Получение сульфатной целлюлозы реферат

Обновлено: 04.07.2024

Наибольшее распространение получил сульфатный метод как наиболее эффективный и экономичный способ получения технических целлюлоз с высокими механическими показателями, позволяющий перерабатывать древесину практически всех пород, включая и высокосмолистые. По сравнению с сульфитной целлюлозой, натронная и сульфатная целлюлозы содержат меньше экстрактивных веществ (смол, жиров) и золы и имеет более низкую кислотность, обладают худшей ионообменной и адсорбционной способностью по отношению к ионам металлов. Наряду с более низким содержанием легкогидролизуемых гемицеллюлоз натронная и сульфатная целлюлозы отличаются высоким содержанием устойчивых пентозанов. По своему фракционному составу сульфатная целлюлоза оказывается более равномерной, а медное число у неё всегда ниже, чем у сульфитной.

Сульфатная целлюлоза обладает значительно лучшими бумагообразующими свойствами, чем сульфитная. Волокна сульфатной целлюлозы более гибки, дают более сомкнутый и менее прозрачный лист, обладающий очень высоким сопротивлением разрыву и продавливанию при одновременно высоких показателях сопротивления надрыву и изгибу.

Однако сульфатная целлюлоза труднее размалывается и хуже фибриллируется при размоле, что является существенным недостатком при использовании её в бумажном производстве.

Основной целью промывки является извлечение из целлюлозной массы заключенных в ней растворенных веществ в древесине, прореагировавших с компонентами варочного раствора. Целью сортирования и очистки целлюлозы является очистка, отделение непровара, сучков, пучков волокон, коры, луба, смолы и песка. Схема промывки, сортирования и очистки целлюлозы, а также выбор оборудования зависят от вида исходной целлюлозы, ее назначения и требований, предъявляемых ГОСТ.

В процесс промывки происходит отделение отработанного черного щелока от сваренной целлюлозной массы, поэтому промывку целлюлозы следует считать первой стадией регенерации затраченной на варку щелочи, содержащейся в отработанном щелоке.

Процесс сортирования целлюлозы включает, как правило, последовательно следующие операции: сепарирование, предварительное грубое сортирование перед промывкой целлюлозы, отделение сучков непровара, отделение костры и сора (тонкое сортирование), удаление из массы песка и других тяжелых включений (очистка на центробежных очистителях), удаление смолы и мелкого волокна (если эти показатели регламентированы стандартами на целлюлозу), сгущение и аккумулирование.

1 Стандарты на сырьё, химикаты, воду

1.1 Требования к качеству производственной воды

В зависимости от вида вырабатываемой продукции, а также от сложившихся условий, оборудования и технологии разных предприятий требования к качеству производственной воды существенно отличаются.

Для производства покровного слоя картона, вырабатываемого из небеленой сульфатной целлюлозы, нет необходимости нормировать содержания большинства катионов и анионов.

Температура, не более – 45 ºC;

Крупные взвешенные вещества – 0 мг/л;

Мелкие взвешенные вещества, не более – 50 мг/л;

Запах, не более – 3 баллов;

Величина рН – от 6,5 до 8,5;

Жесткость общая, не более – 7 мг экв/л;

Жесткость карбонатная, не более – 3 мг экв/л;

Щелочность общая, не более – 3 мг экв/л;

Общее содержание растворимых веществ, не более – 3500 мг/л;

Солесодержание, не более – 2500 мг/л;

Содержание катионов, не более:

Содержание анионов, не более:

хлоридов – 200 мг/л;

сульфатов – 2500 мг/л;

Свободный СО2, не более – 25 мг/л;

ХПК, не более – 1000 мг О/л;

Окисляемость перманганатная, не более – 800 мг О/л;

БПК5, не более – 70 мг О/л.

1.2 Показатели исходного сырья

Промытая небеленая хвойная целлюлоза должна иметь следующие показатели качества (таблица 1.2):

Таблица 1.2- Характеристика готовой продукции

Наименование показателей	Ед. изм.	Норма
1. Непровар, не более	%	0,4
2. Остаточная общая щелочность в массе, не более	г/л ед. Na2O	0,4
3. Степень помола	0ШР	14-18

Показатели исходного сырья представлены в таблице 1.3

Таблица 1.3 — Показатели исходного сырья

2 Технологическая часть

Целлюлозная масса после варки представляет собой суспензию волокон в отработанном щелоке, в которой содержится 4—6 м3 (сульфатная варка) и 6—8 м3 (сульфитная варка) щелока на 1 т воздушносухой целлюлозы. Основная масса щелока (около 75%) составляет свободный (наружный) щелок, окружающий отдельные щепочки, пучки волокон и волокна, 15—20 % щелока заключено во внутренних каналах и полостях клеток, около 5 % щелока содержится в межфибриллярных пространствах клеточных стенок.Назначение промывки заключается в возможно более полном отделении отработанного щелока от целлюлозных волокон при минимальном разбавлении его промывной водой. Поскольку методы механического разделения щелока и волокна (прессование, центрифугирование) дают возможность удалить только свободный щелок и его часть, заключенную в волокнах, т. е. не обеспечивают полноты разделения, то главным образом применяют промывку водой.

