книги / Технологические расчеты по получению различных видов целлюлозы

880 : 0,48 = 1833 кг.

Удельный расход древесины составит 1833 : 430 = 4,26 пл. м3 на1 твоздушно-сухойцеллюлозы.

С древесиной в котел поступит воды

1833 · 40 : 60 = 1222 кг.

На 1 м3 котла поступит воды со щепой

163,4 · 40 : 60 = 109 дм3.

Объем белых и черных щелоков, заливаемых на 1 м3 котла, будет равен 550 – 109 = 441 дм3, или 44,1 % от объема котла.

На 1 т воздушно-сухой целлюлозы будет залито щелоков

Расход активной щелочи в единицах Na2O на 1 т целлюлозы должен составить 1833 · 0,155 = 284 кг.

Объем заливаемых белых щелоков:

284 : 100 = 2,84 м3, или 2840 дм3,

что составит 28404950 100 = 57,5 % от общего количества щелоков.

Объем черных щелоков (по разности): 4950 – 2840 = 2110 дм3,

или 21104950 100 = 42,5 % от общего количества.

Для расчета состава белых щелоков примем следующие соотношения: степень сульфидности – 0,25; степень каустизации – 0,88; степень восстановления – 0,92. Соответствующий этим соотношениям состав белого щелока приведен в табл. 1.1.

81

Таблица 1 . 1

Состав белого щелока

Степень активности щелока: 110,0 : 112,4 = 0,89. Следовательно, всейNa2O поступитвкотелсбелымщелоком

284 : 0,89 = 315,0 кг.

Коэффициент пересчета единиц Na2O в собственные единицы натриевых соединений равен 150,7 : 112,4 = 1,34.

Тогда количество минеральных солей, поступающих в котел с белым щелоком, составит 315 · 1,34 = 423 кг.

Наличие в белом щелоке других минеральных солей, кроме Na2S, Na2CO3 и Na2SO4, можно не принимать во внимание.

С черным щелоком плотностью 1,09 (при 15 °С) поступит в котелсухихвеществ(см. табл. П9 приложения): 2110 · 0,183 = 386 кг.

Примем, что сухой остаток черного щелока состоит из 70 % органических веществ и 30 % минеральных. Вводим с черным щелоком: органических веществ 386 · 0,70 = 270 кг; минеральных веществ 386 · 0,30 = 116 кг. Содержание щелочи в минеральной части черного щелока принимаем таким же, как и для белого; таким образом, в черном щелоке будет содержаться всей Na2O

116 : 1,34 = 87 кг.

82

В табл. 1.2 подсчитано общее количество веществ, поступающих в котел при загрузке щепы и закачке щелока на 1 т воз- душно-сухой целлюлозы.

Таблица 1 . 2

Общее количество веществ, поступающих в котел при загрузке щепы и закачке щелока

Заварка. Во время терпентинной сдувки, по имеющимся производственным данным, выделяется около 90 кг пара на 1 т абсолютно сухой древесины. В пересчете на 1 т воздушно-сухой целлюлозы в нашем случае это составит

90 ·1,853 = 167 кг.

Выход летучих продуктов, уходящих из котла со сдувками, можно принять на 1 т воздушно-сухой целлюлозы из сосны, кг:

Переброс щелока, увлекаемого из котла со сдувками, примем около 1 % от объема жидкости в котле: 6172 · 0,01 = 62 дм3.

Для подсчета количества органических веществ, уходящих с этим щелоком, определим среднюю концентрацию их в растворе за время заварки.

83

Согласно намеченной кривой выхода (см. рис. 1.1), к моменту достижения конечной температуры выход составляет 63 % от древесины, или, иными словами, в раствор переходит 37 % веществ древесины. На 1 т воздушно-сухойцеллюлозыэто составит

1833 · 0,37 = 678 кг.

За вычетом 20 кг летучих продуктов, ушедших со сдувками, в растворе остается органических веществ 678 – 20 = 658 кг. Вместе с органическими веществами черного щелока, залитого в котел, к концу заварки в растворе будет органических веществ

658 + 270 = 928 кг.

Среднеарифметическое количество растворенных органических веществ в котле за время заварки

(270 + 928) : 2 = 599 кг.

Жидкости к концу заварки остается в котле

6172 – (167 + 62) = 5943 дм3.

Среднеарифметическоеколичествожидкостизавремязаварки

(6172 + 5943) : 2 = 6058 дм3.

Средняя концентрация органических веществ в растворе

599 : 5943 = 0,101 кг/дм3.

Уходит органических веществ с перебросом щелока

0,101 · 62 = 6 кг.

Средняя концентрация минеральных веществ в щелоке за время заварки

539 : 5943 = 0,091 кг/дм3.

Уходит минеральных веществ с перебросом щелока

0,091 · 62 = 6 кг,

84

в том числе всей Na2O

6: 1,34 = 4 кг.

Втабл. 1.3 приведен итоговый материальный баланс заварки (на 1 т воздушно-сухой целлюлозы).

