Курсовая работа: Производство сульфатной целлюлозы

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
Наименование 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	Степень делигнификации
1.3. Содержание непровара, не более 4 %	Содержание непровара
1.4. Температура 70 - 92 0С	-
2. Вода горячая	2.1. Температура 60 - 70 0С	Температура
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. Электроэнергия	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.

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.

Выдувка производится непосредственно в диффузор непрерывного действия (5), где масса окончательно промывается; промытая целлюлоза спускается в поддиффузорный бассейн (4), откуда направляется на двухступенчатое сортирование на сортировках давления (7 и 8). Вымытый черный щелок из диффузора поступает в бак черного щелока (6), который в дальнейшем используется для пропитки щепы. Сортирование организовано по «безотходному» принципу: отходы от Iступени через бассейн (9) насосом подаются на IIступень. От IIступени они поступают в бассейн для отходов (10), откуда насосом подаются на дисковую мельницу (14). Размолотые отходы направляются в сборник отходов (9), а затем насосом подаются на сортировки IIступени (8). Отсортированная целлюлоза с обеих ступеней сортирования смешивается и сгущается на низковакуумном фильтре (11) и собирается в аккумулирующем бассейне высокой концентрации (12). Таким образом, процесс очистки в данном случае совершенно не имеет отходов — ни сучков, ни третьего сорта. Естественно, что отсортированная целлюлоза неизбежно будет иметь повышенную сорность. Отсортированная целлюлоза перед подачей на БДМ аккумулируется в бассейне массы высокой концентрации (12). Низковакуумный фильтр применяется после сортировок в качестве домывочного устройства. Оборотная вода от фильтра поступает в бак оборотной воды(13), которая используется для разбавления массы перед сортировками в бассейне промытой целлюлозы и для промывки целлюлозы в диффузорах непрерывного действия.

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.

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.

Рис.1

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.

Рассмотрим устройство однодисковой мельницы типа «Сутерленда» , обычно применяемой для горячего размола (рис. 3)

Мельница состоит из двух дисков из нержавеющей стали: одного неподвижного, другого вращающегося с частотой 450—600 мин-1. Масса концентрацией от 3,5 до 8% и под давлением около 0,4 МПа подается по входному патрубку и через отверстие в центре неподвижного диска попадает в зазор между дисками, ширина которого составляет около 0,025 мм. Присадка неподвижного диска регулируется гидравлическим приспособлением. Размалывающую поверхность обоих дисков образуют радиальные или слегка наклонные канавки и выступы, играющие роль ножей. По направлению от центра к периферии канавки расширяются, но глубина их делается меньше; на выходе массы из канавок посредине их установлены дополнительные короткие ножи-выступы, наличие которых способствует задержанию массы в рабочем пространстве и повышению давления. Той же цели служит контрольное кольцо с узкими отверстиями, окружающее каждый из дисков. Мельницы типа «Сутерленда» строятся четырех величин с дисками диаметром 508, 815, 1060 и 1220 мм и потребной.мощностью соответственно 100, 150, 300 и 450 кВт. Расход энергии на горячий размол составляет около 50 кВт-ч/т полуцеллюлозы.

Рис.2

Сортировка типа «Ковен КХ» также состоит из трех зон сортирования, образованных двумя перегородками. Ротор имеет 20 лопастей, причем 10 из них проходят через все рабочее пространство, а остальные — только через вторую и третью зоны. Частота вращения ротора составляет 400 мин-1. Разбавляющая оборотная вода подается через полый вал раздельно во вторую и третью зоны. Напор воды 15—20 кПа, напор поступающей массы 12—24 кПа.