Техника промывки целлюлозы. Промывку целлюлозы осуществляют периодически и непрерывным методами. Для промывки используют несколько типов аппаратов: диффузоры периодического и непрерывного действия, различные барабанные фильтры, прессы, а также сочетание этих аппаратов. Промывка сульфатной целлюлозы и других полуфабрикатов, получаемых щелочными методами варки, по сравнению с промывкой сульфитных полуфабрикатов протекает значительно труднее и осложняется обильным пенообразованием из-за наличия в черном щелоке поверхностно-активных веществ (ПАВ). В качестве ПАВ выступают натриевые соли смоляных и жирных кислот (сульфатное мыло), продукты растворения экстрактивных веществ при щелочной варке. Поэтому для промывки сульфатной целлюлозы требуется применение более сложных схем и оборудования. Промывка целлюлозы в настоящее время осуществляется высокопроизводительным непрерывным методом на барабанных фильтрах и в диффузорах непрерывного действия.

Промывка в диффузорах периодического действия, являвшаяся основным методом промывки до середины 50-х годов, теперь встречается редко. Промывка на барабанных фильтрах. Барабанный фильтр состоит из ванны и вращающегося в ней барабана, цилиндрическая поверхность которого выполнена из перфорированных стальных листов и обтянута снаружи мелкой (фильтрующей) сеткой. Принцип работы всех фильтров одинаков и заключается в отделении щелоков и промывной жидкости от слоя целлюлозной массы, формируемой на поверхности барабана, путем фильтрации жидкости через слой массы и сетку внутрь барабана при его вращении. В зависимости от метода интенсификации процесса фильтрации жидкости созданием определенной разности давлений над слоем целлюлозы и под фильтрующей сеткой барабана различают вакуум-фильтры и фильтры давления.

Описание технологической схемы

Варочный котел (1) имеет зону горячей промывки, обеспечивающую промывку целлюлозы в течение 4 часов. На линии выдувки массы (2) из котла устанавливается дисковый рафинер (3), что обеспечивает равномерный размол и улучшает качество промывки целлюлозы.

Описание основного и вспомогательного оборудования

Диффузор непрерывного действия (рис. 2) представляет собой воронку, насаженную на верхнюю часть бака для щелока. В конус воронки снизу подается насосом масса со щелоком из выдувного резервуара с концентрацией 10—12%. Если диффузор используется для домывки массы после котла типа Камюр, имеющего зону горячей промывки, то полупромытая масса непосредственно переходит из котла в диффузор по передувной трубе. Внутри диффузора масса со щелоком при неизменной концентрации движется снизу вверх; скорость движения в верхней, цилиндрической, части диффузора составляет 80-100 мм/мин. В верхней части цилиндрического корпуса (1) подвешен пакет двусторонних концентрических промывных сит (2) с отверстиями диаметром около 2 мм. Число кольцевых сит в диффузорах различных размеров составляет от двух до пяти.

В промежутки между ситами с помощью четырех или шести коллекторов и коротких патрубков (4) подводится слабый промывной щелок или вода. Коллекторное устройство с центральным распределителем подвешено к вертикальному валу с опорным подшипником, который приводится в медленное вращение со скоростью 10 мин-1 с помощью небольшого электродвигателя с редуктором, установленного на верхней крышке диффузора. Вращающееся коллекторное устройство обеспечивает достаточно равномерное распределение промывной жидкости в объеме промываемой массы, что создает хорошие условия для вытеснения крепкого щелока.

Промытая масса по выходе из диффузора переливается в приемный круговой карман и либо сливается в бассейн, либо перекачивается насосом на следующую ступень промывки. Отобранный при промывке щелок поступает в поддиффузорный или отдельно стоящий бак и откачивается насосами по назначению.

По своей эффективности промывка в диффузоре непрерывного действия примерно эквивалентна промывке на однозонном барабанном фильтре. Чаще всего непрерывные диффузоры используются для домывки массы после зоны горячей промывки в котле непрерывного действия типа Камюр (рис. 1). В этом случае одной ступени промывки в диффузоре оказывается достаточно, чтобы снизить потери щелочи с промытой массой до 6—10 кг сульфата на 1 т целлюлозы.

Из размалывающих аппаратов, применяемых для горячего и холодного размола полуцеллюлозы существуют: цилиндрические мельницы, одно- и двухдисковые мельницы разнообразных типов, дефибраторы Асплунда, конические мельницы и гидрофайнеры и некоторые специальные конструкции— вер! ифайнеры, хемифайнеры и др.

