2.2 Промывка целлюлозы

Задача промывки отделить от целлюлозы отработанный черный щелок, причем с максимальной концентрацией, то есть необходимо использовать на промывку как можно меньше воды.

Недостаточная промывка приводит: к потерям щелочи; к затруднениям при очистке, сушке целлюлозы, то есть к снижению качества целлюлозы; к загрязнению сточных вод.

Если для промывки использовать много воды, черный щелок будет разбавленным, и на выпарку в выпарном цехе будет расходоваться много пара, что эконо-

мически не выгодно.

При промывке протекают два процесса:

- вытеснение щелока – удаляется свободный щелок, находящийся между волокнами;

- диффузия – процесс передвижения молекул за счет разности концентраций, до выравнивания концентраций.

Промывку осуществляют на различном оборудовании:

- диффузоры периодического действия – при периодической варке, основной

процесс – вытеснение;

- барабанные фильтры – при непрерывной варке;

- шнеппрессы – для полуцеллюлозы;

- диффузоры непрерывного действия – современный вид оборудования.

Промывная установка состоит из 3-6 фильтров. Перед первым фильтром имеется напускная первичная ванна. Между фильтрами промежуточные мешалки. После последнего фильтра конечный шнек-разрыватель. Под фильтрами расположены баки для фильтрата. Над фильтрами вытяжные колпаки. Промывка ведется по принципу противотока, то есть промываемая масса и промывная жидкость движутся навстречу друг к другу.

Масса попадает в напускную первичную ванну, из нее переливается в ванну первого фильтра. На первом фильтре масса промывается щелоком со второй ступени промывки. На первой фильтре от массы отделяется самый крепкий щелок. Этот щелок откачивается на регенерацию. С первого фильтра масса поступает в промежуточную мешалку, где разбавляется щелоком с третей ступени промывки. На последнем фильтре масса промывается горячей водой, при этом от целлюлозы отделяется самый слабый черный щелок. Он используется для промывки предыдущей ступени и для разбавления перед собственной ступенью. Промытая масса с последнего фильтра поступает в конечный шнек-разрыватель, а затем в бассейн промытой массы. Пена со всех баков фильтрата отводится в бак – пеносборник, где гасится. Воздух поступающий вместе со щелоком внутрь барабана отделяется от него сепаратором и откачивается вакуум-насосом.

2.3 Сортирование и очистка целлюлозы

Задача очистки отделить от целлюлозы волокнистый и технический сор: суч-

ки, непровар, частички костры, коры, пучки волокон, а также песок, частички шлама и других. Очистку ведут в несколько стадий:

- грубое сортирование – отделение крупного сора: сучков и непровар на сучколовителях;

- тонкое сортирование – отделение мелкого сора: частичек костры, коры, пучков волокон на сортировках;

- очистка от минеральных примесей: песка, шлама, ржавчины на вихревых очистителях;

- фракционирование – отделение мелких волокон от крупных и средних. Применяется при производстве любой целлюлозы для химической переработки, или при производстве сульфитной целлюлозы для отделения мелких волокон, так как на них содержится смола. Оборудование называется фракционаторы или смолоотделители. Сущность фракционирования в том, что массу пропускают через плотную сетку, через которую может пройти только мелкое волокно.

Очистки сульфатной целлюлозы, предназначенной для отбелки. После варки и промывки целлюлоза собирается в поддиффузорном бассейне при концентрации около 10 % и прокачивается насосом через фибриллизатр для сепарирования. Разбавленная до концентрации 2 % в промежуточном бассейне масса подается насосами под давлением 0,5 МПа на сортировки давления, работающие в одну ступень. Отсортированная масса из преемника направляется на вакуум-фильтр для сгущения и при концентрации около 10 % перекачивается в реактор для кислородно-щелочной отбелки. На этом и заканчивается схема очистки небеленой целлюлозы. После отбелки целлюлоза подвергается дополнительному тонкому сортированию и очистке от точеного сора на центриклинерах. Отходы от сортировок юнискрин в количестве 8 – 10 % проходят сортирование на вибрационном сучколовителе; отсортированное волокно направляется в поток целлюлозы второго сорта, из которой изготовляется оберточная бумага, а грубые отходы прессуются в прессе и собираются в сборнике, откуда возвращаются на повторную варку.

