книги / Технологические расчеты по получению различных видов целлюлозы

ным из щепы воздухом направляют в терпентинный конденсатор. В питательную камеру питателя высокого давления и в зону загрузки варочного котла поступает:

древесины (за вычетом скипидара)

Х1.2 = Х0.1 – 4 = 1833 – 4 = 1829 кг;

воды (с учетом конденсата)

Y1.2 = Y0.1 + 336 = 987 + 336 = 1323 кг.

Загрузка щепы и варочного щелока в котел

Общее количество жидкости, загружаемой в котел (при жидкостном модуле 3):

Х1.2 · 3 = 1829 · 3 =5487 кг;

за вычетом влаги древесины и конденсата пара получаем необходимое количество варочного раствора

5487 – 987 – 336 = 4164 кг,

в том числе белого щелока (при расходе активной щелочи 15 % и концентрации 0,11 кг/дм3)

1829 0,15 = 2494 дм3.

0,11

Расходактивнойщелочина1 тцеллюлозы(вединицахNa2O) 1829 · 0,15 = 274,4 кг.

Расчет состава белого щелока приведен в табл. 3.2. Степень активности белого щелока:

общее количество содопродуктов, поступающих на 1 т целлюлозы с белым щелоком, в единицах Na2O

51

274,4 : 0,896 = 306,2 кг;

коэффициент пересчета количества содопродуктов из единиц Na2O в собственные единицы

163,5 : 122,7 = 1,332;

количество содопродуктов, поступающих в котел с белым щелоком на 1 т целлюлозы, в собственных единицах

N0.2 = 306,2 · 1,332 = 407,8 кг.

Наличие в белом щелоке других минеральных веществ, кромеприведенныхвтабл. 3.2, можнонеприниматьвовнимание.

Таблица 3 . 2

Расчет состава белого щелока (в фигурных скобках – молекулярные массы компонентов)

П р и м е ч а н и е: величины 0,25; 0,88 и 0,95 – степень сульфидности, каустизации и восстановления соответственно (см. табл. 3.1)

Плотность белого щелока при концентрации Na2O 122,7 г/дм3 должнабытьопределенаинтерполяцией:

1,152 + 122,7 − 121,0 (1,162 − 1,152) = 1,155 кг/дм3. 129,5 − 121,0

52

Масса загружаемого белого щелока

2494 · 1,155 = 2880 кг,

в том числе воды (за вычетом количества содопродуктов N0.2)

Y0.2 = 2880 – 407,8 = 2472,2 кг.

Количество используемого черного щелока

4164 – 2880 = 1284 кг,

что составляет

1284 100 = 30,8 %

4164

от общего количества щелоков.

Примем, что черный щелок, подаваемый в котел вместе

сбелым щелоком, имеет концентрацию сухих веществ 18 %

ичто сухой остаток в нем состоит на 70 % из органических и на 30 % из минеральных веществ [5, с. 373]. На самом деле концентрация черного щелока может оказаться иной, но выяснится это только в результате последующих расчетов. Если разница между принятой и расчетной концентрациями получится существенной, придется повторить вычисления, начиная с места, помеченного знаком «►» (такой способ расчетов называется итеративным, а повторные вычисления – итерациями).

►Общее количество сухих веществ, поступающих в котел с черным щелоком,

R7.2 = 1284 · 0,18 = 231,1 кг,

в том числе органических веществ

Z7.2 = 231,1 · 0,70 = 161,8 кг;

минеральных веществ в собственных единицах

N7.2 = 231,1 · 0,30 = 69,3 кг;

53

минеральных веществ в единицах Na2O (принимая тот же коэффициент пересчета, что и для белого щелока)

69,3 : 1,332 = 52,0 кг;

количество воды в черном щелоке

Y7.2 = 1284 – 231,1 = 1052,9 кг.

В табл. 3.3 подсчитано общее количество веществ, поступающих в котел при загрузке щепы и закачке щелока.

Х2.3 = 880 кг на 1 т в.с. целлюлозы. В раствор при этом переходит

Х1.2 – Х2.3 = 1829,0 – 880,0 = 949,0 кг

органических веществ, их общее количество в растворе к концу варки составляет

Z7.2 + 949,0 = 161,8 + 949,0 = 1110,8 кг,

а общее количество растворенных (органических и минеральных) веществ –

R3.4 = Z7.2 + N0.2 + N7.2 =1110,8 + 407,8 + 69,3 =1587,9 кг.

54

Концентрация сухих веществ в щелоке

доля всего Na2O в сухом остатке (см. табл. 3.3) –

358,2 : 1587,9 = 0,2256.

Отбор крепкого черного щелока

При принятой эффективности промывки 0,98 из котла удаляется со щелоком, отбираемым в расширительные циклоны,

R4.6 = R3.4 · 0,98 = 1587,9 · 0,98 = 1556,1 кг

сухих веществ, из которых R7.2 = 231,1 кг возвращается на варку. Летучие органические вещества (скипидар, метанол, метилсернистые соединения и др.), общее количество которых можно принять примерно Z7.8 = 20 кг/т целлюлозы [5, с. 178], уходят с парами самовскипания из нижнего расширительного циклона в терпентинный конденсатор, а остальные растворенные вещества в количестве

R7.0 = R4.6 – R7.2 – Z7.8 = 1556,1 – 231,1 – 20,0 = 1305,0 кг

направляются со щелоком на регенерацию. Потери сухих веществ при окончательной промывке в диффузоре составляют

R9.10 = R3.4 – R4.6 = 1587,9 – 1556,1 = 31,8 кг.