1 — ввод массы; 2 — распределитель массы; 3 — выход отсортированной массы; 4 — ситовой барабан; 5 — ротор; 6 – вывод отходов; 7 — ввод разбавительной воды

Основными факторами, влияющими на работу всех центробежных сортировок, можно считать: размер отверстий сита, концентрацию поступающей массы, частоту вращения ротора, количество разбавляющей воды. Чем меньше диаметр отверстий сита, тем выше эффективность очистки массы от сора и костры, но тем меньше производительность сортировки и больше удельный расход энергии. Кроме того, при этом увеличивается количество тонкого волокна, уходящего с отходами, и за этот счет возрастает общее количество отходов. Слишком малый размер отверстий сит может явиться причиной забивания сортировки.

Концентрация массы определяет производительность сортировки и в значительной степени влияет на эффективность очистки. С повышением концентрации при данном размере отверстий сит производительность растет, удельный расход энергии снижается и эффективность очистки улучшается за счет увеличения количества отходов.

Концентрацию массы целесообразно повышать лишь до определенного оптимального предела, после превышения которого производительность начинает снижаться, а эффективность очистки ухудшается.

Частота вращения ротора также должна быть оптимальной для данной сортировки. С повышением частоты вращения увеличивается центробежная сила, производительность растет, но уменьшается количество отходов за счет их механического измельчения и возрастает удельный расход энергии. Одновременно ухудшается эффективность очистки массы и увеличивается сорность отсортированной массы.

Количество разбавляющей воды определяет концентрацию массы во второй зоне сортирования. При недостатке воды возрастает количество отходов и теряемого с ними тонкого волокна, и появляется опасность забивания сит. При избытке воды увеличивается сорность отсортированной массы, так как тонкий сор легче проникает сквозь отверстия во второй зоне сит вследствие разрушения фильтрующего слоя.

Барабан фильтра типа К а м ю р (рис. 4) состоит из двух обечаек — наружной, перфорированной, и внутренней, глухой. Внутренняя обечайка имеет слегка коническую форму с уклоном в сторону распределительной головки и снабжена изнутри кольцами жесткости. Пространство между обечайками разделено продольными перегородками во всю длину барабана на большое число камер; отсасываемая из массы вода по этим каналам стекает к торцу барабана и попадает в распределительную головку, разделенную перегородками на зоны. Обезвоживание массы на поверхности барабана происходит при постоянном вакууме, отвечающем разности уровней воды в сборнике и отсасывающей трубе. На конце отсасывающей трубы имеется дроссельная заслонка, позволяющая регулировать высоту столба воды в трубе и таким образом изменять величину вакуума.

Частота вращения барабана с помощью вариатора скорости может изменяться в пределах от 0,9 до 3,4 мин-1. У крупных фильтров этого типа длина барабана достигает 9 м, и в этом случае распределительные головки устраиваются по обеим его сторонам, а нижняя обечайка выполняется из двух полых конусов, обращенных друг к другу узкими концами.

Рисунок 4 – Схема устройства низковакуумного фильтра

1 — барабан; 2 — ванна; 3 — отделение для напуска массы; 4 — сборник сгущенной массы; 5 —шабер для съема слоя; 6 — отжимной вал; 7 — прыски; 8 — вентиляционный колпак; 9 — сифонные трубки; 10 — спрыск для промывки сетки; 11 — винтовой разрыватель; 12 — привод.

3 Организация технологического контроля

Технологический контроль представлен в таблице 3.4 Технологический контроль, осуществляемый лабораторией по контролю производства, представлен в таблице 3.5

Таблица 3.4 – Контроль за производством

Наименование стадии процесса, места отбора пробы или контроля параметров (№ позиции по технологической схеме)	Контролируемый параметр	Частота контроля	Рабочий диапазон (предел) значения контролируемого параметра	Нормы характеристик погрешностей	Должностное лицо, осуществляющее контроль за производством
Поддиффузорная емкость поз. 4	Уровень	Через 1 час	20-70 %	± 1,0%	Варщик
Размол поз. 3, 14	Массовая доля волокна	Через 1 час	2,5-5,0 %	-	Варщик
Расход массы на размол	Через 1 час	120-400 м3/ч	-	Варщик
Первичное и вторичное сортирование поз. 7, 8	Массовая доля волокна	Через 1 час	2,5-4,5 %	-	Варщик
Расход отходов сортирования	Через 1 час	20-50 %	-	Варщик
Промывка массы на низковакуумном фильтре поз. 11	Массовая доля волокна перед БВК	Через 1 час	2,5-4,5 %	-	Варщик
Вакуум	Через 1 час	-140 – (-3) мБар	± 2,0 мБар	Варщик

4. Автоматизация отдела промывки и сортирования сульфатной небеленой целлюлозы

Использование этой системы предполагает использование взаимосвязанных контуров регулирования и управления которые дают максимальную информацию для состояния процесса в режиме реального времени и возможность оперативного регулирования технологических параметров.

