3 Материальный и тепловой баланс

3.1 Исходные данные

Расчет ведем на 1Т воздушносухой целлюлозы (880 кг абсолютно сухого волокна). Расчет начинаем с последней стадии отбелки и ведем его к началу массного потока.

Режим отбелки целлюлозы.

Таблица 3

Ступень отбелки	Потери волокна %	Массовая доля волокна в массе %	Температура Со	Продолжительность процесса. мин	P.H.
1. Кислородно-щелочная обработка	3,0	12,0	95,0	30,0	7,0
2. Отбелка диоксидом хлора	0,5	12,0	60,0	60,0	6,5
3. Горячее облагораживание	22,0	10,0	120,0	120,0	12,0
4. Гипохлоритная отбелка	2,0	12,0	40,0	90,0	9,5
5. Кисловка	-	3,0	20,0	20,0	4,5

Суммарные химические потери волокна составляют 27,5%, это составит 880*27,5/72,5=334 кг.

В башню КЩО должно поступить волокна 880+334=1213,8 кг.

Потери волокна по стадиям отбелки в кг:

1. КЩО 1213,8*3,0/100=36,4 кг.

2. Д 1213,8*0,5/100=6,1 кг.

3. ГО 1213,8*22,0/100=267 кг.

4. Г 1213,8*2,0/100=24,3 кг.

Массовая доля волокна, поступающей на пресс-фильтры, 4,0%, уходящей с пресс-фильтра – 30%, расход воды на промывку 4 м³/т.

Поступает волокно в башни отбелки с учетом потерь:

Башня кисловки – 880 кг

Башня гипохлоритной отбелки - 880+24,3=904,3 кг

Башня горячего облагораживания – 904,3+267=1171,3 кг

Башня отбелки диоксидом хлора – 1171,3+6,1=1177,4 кг

Башня кислороднощелочной отбелки – 1177,4+36,4=1213,8 кг

Поступает воды с химикатами:

Башня кисловки : С=4% расход 6 кг В=1500 л

Башня гипохлоритной отбелки : С=40 г/л расход 7 кг В=175 л

Башня горячего облагораживания : С=100 г/л расход 100 кг В=1000 л

Башня отбелки диоксидом хлора : С=1,5 г/л расход 0,8 кг В=53 л

Башня кислороднощелочной отбелки: с NaOH=100 г/л расход 25 кг В=250 л

с O₂=100 г/л расход 20 кг В=200 л

3.2 Расчет материального и теплового баланса

С

тупень К:

В₁=b*(100-С₁)/С₁+В₃

В₁=880*97/3+1500=29953 л

В₂=880*97/3+1500=29953 л

Ступень Г:

В₁=880*70/30=2053 л

Добавить воды на разбавление перед башней кисловки:

29953-2053=26400 л

В₂=880*96/4=21120 л

В_ф=В₂+В₀-В₁

В_ф=21120+4000-2053=23067 л

В₃=904,3*88/12=6632+175=6807 л

Добавить воды в башню Г:

21120-6807=14313 л

Ступень ГО:

В₁=904,3*70/30=2110 л

Добавить воды на разбавление перед башней Г

6632-2110=4522 л

В₂=904,3*96/4=21703 л

В_ф=21703+4000-2110=23593

В₃=В₁=2110 л

В_ф2=В_ф1=23593

В₄=В₂=904,3*96/4=21703 л

Добавить воды на разбавление на фильтр 19593 л

В₅= 1171,3*90/10=10542 л +1000=11542 л

Добавить воды на разбавление в башню ГО

21703-11542=10161 л

Ступень Д:

В₁=1171,3*70/30=2733+233=2966 л

Расход пара

Q=(b*0,35+B*4,19)*(t₂-t₁)

Q – затраты тепла на подогрев. кДж

1,34 – теплоемкость волокна. кДж/(кг*⁰С)

4,19 – теплоемкость воды. кДж/(кг*⁰С)

t₂ – конечная температура. ^оС

t₁ – начальная температура. ^оС

Q=(1171,3*1,34+2733*4,19)*(120-80)=520831

D=Q/j-(t₂*4,19)

J – энтальпия насыщенного пара. Дж/кг

D=520831/2740-120*4,19=233 кг

Добавить воды на разбавление

10542-2966=7576 л

В_ф=28111+4000-2733=29378 л

В₃=1177,4*88/12=8636+53=8689 л

В₂=1171,3*96/4=28111 л

Добавить воды в башню Д

28111-2747=19422 л

Ступень КЩО:

В₁=1177,4*70/30=2747 л

В₂=1177,4*96/4=28258 л

В_ф=28258+4000-2747=29511 л

В₃=1213,8*88/12=8894 л

Расход пара

Q=(1213,8*1,34+8894*4,19)*(9,5-40)=2139089 кДж

D=2139089/2740-(95*4,19)=914 кг

B₃=8894+914+456=10265 л

Добавить воды в башню КЩО

28258-10265=17993 л

Перерасчет концентрации

3.3 Итоговый баланс волокна 1т воздушносухой целлюлозы

Таблица 4

Статьи прихода и расхода	Приход. кг	Расход. кг
Бассейн небеленой целлюлозы	1213,0	-
Потери волокна по ступеням отбелки	-	-
Башня КЩО	-	36,7
Башня Д	-	6,8
Башня ГО	-	267,6
Башня Г	-	24,3
Башня К	-	-
Бассейн беленой целлюлозы	-	880,0
Итого	1213,0	1213,0

3.4 Сводный материальный баланс

Таблица 5

Стадия процесса	Приход						Расход
	С массой	С отбельным реагентом	С конденсатом пара	Свежая вода	Оборотный фильтрат	итого	С массой	фильтрат	итого
На ступень КЩО	8901	450	914	-	-	10265	-	-	-
Башня КЩО Фильтр №1	-	-	-	4000	17993	21993	-	29511	29511
В смеситель на разбавление	-	-	-	-	5889	5889	-	-	-
Башня Д	-	53	-	-	19422	19475	-	-	-
Фильтр №2	-	-	-	4000	-	4000	-	29378	29378
В смеситель на разбавление	-	-	233	-	7576	7809	-	-	-
Башня ГО	-	1000	-	-	10161	11161	-	-	-
Фильтр №3	-	-	-	4000	-	4000	-	23593	23593
В смеситель на разбавление	-	-	-	-	19593	19593	-	-	-
Фильтр №4	-	-	-	4000	-	4000	-	23593	23593
В смеситель на разбавление	-	-	-	-	4522	4522	-	-	-
Башня Г	-	175	-	-	14313	14488	-	-	-
Фильтр №5	-	-	-	4000	-	4000	-	23067	23067
В смеситель на разбавление	-	-	-	-	26400	26400	-	-	-
Башня К	-	1500	-	-	-	1500	-	-	-
В бассейн беленой целлюлозы	-	-	-	-	-	-	29953	-	29953
Итого						159095			159095