазу приготовления рабочей кислотной смеси (вторая может направляться на рекуперацию). Поэтому фаза приготовления рабочей кислотной смеси, работающая совместно с непрерывной фазой рекуперации кислот (аппаратом НУОК), имеет дополнительные хранилища (емкости) для фракций 1 и 2, а также дополнительный мерник для дозирования фракций в смесители кислот.

Орошающие кислотные смеси на орошение поступают самотеком из напорных баков 6 (рис. 13), охлаждаясь при этом в теплообменниках 7. Это вызвано тем, что повышение температуры кислот при многоступенчатом вытеснении отработанной кислотной смеси в результате теплового эффекта смешения кислот отрицательно влияет на физико-химические показатели нитратов целлюлозы. В напорные баки 6 стекающая из предыдущих секций кислотная смесь подается насосами 11.

В зоне выгрузки нитраты целлюлозы выгружаются в поддон и смываются водой в мутильник 12, откуда водная суспензия нитратов целлюлозы подается на фазу стабилизации. Кислотность полученных нитратов целлюлоз должна быть не более 8 %.

Таблица 8 – Технологический режим рекуперации кислот на аппарате НУОК

В отличие от нитратов целлюлозы, отжатых на центрифуге, содержащих 1,0 – 1,2 т адсорбированных кислот на 1 т нитратов целлюлозы, при естественном стоке на аппарате НУОК они удерживают 4 –12 т адсорбированных кислот на 1 т нитратов целлюлозы, а содержание азотной кислоты в отработанной кислотной смеси и в адсорбированных кислотах одинаково (при отжатии на центрифуге по опытным данным в адсорбированных кислотах азотной кислоты на 30 % больше, чем отработанной кислотной смеси).

Массовая доля кислот (общая для H₂SO₄+HNO₃) по ступеням рекуперации рассчитывается по следующим уравнениям:

- адсорбированных кислот

- орошающих кислот

- вытесненных кислот

- адсорбированных кислот после рекуперации (четвертой секции)

где А=4асρ; а – коэффициент, значение которого зависит от соотношения HNO₃ : H₂SO₄; ρ – плотность отработанной кислотной смеси, т/м³; С – общая массовая доля кислот (H₂SO₄+ HNO₃), %; n – количество ступней вытеснения; N – порядковый номер ступени вытеснения от начала процесса.

Коэффициент вытеснения k выбирается в зависимости от вида нитрата целлюлозы и марки целлюлозы:

– для пироксилина №1 и марок целлюлозы ХЦ – k=0,8–0,9; ЦА – k=0,7–0,8; РБ – k=0,5–0,6;

– для пироксилина №2, коллоксилина марки Н и марок целлюлозы ХЦ – k=0,75–0,85; ЦА – k=0,65–0,75; РБ – k=0,45 – 0,60.

Достоинствами непрерывной рекуперации на аппарате НУОК являются:

– высокая производительность;

– низкие трудозатраты;

– более высокая безопасность.

Недостатки такой рекуперации:

– громоздкое и металлоемкое оборудование;

– трудности при получении высокоазотного пироксилина с устойчивым содержанием азота.