Представляем ниже описание основных параметров регулирования и управления совмещенного с описанием технологических процессов.

Автоматизация отдела промывки и сортирования сульфатной небеленой целлюлозы осуществляется на диффузоре непрерывного действия и сортировках давления. Диффузор (5) предназначен для техники процесса промывки целлюлозы способом вытеснения. Внутри его цилиндрической части установлен ситовый блок, состоящий из концентрических кольцевых сит. С помощью шести гидравлических устройств за 90 с он автоматически поднимается на высоту 150 мм и опускается вниз за 0,5 – 1 с. Масса концентрацией до 10 % по трубопроводу 2 через РО, управляемый СДУ НС-1, поступает снизу конической части и движется вверх между кольцевыми ситами со скоростью примерно равной скорости движения сит. В процессе работы диффузора средства автоматизации следят за температурой массы, скоростью перемещения блока сит вверх и вниз, уровня щелока в нем, за работой схем электрической пневматической и гидравлической автоматики.

Промытая вода по трубопроводу 3 вводится в середину слоя массы и движется радиально, вытесняя щелок из массы. Расход промывной жидкости стабилизируется САР расхода FICS-1 и FICS-2. Промытая масса через выдувной патрубок 1, уровень в котором поддерживается постоянным САР уровня LRC-1, направляется в нижнюю часть диффузора и по трубопроводу 5 перекачивается в сортировку Iступени. Уровень в верхней и нижней частях диффузора контролируется системами контроля LI-1 и LIS-2.

Подача оборотной воды по трубопроводу 4 регулируется САР расхода FRC-1. После Iступени сортирования отходы сортирования направляются в баки (9 и 10), для контроля уровня воды поставлена система LIC-1 и LIC-2.

Список использованных источников

1 Технология целлюлозы [Текст]. В 3 т. Т. 2. Производство сульфатной целлюлозы. / Ю.Н. Непенин. – М.: Лесная промышленность, 1990. – 600 с.

2 Технология целлюлозы [Текст]. В 2 т. Т. 1. Подготовка древесины. Производство сульфатной целлюлозы. / Р.З. Пен. – Красноярск: СибГТУ, 2006. – 344 с.

3 Потапов, В.С. Промывка и сортирование целлюлозы [Текст] / В.С. Потапов, В.Е Шамко. – М.: Лесная промышленность, 1975. – 112 с.

4 Технология целлюлозы [Текст]. В 3 т. Т. 3.Очистка, сушка и отбелка целлюлозы. Прочие способы производства целлюлозы. / Н.Н. Непенин, Ю.Н. Непенин. – М.: Экология, 1994. – 592 с.

7 Metso Chemical Pulping Line [Каталог]. MetsoPaper, 2002г.

8 Центробежные насосы для бумажной массы [Каталог]. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1983 г.

Производство сульфатной целлюлозы ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

1 Стандарты на сырьё, химикаты, воду

1.1 Требования к качеству производственной воды

Температура, не более — 45? C;

Крупные взвешенные вещества — 0 мг/л;

Мелкие взвешенные вещества, не более — 50 мг/л;

Запах, не более — 3 баллов;

Величина рН — от 6,5 до 8,5;

Жесткость общая, не более — 7 мг экв/л;

Жесткость карбонатная, не более — 3 мг экв/л;

Щелочность общая, не более — 3 мг экв/л;

Общее содержание растворимых веществ, не более — 3500 мг/л;

Солесодержание, не более — 2500 мг/л;

Содержание катионов, не более:

Содержание анионов, не более:

хлоридов — 200 мг/л;

сульфатов — 2500 мг/л;

Свободный СО2, не более — 25 мг/л;

ХПК, не более — 1000 мг О/л;

Окисляемость перманганатная, не более — 800 мг О/л;

БПК5, не более — 70 мг О/л.

1.2 Показатели исходного сырья

Промытая небеленая хвойная целлюлоза должна иметь следующие показатели качества (таблица 1.2):

Таблица 1.2- Характеристика готовой продукции

Наименование показателей

1. Непровар, не более

2. Остаточная общая щелочность в массе, не более

3. Степень помола

Показатели исходного сырья представлены в таблице 1.3

Таблица 1.3 — Показатели исходного сырья

Показатели по ГОСТ (ОСТ) или ТУ

Показатели, обязательные для проверки перед использованием в производстве

1. Небеленая целлюлоза

1.1. Массовая концентрация, не менее 9%

Массовая концентрация целлюлозы

1.2. Степень делигнификации 65 — 80 ед. Каппа

1.3. Содержание непровара, не более 4%

1.4. Температура 70 — 92 0С

2.1. Температура 60 — 70 0С

3. Воздух технологический

3.1. Давление не менее 0,59 Мпа (0,6 кгс/см2)

4. Воздух для КИПиА

4.1. Давление не менее 0,59 Мпа (0,6 кгс/см2)

5.1. Напряжение для электродвигателя 6000 Вт, 380 Вт, 220 В.

