Каустизация зеленого щелока. Теория процесса к-ции.Факторы, влияющ. На равновесную степень кауст.

Целью процесса каустизации является получение чистого, горячего белого щелока, содержащего минимум неактивных для варочного процесса реагентов. Количество белого щелока зависит от расхода активной (эффективной) щелочи и составляет примерно 3…4 м³/т целлюлозы, а производительность отдела каустизации зависит также от производительности варочного цеха и может достигать 8000…10000 м³/сутки.

Зеленый щелок, получаемый при растворении плава, имеет следующий состав:

Теория к.

Главным компонентом з щ является неактивный при сфа варке карбонат натрия, который в процессе к превращают в гидроксид натрия. В процесс к имеют место две последовательные реакции: гашения и к. Обе эти реакции протекают в твердой фазе гетерогенной смеси зеленого щелока и извести.

При смешении зеленого щелока с оксидом кальция, СаО гасится водой и образует Са(ОН)₂. Гидроксид кальция взаимодействует с карбонатом натрия с образованием гидроксида натрия и карбоната кальция.

Р-ция гашения оксида кальция является экзотермич реакцией:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + 65 кдж/моль

Степень к, а, следовательно, концентрация гидроксида натрия в белом щелоке, могут варьироваться только в пределах, ограниченных составом зеленого щелока. Расход извести на каустизацию вычисляют по соотношению молекулярных масс в соответствии с уравнением реакции к

Гидроксид Са и карбонат Са малорастворимые соед-я и участвуют в р-ции как твердые в-ва. Равновесие реакции достигается, когда в смеси еще присутствуют реагирующие вещества. Концентрация общей титруемой щелочи будет определять равновесный состав. При увеличении конц-ции общей щелочи равновесие р-ции будет сдвигаться в сторону образования исходных продуктов. В разбавленном растворе равновесие будет сдвигаться в сторону образования продуктов реакции, что приводит к увеличению эффективности каустизации, но приводит к получению слабого белого щелока. На практике используют зеленый щелок с концентрацией общей щелочи 110…120 г/л. что позволяет получить белый щелок с концентрацией активной щелочи порядка 100 г/л. Для белого щелока с концентрацией общей щелочи 125…130 г/л эффективность каустизации составляет 80…82 %.

С увеличением сульфидности степень каустизации при одной и той же концентрации общей щелочи, снижается.

Реакция каустизации протекает между твердыми и растворенными веществами и зависит от скорости диффузии реагирующих частиц. Это медленная реакция, требующая 1.0…1.5 часов для завершения с получением белого щелока с требуемыми показателями. Если продолжительность реакции будет меньше, то будет оставаться избыток непрореагировавшего гидроксида кальция, который будет находиться в известковом шламе, что приведет к ухудшению фильтруемости или обезвоживания последнего.

Качество извести определяется содержанием в ней активного СаО (не менее 75…80%) и содержанием примесей. Содержание оксида магния не должно превышать 2 %, так как оксид магния не каустизирует раствор соды, и снижает степень каустизации.

При снижении температуры ниже оптимума (93…100⁰С) реакция каустизации замедляется. Подогревается реакционная смесь в зависимости от свойств извести. Хорошо гасящаяся известь развивает высокую температуру за счет тепла экзотермической реакции и требует меньшего расхода пара для поддержания оптимальной температуры каустизации.

Химическое равновесие определяется соотношением гидроксида и карбоната натрия и выражается как эффективность или степень каустизации.

СЕ = NaOH/(NaOH + Na₂CO₃)

Расход извести на каустизацию вычисляют по соотношению молекулярных масс в соответствии с уравнением реакции каустизации.

ММ Na₂CO₃ = 106

ММ CaO = 56

На 1 кг соды требуется 56/106 = 0.528 кг СаО

Баланс щелочи и серы на заводе и степень восстановления в СРК определяют количество сульфида в соотношении к общей щелочи. Соотношение сульфида натрия и гидроксида натрия может изменяться при изменении степени каустизации.