16.Промывка целлюлозы после варки. Показатели, характеризующие промывку(рис. 4.5)

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,Набухе,

АдсорбцияПенообразование

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)