5.2. Напряжение предупредительной сигнализации 220 В

5.3. Напряжение сигнальных ламп щита управления 48 В

5.4. Частота 50 Гц

2 Технологическая часть

Целлюлозная масса после варки представляет собой суспензию волокон в отработанном щелоке, в которой содержится 4—6 м3 (сульфатная варка) и 6—8 м3 (сульфитная варка) щелока на 1 т воздушносухой целлюлозы. Основная масса щелока (около 75%) составляет свободный (наружный) щелок, окружающий отдельные щепочки, пучки волокон и волокна, 15—20% щелока заключено во внутренних каналах и полостях клеток, около 5% щелока содержится в межфибриллярных пространствах клеточных стенок. Назначение промывки заключается в возможно более полном отделении отработанного щелока от целлюлозных волокон при минимальном разбавлении его промывной водой. Поскольку методы механического разделения щелока и волокна (прессование, центрифугирование) дают возможность удалить только свободный щелок и его часть, заключенную в волокнах, т. е. не обеспечивают полноты разделения, то главным образом применяют промывку водой.

При промывке водой свободный щелок из массы удаляется вытеснением без существенного разбавления. Щелок, заключенный внутри волокон, можно удалить только за счет диффузии веществ, растворенных в щелоке, из волокон в промывную воду. Этот процесс неизбежно связан со значительным разбавлением щелока промывной жидкостью, омывающей волокна снаружи. Полностью завершить процесс диффузии практически не удается даже при длительной последующей домывке целлюлозы свежей' горячей водой и поэтому при отборе щелоков и промывке целлюлозы неизбежны потери растворенных, веществ. Следовательно, в виде используемого щелока невозможно отобрать все 100% растворенных веществ, находящихся в щелоке после варки. В зависимости от преобладания процесса вытеснения или диффузии (разбавления) в практике применяют промывку методами вытеснения или разбавления. Техника промывки Техника промывки целлюлозы. Промывку целлюлозы осуществляют периодически и непрерывным методами. Для промывки используют несколько типов аппаратов: диффузоры периодического и непрерывного действия, различные барабанные фильтры, прессы, а также сочетание этих аппаратов. Промывка сульфатной целлюлозы и других полуфабрикатов, получаемых щелочными методами варки, по сравнению с промывкой сульфитных полуфабрикатов протекает значительно труднее и осложняется обильным пенообразованием из-за наличия в черном щелоке поверхностно-активных веществ (ПАВ). В качестве ПАВ выступают натриевые соли смоляных и жирных кислот (сульфатное мыло), продукты растворения экстрактивных веществ при щелочной варке. Поэтому для промывки сульфатной целлюлозы требуется применение более сложных схем и оборудования. Промывка целлюлозы в настоящее время осуществляется высокопроизводительным непрерывным методом на барабанных фильтрах и в диффузорах непрерывного действия.

Описание технологической схемы

Описание основного и вспомогательного оборудования

Диффузор непрерывного действия (рис. 2) представляет собой воронку, насаженную на верхнюю часть бака для щелока. В конус воронки снизу подается насосом масса со щелоком из выдувного резервуара с концентрацией 10—12%. Если диффузор используется для домывки массы после котла типа Камюр, имеющего зону горячей промывки, то полупромытая масса непосредственно переходит из котла в диффузор по передувной трубе. Внутри диффузора масса со щелоком при неизменной концентрации движется снизу вверх; скорость движения в верхней, цилиндрической, части диффузора составляет 80−100 мм/мин. В верхней части цилиндрического корпуса (1) подвешен пакет двусторонних концентрических промывных сит (2) с отверстиями диаметром около 2 мм. Число кольцевых сит в диффузорах различных размеров составляет от двух до пяти.

Внутренность сит сообщается с коллекторными трубами, отводящими отфильтрованный щелок от диффузора, причем имеющаяся внутри сит перегородка (см. рис. 2"б") позволяет получать два фильтрата. Радиальные коллекторные трубы служат держателями для всего пакета кольцевых сит; внутренность их разделена продольной перегородкой пополам для раздельного отбора двух фильтратов. Концы держателей выходят в наружные карманы и соединены со штангами гидравлических цилиндров, с помощью которых кольцевые сита медленно, с такой же скоростью, с какой движется масса, поднимаются вверх на высоту 100—150 мм. Дойдя до верхнего положения, сита с помощью того же гидравлического устройства быстро опускаются вниз, что обеспечивает самоочистку отверстий за счет трения об слой массы. Высота перфорированной части сит составляет 900 мм; масса проходит это расстояние примерно за 10 мин.