Рисунок 4 – Схема промывки и очистки сульфатной целлюлозы для отбелки

1 – варочный котел; 2 – выгружатель; 3 – диффузор непрерывного действия; 4 – поддифузорный бассейн, 5, 8, 11, 15 – насосы; 6 – фибриллизатор; 7, 10 – массные бассейны; 9, 17 – сортировки юнискрин; 12 – вакуум-фильтр; 13 – вибрационный сучколовитель. 14 – бассейн для отходов; 16 – магнаклинер; 18 – сгуститель; 19 – рафинер; 20 – пресс для сучков; 21 – бункер для сучков.

2.3.1 Грубое сортирование

Цель — удаление из массы грубых включений. Сваренная масса из варочных аппаратов «Камюр» и варочных котлов периодического действия поступает в верхнюю цилиндрическую часть выдувных резервуаров. Кроме того, в выдувной резервуар заведен трубопровод от насоса из бака промстоков. В нижней части каждого резервуара установлена вертикальная лопастная мешалка, служащая для перемешивания массы и поддержания равномерной концентрации (3,0 - 3,5 %) в нижней части. Для разбавления массы служит кольцевой спрыск, через сопла которого в нижнюю часть насосами подается черный щелок из 1-го бака фильтрата промывного отдела. Сброс давления из выдувного резервуара производится через ловушку Геттнера № 1, 2, 3 соответственно, где происходит очистка парогазовой смеси от паров щелока, в атмосферу. На орошение в ловушки Геттнера насосом через спрыски подается вода. Жидкость из ловушек сбрасывается в канаву. В ловушку Геттнера № З заведены линии сброса давления с пеносборников. Из выдувных резервуаров насосом масса с концентрацией (2,0 – 3,5 %) подается на сучколовитель типа DКС-80/9. При необходимости (большое количество непровара в массе, чистка одного из сучколовителей DКС) в работу подключается резервный сучколовитель «Сунд». На регулятор концентрации перед насосами направляется черный щелок с промывки (из 1-го бака фильтрата) от насосов. Отсортированная масса после сучколовителя разбавляется до концентрации, требуемой для промывки (1,0 – 1,5 %) и поступает в приемную ванну вакуум-фильтра № 1. Разбавление массы идет за счет подачи в массопровод черного щелока из 1-го бака фильтрата насосом. Отходы от сучколовителя DКС-80 разбавляются черным щелоком от насосов и проходят через камнеловушку, где камни, металл и другие тяжелые частицы отделяются от волокнистой массы и удаляются из процесса через клапан с управлением от таймера. На вымывку отходов в момент опорожнения камнеловушки подается черный щелок от насосов. Тяжелые включения из камнеловушки поступают на вибрационный сучколовитель СВ-02 (старого сортирования) для отделения щелока; щелок направляется в бак промстоков, а металл, камни и крупные сучки сбрасываются на тележку и вывозятся на свалку.

Отходная волокнистая масса от камнеловушки поступает в бак отходов, откуда насосом перекачивается на промыватель сучков типа КFА-50. Промыватель состоит из вращающегося шнека в перфорированном цилиндрическом сите, через полый вал шнека подается промывная жидкость — черный щелок из 1-го бака фильтрата насосом. Уровень щелока в промывателе должен поддерживаться постоянным. Масса шнеком продвигается к выходному патрубку отходов, при этом сучки и волокна отделяются друг от друга: волокно со щелоком проходит через отверстия сита. Сучки направляются в бункер щепы варочного котла «Камюр», а волокносодержащий щелок возвращается в выдувные резервуары под уровень массы: насосом в выдувной резервуар.

В зависимости от количества непровара в сваренной целлюлозе могут работать одна или две линии грубого сортирования: нормальный режим работы — по одной линии грубого сортирования на каждую промывную установку; при большом количестве непровара возможно использовать третий резервный сучколовитель «Сунд»; при малом количестве непровара — на два сучколовителя может работать один промыватель сучков.

Аппараты для отделения от целлюлозной массы грубого непровара и сучков получили название сучколовителей. Применяемые в настоящее время сучколовители по конструкции можно разделить на три группы: вибрационные, центробежные и прочие (с плоской сеткой и другие типы). Наиболее распространен вибрационный сучколовитель (рисунок 5).