Варка. В период стоянки на конечной температуре происходит дальнейшее растворение древесины до достижения выхода 50 % (см. рис. 1.1), т.е. за период варки растворяется

63 – 50 = 13 % веществ древесины, или 1833 · 0,13 = 238 кг ор-

ганических веществ. Таким образом, к концу варки в котле будет находиться, кг:

85

Конечная сдувка. Считаем, что вскипание в котле начнется тотчас после открытия сдувочного вентиля и что параллельно снижению давления с 0,75 до 0,5 МПа (см. рис. 1.1) будетпроисходитьснижениетеплотыжидкостис729 до668 кДж/кг (см. табл. П1 приложения). За счет охлаждения жидкости в котле выделится тепла

5943 (729 – 668) = 353 700 кДж.

Крометого, за счет охлаждения от 172 до158 °С(см. рис. 1.1) целлюлозы и растворенных органических и минеральных веществ, теплоемкость которых можно принять одинаковой и равной 1,34 кДж/(кг·°С), выделитсядополнительноеколичествотепла

(917 + 1160 + 533) · 1,34 (172 – 158) = 49 800 кДж.

Всего выделяется тепла во время спуска давления

353 700 + 49 800 = 403 500 кДж.

Среднее давление за время конечной сдувки:

0,75 + 0,5 = 0,625 МПа. 2

Этомудавлениюпотаблицамнасыщенногопара(см. табл. П1 приложения) отвечает теплота парообразования 2065 кДж/кг. Следовательно, образуется пара

403 500 : 2065 = 200 кг.

Во время спуска давления выход целлюлозы понижается с 50 до 48 % (см. рис. 1.1), т.е. растворяется дополнительно 2 % веществ древесины, или

1833 · 0,02 = 37 кг.

Переброс щелока со сдувочными парами примем около 2 % от объема жидкости, или 5943 · 0,02 = 119 дм3.

Подсчитаем количество растворенных веществ, уходящих с переброшенным щелоком, по их средним концентраци-

86

ям. Количество жидкости в котле к концу спуска давления

5943 – (200 + 119) = 5624 дм3.

Среднее количество жидкости за время конечной сдувки

5943 + 5624 = 5784 дм3.

2

Количество органическихвеществв растворек концу сдувки

1160 + 37 = 1197 кг.

Среднее количество органических растворенных веществ:

1160 +1197 =1178 кг.

2

Средняя их концентрация 1178 : 5784 = 0,204 кг/дм3. Количество органических веществ, уходящее из котла с пе-

ребросом щелока, 0,204 · 119 = 24 кг.

Средняя концентрация минеральных веществ в щелоке за время конечной сдувки 533 : 5784 = 0,092 кг/дм3.

Количество минеральных веществ с переброшенным ще-

локом 0,092 · 119 = 11 кг. Из них всей Na2O 11 : 1,34 = 8 кг.

Материальный балансконечнойсдувкиприведенвтабл. 1.4. Выдувка. При выдувке давление падает от 0,5 МПа до нуля, чему соответствует падение теплоты жидкости с 668 до 415 кДж/кг

ипадениетемпературысо158 до100 оС. Теплавыделится: жидкостью:

5624 (668 – 415) = 1 421 000 кДж,

целлюлозой и сухим остатком щелока:

(880 + 1173 + 522) ·1,34 (158 – 100) = 200 200 кДж. Всего 1 421 000 + 200 200 = 1 621 200 кДж.

Среднее давление при выдувке 0,5 + 0 = 0,25 МПа, кото- 2

рому отвечает теплота испарения 2155 кДж/кг.

87

Таблица 1 . 4 Материальный баланс конечной сдувки

Пара образуется 1 621 200 : 2155 = 752 кг.

Таким образом, при выдувке из котла уходит (на 1 т воздуш-

Концентрация сухого вещества в щелоке:

1173 + 522 1000 = 348 г/дм3, 4872

что по таблице (см. табл. П9 приложения) отвечает плотности 1,16 г/см3 (при 15 °С). Содержание органических веществ в сухом остатке щелока:

88

содержание минеральных веществ:

Примем, что потери щелока с перебросом в конденсатор при выдувке составляют 1,5 %, или 4872 · 0,015 = 72 дм3.

С ним будет потеряно сухого остатка 72 · 0,348 = 25 кг, из которых органических веществ 25 · 0,693 = 17 кг и минеральных 25 · 0,307 = 8 кг. В том числе теряется всей Na2O 8 : 1,34 = 6 кг.

Тогда в выдувной резервуар с массой поступит (на 1 т воз- душно-сухой целлюлозы):

Содержание Na2O в сухом остатке щелока:

Сводный материальный баланс процесса варки для рассмотренного примера представлен в табл. 1.5. Потери щелока со сдувками (в том числе щелочи) не являются безвозвратными, так как почти весь щелок, увлекаемый сдувками, улавливается щелокоуловителями. Потери с перебросом при выдувке большей частью теряются безвозвратно.

89