Из размалывающих аппаратов, применяемых для горячего и холодного размола полуцеллюлозы существуют: цилиндрические мельницы, однои двухдисковые мельницы разнообразных типов, дефибраторы Асплунда, конические мельницы и гидрофайнеры и некоторые специальные конструкции— вер! ифайнеры, хемифайнеры и др.

1 — ввод массы; 2 — распределитель массы; 3 — выход отсортированной массы; 4 — ситовой барабан; 5 — ротор; 6 — вывод отходов; 7 — ввод разбавительной воды Основными факторами, влияющими на работу всех центробежных сортировок, можно считать: размер отверстий сита, концентрацию поступающей массы, частоту вращения ротора, количество разбавляющей воды. Чем меньше диаметр отверстий сита, тем выше эффективность очистки массы от сора и костры, но тем меньше производительность сортировки и больше удельный расход энергии. Кроме того, при этом увеличивается количество тонкого волокна, уходящего с отходами, и за этот счет возрастает общее количество отходов. Слишком малый размер отверстий сит может явиться причиной забивания сортировки.

Низковакуумный фильтр Барабан фильтра типа К, а м ю р (рис. 4) состоит из двух обечаек — наружной, перфорированной, и внутренней, глухой. Внутренняя обечайка имеет слегка коническую форму с уклоном в сторону распределительной головки и снабжена изнутри кольцами жесткости. Пространство между обечайками разделено продольными перегородками во всю длину барабана на большое число камер; отсасываемая из массы вода по этим каналам стекает к торцу барабана и попадает в распределительную головку, разделенную перегородками на зоны. Обезвоживание массы на поверхности барабана происходит при постоянном вакууме, отвечающем разности уровней воды в сборнике и отсасывающей трубе. На конце отсасывающей трубы имеется дроссельная заслонка, позволяющая регулировать высоту столба воды в трубе и таким образом изменять величину вакуума.

Рисунок 4 — Схема устройства низковакуумного фильтра

3 Организация технологического контроля

Таблица 3.4 — Контроль за производством

Наименование стадии процесса, места отбора пробы или контроля параметров (№ позиции по технологической схеме)

Рабочий диапазон (предел) значения контролируемого параметра

Схема производства сульфатной целлюлозы приведена на рис. 1.

Варят целлюлозу с варочным раствором (сульфатным, или белым, щелоком), содержащим едкий натр, сернистый натрий, небольшое количество карбоната и сульфата натрия.

Рис. 1. Схема производства сульфатной целлюлозы:

1-- варочный котел; 2 -- выдувной резервуар; 3 -- сучколовитель; 4 -- промывной фильтр; 5 -- сборник щелока; 6 -- сортировка; 7 -- центриклинер; 8 -- сгуститель; 9 -- бассейн целлюлозы; 10 -- сборник белого щелока; 11-- известерегенерационная печь; 12 -- каустизатор; 13 -- растворитель плава; 14 -- содорегенерационный котлоагрегат; 15 -- выпарной аппарат; I -- варочный цех; II -- промывной цех; III-- очистный цех; IV -- цех регенерации

Едкий натр и сернистый натрий составляют активную часть белого щелока. Их суммарная концентрация в пересчете на Na2О колеблется от 70 до 120 г/л. Чем больше активной щелочи в варочном растворе и чем выше температура и давление в варочном котле, тем быстрее идет варка и полнее удаляется лигнин, но тем ниже выход волокна. Обычно температура варки 165--180 °С, давление в котле 0,7--1,2 МПа (1 МПа равен 9,81, округленно 10 кгс/см2). Гидромодуль, т. е. объем жидкости в кубических метрах на 1 т абсолютно сухого сырья, составляет 4 - 4,5 : 1.

При производстве вискозной и кордной целлюлозы щепу в котле сначала подвергают предгидролизу с целью удаления гемицеллюлоз. Для этого ее обрабатывают 0,3--0,5%-ной серной кислотой при 120--130 °С или водой при 160--170 °С. Предгидролизат отбирают из котла и направляют на производство дрожжей, после чего в котел заливают варочный раствор и начинают варку. По окончании варки, обычно не снижая давления в котле, целлюлозную массу выдувают из него в выдувной резервуар, осматривают котел и готовят к новой загрузке.

Полный оборот котла продолжается 5--8 ч, в том числе загрузка щепы и заливка щелока примерно 1--1,5 ч, заварка 2--4,5 ч, варка до 1 ч, конечная сдувка, выгрузка целлюлозы н осмотр котла около 1 ч.

Стационарный варочный котел (рис. 2.2) стальной, облицован внутри легированной сталью. Общая высота 13--17 м, диаметр цилиндрической части 3,6--4,5 м, загрузочной горловины 800 мм, выгрузочной -- 700 мм, вместимость 100--200 м3. Щелок забирается из средней части котла и возвращается циркуляционным насосом в верхнюю и нижнюю его части.

