книги / Технологические расчеты по получению различных видов целлюлозы

Доля органических веществ в сухом остатке щелока:

доля минеральных веществ:

100 – 67,2 = 32,8 %.

Потери щелока с перебросом в конденсатор при выдувке могутбытьприняты1,5 % отколичестважидкости [5], чтосоставит

4339,9 · 0,015 = 65,1 дм3.

Потери растворенных веществ с перебросом

65,1 · 0,375 = 24,4 кг,

в том числе: органических веществ

Z8.10 = 24,4 · 67,2 : 100 = 16,4 кг,

минеральных веществ

N8.10 = 24,4 · 32,8 : 100 = 8,0 кг,

или в единицах Na2O

8,0 : 1,332 = 6,0 кг.

Количество веществ в верхней части выдувного резервуара, за вычетом переброса щелока (кг/т):

41

Общее количество жидкости, остающееся в выдувном резервуаре по окончании выдувки (включая воду и растворенные в ней органические и минеральные вещества):

X8.9 + Y8.9 + Z8.9 + N8.9 = 4274,8 + 1078,0 + 525,1 = 5877,9 кг.

Сводный материальный баланс варки и выдувки приведен

втабл. 2.6.

Внижней части выдувного резервуара волокнистая суспензия разбавляется оборотным черным щелоком до концентрации (массовой доли) волокна 4,0 % (см. табл. 2.1) и перекачивается в промывной отдел. Общее количество жидкости, уходящей с этой суспензией,

880,0(100 − 4,0) = 21120 кг. 4,0

Необходимо черного оборотного щелока для разбавления волокнистой суспензии 21 120 – 5877,9 = 15 242,1 кг.

42

Количество целлюлозы в оборотном щелоке невелико (менее 0,05 % от общего количества целлюлозы в выдувном резервуаре), на данном этапе расчета этим количеством можно пренебречь. При принятой плотности оборотного черного щелока 1,09 кг/дм3 (см. табл. 2.1) массовая доля растворенных в нем веществ равна 0,167 (16,7 %, см. табл. П9 приложения), поэтому с оборотным щелоком в выдувной резервуар поступает растворенных органическихи минеральныхвеществ(на 1 тв.с. целлюлозыповарке)

Z0.9 + N0.9 = 15242,1 · 0,167 = 2545,4 кг,

воды

Y0.9 = 15242,1 – 2545,4 = 12696,7 кг.

Всего из выдувного резервуара направляется в промывной отдел:

– целлюлозы

Х9.0 = 880,0 кг;

– воды

Y9.0 = Y8.9 + Y0.9 = 4274,8 + 12696,7 = 16971,5 кг;

– растворенных органических и минеральных веществ

Z 8.9 + N8.9 + Z 0.9 + N 0.9 = 1078,0 + 525,1 + 2545,4 = 4148,5 кг.

Сводный материальный баланс варочного цеха отражен на рис. 2.4.

Пользуясь схемой, легко проверить расчет баланса. Общее количество веществ, загружаемых в варочный ко-

тел (на 1 т целлюлозы):

179,6 + 1833,0 + 987,0 + 468,3 + 2864,0 + 272,1 + 1487,0 = 8091,0 кг;

такое же количество веществ покидает котел:

32,1 + 220,2 + 880,0 + 1627,5 + 5011,7 + 33,8 + 285,7 = 8091,0 кг.

43

В выдувной резервуар поступает веществ

880,0 + 1627,5 + 5011,7 + 2545,4 + 12 696,7 = 22 761,3 кг;

такое же количество веществ покидает выдувной резервуар: 24,4 + 736,9 + 880,0 + 4148,5 + 16971,5 = 22 761,3 кг.

В варочный цех поступает веществ

179,6 + 1833,0 + 987,0 + 468,3 + 2864,0 + 2817,5 + 14 183,7 = 23 333,1 кг;

такое же количество веществ покидает варочный цех:

32,1 + 220,2 + 880,0 + 4148,5 + 16971,5 + 58,2 + 1022,6 = 23 333,1 кг.

Рис. 2.4. Сводный материальный баланс варочного цеха, кг/т, целлюлозы (первое число – твердые вещества, Х;

второе – растворенные и летучие вещества, Z + N; третье – вода и водяной пар); номера позиций те же, что на рис. 2.3

44

3. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС НЕПРЕРЫВНОЙ ВАРКИ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Приведем пример расчета материального баланса варки целлюлозы марки НС-1 в варочной установке непрерывного действия типа «Камюр» с зоной двухступенчатой диффузионной промывки производительностью 850 т в сутки воздушносухой целлюлозы (рис. 3.1). Упрощенная схема варочной установки приведена на рис. 3.2, исходные данные для расчета – в табл. 3.1 [5–7].

Для удобства расчета рабочий процесс разделен на стадии:

–пропарка щепы в пропарочной цистерне;

–загрузка щепы и варочного щелока в котел;

–варка целлюлозы в варочной зоне;

–отбор крепкого черного щелока из котла;

–противоточная промывка и выдувка массы. В расчетах приняты следующие обозначения:

X – количество твердых веществ (древесины, целлюлозы)

впотоке, т абсолютного сухого вещества на 1 т воздушно-сухой (0,88 т а.с.) целлюлозы:

Y – количество жидкости (воды) в потоке, т/т;

Z – количество растворенных органических веществ, т/т; N – количество содопродуктов в пересчете на Na2O, т/т; R – общее количество растворенных веществ, кг/т;

с – концентрация (массовая доля) вещества.

На рис. 3.3 изображена расчетная технологическая схема цеха. Варочный котел для наглядности «расчленен» на узлы. Каждому узлу присвоен номер (из одного числа), который далее используется для обозначения (идентификации) материальных потоков в виде индексов из двух чисел, разделенных точкой. Первое из этих чисел является номером устройства, из которого выходит поток, второе – номером устройства, в который входит поток. Цифра 0 присвоена устройствам за пределами схемы.

45

48

Wабс = 100 35 : (100 − 35) = 53,8 %.

Так как Wабс > 30 %, содержание абсолютно сухой древесины в 1 м3 плотной древесины может быть принято равным базисной плотности A30, т.е. 425 кг/м3.

Расчеты ведутся на 1 т воздушно-сухой целлюлозы по варке с влажностью 12 % (коэффициент сухости 0,88).

Для получения 1 т воздушно-сухой (880 кг а.с.) целлюлозы

свыходом48 % необходимозагрузитьабсолютносухойдревесины

Х0,1 = 880 : 0,48 = 1833 кг;

сэтой древесиной поступит воды в виде влаги

для нагревания древесины от 10 до 120 оС необходимо тепла

1833 · 1,34 (120 – 10) + 987 · 4,19 (120 – 10) = 725 092 кДж,

где 1,34 и 4,19 – соответственно теплоемкости древесины и воды, кДж/(кг·°С).

Для пропаривания щепы при температуре 120 °С используют пар из верхнего расширительного циклона. Количество образующегося при этом конденсата (с учетом потерь тепла поверхностью пропарочной цистерны, долю которых можно принять равной 3,5 %) составит

(2734 кДж/кг – теплосодержание пара при температуре 140 °С, см. табл. П1 приложения).

Количество водяного пара, поступающего в пропарочную цистерну из верхнего расширительного циклона, обычно бывает больше, чем требуется для пропаривания щепы. Избыточное количество водяного пара вместе с парами скипидара и вытеснен-

50