При концентрации сухих веществ в черном щелоке, отбираемом из котла в верхний расширительный циклон, с4.6 = 18 % (см. табл. 3.1), общее количество щелока составит

55

в том числе воды

Y4.6 = 8645,0 – 1556,1 = 7088,9 кг.

Чтобы вытеснить такое количество жидкости, в зону отбора крепкого щелока должно быть подано из промывной зоны такое же количество более слабого щелока. При средней концентрации растворенных веществ в этом щелоке с5.4 = 10 % [5, с. 176] с ним поступит сухих веществ

Взону промывки должно перейти сухих веществ

R4.5 = R5.4 + R9.10 = 787,6 + 31,8 = 819,4 кг.

Впервый (верхний) расширительный циклон отбирается из котла черный щелок с температурой 170 °С. В циклоне под-

держивается избыточное (манометрическое) давление Ризб около

0,26 МПа.

Всправочных таблицах обычно приводят свойства водя-

ного пара при абсолютном давлении Рабс, тогда как в технологических регламентах производства принято указывать избыточ-

ное давление Ризб. Абсолютное и избыточное давления, МПа, связаны соотношением Рабс = Ризб + 0,101.

Вданном случае

Рабс = 0,26 + 0,101 = 0,361 МПа.

За счет самоиспарения температура щелока снижается до 140 °С (из практики), и образуется пар с такой же температурой в количестве

56

= (7088,9 4,19 + 1556,1 1,34) (170 − 140) = 4448,8 кг, 2144

здесь qY и qR – теплоемкость воды и растворенных веществ соответственно, кДж/(кг·°С); j – скрытая теплота парообразования, кДж/кг, при давлении Рабс = 0,361 МПа (см. табл. П1 приложения). Весь пар направляют в пропарочную цистерну. Часть этого пара (336 кг, см. пункт «Пропарка щепы») конденсируется и возвращается в котел со щепой, остальное количество

Y1.8 = 444,8 – 336,0 = 108,8 кг

уходит в терпентинный конденсатор.

Во второй (нижний) расширительный циклон перетекает с черным щелоком воды

Y6.7 = Y4.6 – Y6.1 = 7088,9 – 444,8 = 6644,1 кг и растворенных сухих веществ

R6.7 = R4.6 = 1556,1 кг.

Избыточное давление в нижнем циклоне падает до 0,02 МПа,

абсолютное – до Рабс = 0,02 + 0,101 = 0,121 МПа.

Этому давлению соответствует температура 105 °С и теплота парообразования j = 2244 кДж/кг (см. табл. П.1 приложения). Количество водяного пара, уходящего в терпентинный конденсатор изнижнегоциклона, составляет

57

С учетом Z7.8 = 20 кг летучих веществ, удаленных в терпентинный конденсатор, концентрация щелока становится равной

Часть этого щелока в количестве 1284 кг используют для варки (см. табл. 3.3), остальной щелок откачивают на регенерацию. Ранее концентрация этого щелока была принята равной 18 % (пункт «Загрузка щепы и варочного щелока в котел»), что значительно меньше только что полученной уточненной концентрации, поэтому необходимо провести итерации – повторить вычисления от точки ►, приняв концентрацию используемого на варку черного щелока с7.2 = 19,9 %.

Первая итерация

Общее количество сухих веществ, поступающих в котел с черным щелоком,

R7.2 = 1284 · 0,199 = 255,5 кг,

в том числе органических веществ

Z7.2 = 255,5 · 0,70 = 178,8 кг;

минеральных веществ в собственных единицах

N7.2 = 255,5 · 0,30 = 76,7 кг;

минеральных веществ в единицах Na2O 76,7 : 1,332 = 57,6 кг;

количество воды в черном щелоке

Y7.2 = 1284,0 – 255,5 =1028,5 кг.

Баланс загрузки – в табл. 3.4.

В зоне варки в раствор переходит

Х1.2 – Х2.3 = 1829,0 – 880 = 949,0 кг

58

органических веществ, их общее количество в растворе к концу варки

Z7.2 + 949,0 = 178,8 + 949,0 =1127,8 кг.

Общее количество сухих веществ, содержащихся в щело-

Из котла удаляется в расширительные циклоны

R4.6 = 1612,3 · 0,98 =1580,0 кг

сухихвеществ, изкоторыхR7.2 = 255,5 кгвозвращаетсянаварку, а

R7.0 = R4.6 – R7.2 – Z7.8 = 1580,0 – 255,5 = 1304,5 кг

направляется со щелоком на регенерацию. Потери сухих веществ при окончательной промывке в диффузоре составляют

59

R9.10 = R3.4 – R4.6 = 1612,3 – 1580,0 = 32,3 кг;

общее количество отбираемого черного щелока

1580 100 = 8777,8 кг;

18

в том числе воды

Y4.6 = 8777,8 – 1580,0 = 7197,8 кг;

со слабым щелоком поступает сухих веществ

в щелоке остается воды

Y7.2+7.0 = 6746,2 – 473,9 = 6272,3 кг

60