Рис. 2. Схема стационарного варочного котла для сульфатной варки:

1-- циркуляционный насос; 2 -- корпус; 3-- всасывающий трубопровод; 4 -- заборный патрубок; 5 --сита; 6 -- уровень щелока; 7 -- щепа; 8 -- сдувочный патрубок; 9 -- бункер; 10-- загрузочная горловина; 11 -- кольцевой спрыск; 12 -- колонки задвижек; 13 -- нагнетательные трубопроводы; 14 -- подогреватель; 15 -- изоляция; 16 -- патрубок подачи пара; 17 -- выдувной вентиль; 18 -- выгрузочная горловина

Сдувки в коннденсатор>

1 -- варочный котел; 2, 3, 4 -- насосы высокого давления; 5-- регулирующий бак варочного щелока; 6 -- питатель высокого давления; 7 -- пропарочная цистерна; 8 -- питатель низкого давления; 9 -- расходомер; 10 -- бункер; 11 -- магнитный сепаратор; 12 -- питающий трубопровод; 13 -- загрузочное устройство; 14-- винт; 15 -- цилиндрическая сетка; 16, 17, 22, 23 -- подогреватели; 18, 19 -- циклоны-испарители; 20 -- выдувное устройство; 21 -- разгрузочное устройство; 24, 25, 26, 27 -- ситовые пояса

На многих заводах котлы периодического действия оснащены автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУ ТП), ведущими варку по заданной программе.

Выгруженную из котла целлюлозу промывают водой в диффузорах или на барабанных фильтрах и затем подвергают многоступенчатой очистке от сучков, непровара,частичек коры, песка и др. Сначала производят грубое сортирование на вибрационных или центробежных сучколовителях, потом тонкое сортирование в центробежных сортировках, вихревых очистителях (центриклинерах) и др.

Щепу из бункера подают при помощи питателя низкого давления в пропарочную цистерну, где из щепы удаляются вода и скипидар. Пропаренная щепа перемещается винтовым конвейером к роторному питателю высокого давления, который подает ее в котел и одновременно служит запорным клапаном. Выходящая из питателя высокого давления щепа транспортируется щелоком к загрузочному устройству котла, оснащенному вертикальным вращающимся винтом.

1- бункер, 2 -- питатель высокого давления; 3 -- пропиточная труба; 4 -- бак циркулирующего щелока; 5 -- бак белого щелока; 6 -- разгрузочное устройство; 7 -- варочные трубы

Варочный щелок подают насосом в верхнюю часть котла. Щепа опускается в котле под собственной тяжестью. В верхней зоне котла идет заварка, в средней варка, в нижней частичная промывка целлюлозы слабым щелоком. Целлюлозная масса концентрацией 14--16%, охладившаяся до 80--85 °С, непрерывно выгружается и поступает в выдувной резервуар. Щепа в каждой зоне находится 1,5 ч, а всего 4,5 ч.

Черный щелок упаривают в многокорпусных вакуум-выпарных установках, добавляют сульфат натрия для возмещения потерь щелочи, происходящих в производстве (отсюда и название способа), а затем щелок сжигают в топках специальных паровых котлов -- содорегенерационных котлоагрегатов (СРК). При этом сгорает органическая часть щелока, а сульфат натрия превращается в сернистый натрий; едкий натр переходит в углекислый натрий.

Плав растворяют в слабом белом щелоке или в воде и получают зеленый щелок, который обрабатывают гашеной известью для перевода углекислого натрия в едкий натр. Получается белый щелок, который снова используют для варки целлюлозы.

Смоляные и жирные кислоты, содержащиеся в древесине, при варке превращаются в натриевые соли. Эти соли при отстаивании собираются на поверхности черного щелока, образуя сульфатное мыло.

Путем подкисления черного щелока серной кислотой или двуокисью углерода из него можно выделить щелочной лигнин, применяемый в производстве пластических масс, резинотехнических изделий и др. Из черного щелока можно получить другие лесохимические продукты. Например, из подкисленного упаренного черного щелока можно извлечь метилэтилкетоном уксусную и муравьиную кислоты, различные оксикислоты и др.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

2.Получение целлюлозы для химической переработки сульфатным способом с предварительным гидролизом

3.Схема производства черного щелока для химической переработки и получения целлюлозы

4. Освоение модифицированной сульфатной варки с холодной выгрузкой массы из котла и рекуперацией тепла черного щелока

7.Список используемой литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

Непснин Ю. Н. Технология целлюлозы. Т. 2: Производство сульфат -
ной целлюлозы.— М„ 1903.— С. 936.

Карливан В. П., Закис Г. Ф. Водорастворимый алкали- и тиолигнин//
Учёные записки Латвийского гос. университета. —1958.—№ 6 (химфак). —
с. 151 —156.

Карливан В. П., Одинцов П. Н. Изменение лигнина в древесине под
воздействием натронных н сульфатных щелоков//Труды Института лесохо-
зяйственинх проблем АН Латвийской ССР.—1957.—Т. 12.— С. 101—102.