Рисунок 5 – Вибрационный сучколовитель

1 – желоб, поступающей массы; 2 – корыто; 3 – амортизатор; 4 – вал, 5 – сито; 6 – спрыски; 7 – желоб отходов; 8 – щит; 9 – ванна.

Вибрационный сучколовитель - прямоугольное корыто, разделенное продольной перегородкой на две половины. Дно корыта перфарированное. Диаметр отверстий 5-10 мм. Корыто еще называют ситом. Оно установлено на четырех резиновых ароматизаторах. Вал корыта соединен с электродвигателем через вибратор. Корыто совершает 1450 кол/мин. Под корытом расположена ванна для хорошей, отсортированной массы. Ванна имеет перегородку (щит), которую можно регулировать по высоте, тем самым изменяя, уровень массы. Над корытом у выходного конуса расположены спрыски для отмывки сучков от налипших волокон.

Масса с концентрацией ≈ 1 % подается на сучколовитель из желоба, расположенного над ним. За счет вибрации сита хорошие волокна проходят через его отверстия в ванну под ним. Сучки и непровар под напором поступающей массы продвигаются к противоположному концу сучколовителя, где орошаются водой для полного разделения и сбрасывания в желоб для отходов.

Достоинством является полное разделение – в отходах нет хорошего волокна, так как сучколовитель открытый и можно регулировать подачу массы, при котором разделение полное.

Недостаток: нельзя применять для сортирования перед промывкой, так как из-за смешения с воздухом будет сильное пенообразоание, потому что в черном щелоке содержится сульфатное мыло – поверхностно-активное вещество.

Центробежные сучколовители стали применять сравнительно недавно. Их конструкция родилась как модификация центробежных сортировок, используемых для тонкого сортирования целлюлозы.

Сучколовитель имеет цилиндрический кожух, внутри которого закреплено неподвижное цилиндрическое сито, снабженное круглыми отверстиями диаметром от 6 до 10 мм. По центру кожуха проходит вал, на котором насажен ротор, вращающийся с частотой 150—200 мин^-1. Ротор состоит из лопастей и поперечных перегородок, образующих три последовательные зоны сортирования, соответствующие трем частям сита с различным размером отверстий. Несортированная масса, имеющая концентрацию около 2%, через широкий впускной патрубок в торцевой крышке сучколовителя поступает внутрьситового барабана, подхватывается лопастями и центробежной силой отбрасывается на сито первой зоны сортирования с диаметром отверстий 10 мм. Большая часть хорошего волокна проходит сквозь эти отверстия. Оставшиеся на сите сучки, непровар и часть сепарированного волокна под давлением поступающей массы (15 – 35 кПа), продвигаются во второе отделение с диаметром отверстий сит 8 мм, где происходит отмывка волокна от отходов спрысковой водой, подаваемой сквозь полый вал. В третьей зоне сортирования с диаметром отверстий сит 6 мм сучки промываются окончательно, разбавляются водой через верхние спрыски и в сопровождение избытка воды выгружаются через нижний патрубок в задней крышке.

Рисунок 6 – Центробежный сучколовитсль типа СЦС

1 – кожух; 2 – ротор; 3 – цилиндрическое сито; 4 – перегородка; 5 – передний торец; 6 – задняя крышка; 7 – подача массы; 8 – выход отходов; 9 – подвод разбавительной воды; 10 – электродвигатель.

Отсортированная масса выводится из кожуха через широкий нижний штуцер. Установленные на роторе кольцевые перегородки задерживают продвижение сучков по длине сита, что способствует лучшему отделению от них хорошего волокна. Все детали сучколовителя, соприкасающиеся с массой выполнены из нержавеющей стали. Оптимальной концентрацией массы можно считать 1,8 – 2 %: при увеличении или уменьшении концентрации вне этих пределов производительность снижается. Оптимальный расход разбавляющей воды составляет около 15% oт количества жидкой массы.

Для грубого сортирования непромытой целлюлозы центробежные сучколовители применять нецелесообразно, в особенности если отделяемые сучки, содержащие большое количество хорошего волокна, возвращаются на повторную варку.