9.Непрерывная сульфатная варка целлюлозы. Схема непрерывной установки Камюр

С 1938 г. Впервые появилась в России.

Щеполовка типа Камюр

Размеры:

Прои производительности 1000 т/сут Н=50-60 м

Диаметр нижней части=6 м ( В Светогорске)

Особенности варки:

((0,3-0,4)+0,8=1,2 МПа) – с таким давлением подавляется парообразование в котле и по высоте имеем разную температуру.

Из бункера (1) щепа проходит через дозатор (2) и питатель низкого давления (3). Работает хорошо, если нет технологических изменений (Например, количество щепы). Далее поступает в аппарат (4) – пропарочная камера (туда подается пар с температурой 110-115⁰C и длится 3-5 минут (Пропарка имеет три достоинства ) и отводится парогазовая смесь – скипидар).

Газы идут в специальную пропарную камеру, где они конденсируются. До пропарочной камеры щепа с щелочью не взаимодействуют.

Далее щепа проходит в питательную трубу, где взаимодействует с черным щелоком.

Аппарат питательного давления – (5) и щелок поступают в верхнюю часть котла. В верхнюю часть поступает много (гидромодуль 3:1).

11- верхний сепаратор в верхней части котла (сетчатый цилиндр 2,5-3 м, через сетку щелок отфильтровывается и идет снова в среду питательного высокого давления. И далее передвигается сверху вниз со скоростью (1-15 м/час) – примерно до 4-5 часов. И за это время щепа должна превратиться в целлюлозу.

Белый щелок поступает отдельно и должно быть нагрето содержимое котла до температуры варки, то есть через подогреватель.

Щепа проходит несколько температурных зон. Зона варки 165 С- зона постоянной температуры, зона охлаждения , вводят насосом высокого давления и температура щелока уменьшается.

Выдувка происходит при температуре меньше 100⁰C. Горячий щелок из котла отбирается в расширительный резервуар 0,3-0,4 МПа одновременно с вводимым щелоком.

Щелок вскипает, образуются пары, которые идут на пропарку. А щелок поступает на выпарку, потом на регенерацию.

Достоинства:

Увеличение производительности , непрерывные операции по разгрузке и выгрузки щепы.

Сокращение площади производственных и объемы производственных зданий в результате увеличения производительности.

Уменьшение пара на варку вследствие более низкого гидромодуля

Образуется постоянный поток паро-газов, который легче поддается обезвоживанию

Постоянство расхода пара и электроэнергии облегчает работу ТЭЦ.

16.Промывка целлюлозы после варки. Показатели, характеризующие промывку

После варки из котла на 1 т целлюлозы выходит от 4 до 6 м³ черного щелока, 75% щелока- свободный щелок (в котором плавают волокна целлюлозы), 20% щелока в полостях клетки, 5% в порах клеточной стенки.

Задачей промывки является, по возможности, полное отделение щелока от сваренной целлюлозы и получение его в наиболее концентрированном виде.

При промывке главным образом используют механические процессы. Основной технологический прием-промывка горячей водой. При этом часть щелока из целлюлозной массы вытесняется, то есть отделяется без разбавления, а часть щелока разбавляется промывной жидкостью за счет взаимной диффузии.

Поэтому различают промывку методами:

-вытеснения

-смешения

Процессы сопровождающие промывку:

Механический отжим

Фильтрация

Диффузия

Набухание

Адсорбция

Пенообразование

При механической очистке щелок отделяется от массы без разбавления. Однако за счет механического отжима невозможно отобрать весь щелок. Даже при р=150 атм. щелок удерживается во внутренних капиллярах и полостях клеток, следовательно, за счет механического отжима целлюлозу можно промыть лишь частично.

Фильтрация-процесс пропускания волокнистой суспензии через проницаемую перегородку. Фильтрационная перегородка задерживает волокнистые частицы и пропускает жидкость. Щелок отделяется от целлюлозной массы без разбавления.

Скорость фильтрации прямо пропорциональна разности давления по сторонам слоя и обратно пропорциональна толщине слоя и коэффициенту сопротивления, который зависит от фильтрующей способности слоя.

Диффузия. При механическом отжиме и фильтрации определяется только свободный щелок. Щелок, находящийся в полостях клеток и порах клеточной стенки можно определить только с помощью диффузии, но при этом всегда происходит разбавление.

Основное уравнение диффузии (уравнение Фика):

dG/dT(«тау»)= -D*F* dc/dx

dG/dT(«тау») – количество диффундированного вещества

D – коэффициент диффузии

F - площадь поверхности диффузии

dc/dx – градиент концентрации (движущая сила диффузии)

При увеличении температуры на 10 ⁰ C коэффициент D увеличивается в 1,3 раза.

Значит наиболее быстро диффузионные процессы в тех устройствах, где возможно использование высоких температур.

Набухание затрудняет промывку, так как внутренняя полость становится уже и щелок из нее выводится с большим трудом.

Зависит от pH:

pH = 12 – характерен в начале процесса промывки.(значительное набухание)

pH = 9 – набухание уменьшается значительно, промывка будет улучшаться

То есть с уменьшением pH набухание уменьшается.

Адсорбция

Адсорбция идет за счет свободных OH^­- групп, а также за счет пористой структуры целлюлозного волокна.

Количество адсорбированной щелочи (0,6-2,5) к Na₂O /т

Пенообразование осложняет промывку. Оно вызывается ПАВ, остатками сырого сульфатного мыло и , отчасти, продуктами разрушения углеводов.

Для борьбы с пенообразованием используют вспомогательные вещества – пеногасители.

Оценка результатов промывки

G_о-количество сухих веществ в щелоке после варки (кг/т) химические и минеральные вещества (1200-1500кг/т)

η-показатель эффективности промывки или степень отбора сухих веществ (η=6/60)

При промывки есть потери следовательно η<1

ξ-относительные потери сухих веществ при промывке

ξ=1- η

на 2ом предприятии ξ в 10 раз больше чем на первом

С₀ – концентрация сухих еществ в щелоке после варки

С – концентрация сухих веществ в щелоке после промывки

V₀ – объем щелока после варки

V – объем щелока после промывки

V>V₀ т.к. после промывки щелок разбавляется.

f=C/C₀-относительная концентрация

m=V/V₀-относительный объем

η=m·f –эффективность промывки

W – расход воды на промывку

М – количество жидкости которая уходит с промытой массой

F – фактор разбавления

F=V-V₀=W-М

F-показывает сколько воды вносится в щелок при промывке 1т целлюлозы

Техника промывки целлюлозы (на барабанных фильтрах).

Рис.4,5 на схеме А4. многоступенчатая промывка целлюлозы на вакуум-фильтрах

Папка-волокнистый слой на поверхности барабана,образующийся в результате фильтрации в сетчатых барабанах.

Конценрация массы, поступающая на фильтр 1-1,5%

Концентрация массы сходящая с фильтра 12-14%

В промежуточной мешалке щёлок с конц. 12-14%, который разбавляется до 1,5%промывной жидкостью с последней стадии

Промывная жидкость для промывки целлюлозы – горячая вода на последней ступени промывки

Промывная жидкость идет противотоком к промывной массе.

Концентрированный щелок с первого фильтра идет на использование – регенерация щелока (далее сжигание)

Из последнего аппарата сходит промытый щелок (принцип полоскания белья)