Никитин В. М., Оболенская А. В. Карбоксильные группы в щелочном
лигнине//Труды ЛТА им. С. М. Кирова.— 1956.— Вып. 75.— С. 79—82.

В данной работе и зложены теоретические основы технологических процессов

сульфатцел люлозного производства , — сульфатной варки и промывки целлюлозы, выпарки,

сжига ния и каустизации щелоков. Описаны типы применяемого оборудования и приведена

технологическая схема, а также описан процесс работы.

Освоение модифицированной сульфатной варки

с холодной выгрузкой массы

из котла и рекуперацией тепла черного щелока .

На Марийском ЦБК намечено поэтапное освоение модифицированной сульфатной вар ки с холодной выгрузкой массы из котла и рекуперацией тепла черного щелока. Щелок вытесняется в аккумулятор, откуда затем закачивается в варочные котлы.

Схема вытес нения представлена на рис.1.

После завершения варки в низ котла через гидромонитор и шаровой клапан Б с позицио нером по линии 2 из фильтратного бака про мывной станции высоконапорным насосом подается слабый черный щелок. При этом горячий черный щелок из варочного котла ВК по линии сдувок через шаровой клапан С вы тесняется в бак-аккумулятор ДА. В процессе вытеснения клапан терпентинных сдувок Е и клапан конечных сдувок Д на варочном котле закрыты. На баке-аккумуляторе кла пан С открыт, а клапан Е открыт и работает в режиме регулирования. Окончание вытеснения контролируется по температуре в вароч ном котле.

По окончании загрузки необходимого ко личества горячего черного щелока в варочный котел клапаны А и Q закрываются и котел переводится в режим варки целлюлозы по заданному графику. Начиная с температуры 125. 130 °С и до конечной температуры вар ки клапан терпентинных сдувок работает по установленной программе.

Линия 4 служит для подачи белого и чер ного щелока в варочные котлы в исходной схеме. При установке высоконапорного насо са на первом этапе освоения технологии хо лодной выгрузки массы из котла с рекупера цией тепла черного щелока линия может быть использована для вытеснения горячего чер ного щелока из котла в аккумулятор. При этом черный щелок из бака черного щелока через клапан А и циркуляционный насос по дается в нижнюю циркуляцию котла через клапан 5. В это время клапаны 6 и 7 закры ты. Горячий черный щелок по линии 3 через клапаны С на котле и баке-аккумуляторе БА поступает в последний. последним преимуществ модифицированной сульфатной периодической варки является то, что при холодной выгрузке массы из котла резко сокращается выброс вредных серосодер жащих соединений, что снижает экологичес кую нагрузку на окружающую среду в райо не предприятия.

Модифицированная периодическая сульфатная варка позволяет проводить процесс до низких значений числа Каппа (продленная делигнификация) с сохранением вязкости цел люлозы более высоком уровне, чем при обычной сульфатной варке.

Таким образом, характерными особенностями новых методов периодической варки на предприятиях и для окисления сульфатного щелока используются в основном угольные катали заторы (способ МОКСИ). Эти предприятия находятся в США, Норвегии, Японии и Кана де. Применение полисульфидного способа наи более рационально на заводах с ограниченны ми мощностями по варке или регенерации химикатов, где повышение выхода целлюло зы будет способствовать увеличению ее выра ботки и/или снижению нагрузки на цикл ре генерации.

Значительный интерес вы зывает полисульфидная варка с добавками ан- трахинона. Российские производители целлюлозы в настоящее время вновь проявляют интерес к полисульфидному способу варки с целью его реализации по наиболее экономичному вари анту с возможностью увеличения выпуска товарной продукции и снижения экологической нагрузки на окружающую среду при ее про изводстве.

Рис. Схема вытеснения горячего щелока в аккумулятор .

Способ предварительного отбора части черного щелока из котла до окончания сульфатной варки и предварительной пропитки предгидролизованной щепы черным отработанным щелоком перед сульфатной варкой. Из перечисленных способов только последний, применяется в настоящее время в промышленности.

Все большее значение во всех странах приобретает про изводство сульфатной целлюлозы из древесины лиственных пород, в частности березы. Березовая сулъ фатная целлюлоза характеризуется более высокими показате лями механической прочности, чем хвойная сульфитная; проч ность ее составляет примерно 70—80 % от прочности сульфат ной хвойной целлюлозы. Большая часть лиственной сульфатной целлюлозы подвергается отбелке и служит полуфабрикатом для выработки печатных и типографских бумаг. Имея возможность выбора из нескольких видов волокнистой массы, изготовитель бумаги решает, какой из них в наилучшей степени удовлетворяет предъявляемым к качеству бумаги требованиям. Он также добавляет в исходный материал химические реактивы, играющие роль наполнителей и связующих элементов которые влияют на окончательный выход целлюлозы.

Читайте также: