Описание технологической схемы.

Сдувки из варочного котла 1 поступают в щелокоуловитель 2, где отделяется увлеченный со сдувками щелок. Щелокоуловитель представляет собой небольшой стальной резервуар со слегка выпуклым верхним днищем и коническим нижним, рассчитанный на полное рабочее давление в котле 1 - 1,2 МПа. Щелокоуловитель делается сварным, и объем его составляет

10 - 15 м³, что достаточно для накопления щелока от 6 - 8 варок, при объеме котлов 100 - 140 м³. Внутри щелокоуловителя устанавливается отражательный зонт, снаружи — манометр и водомерное стекло. Уровень щелока во избежание увлечения его с парами в конденсатор не должен быть выше 1/3 цилиндрической части. Щелок периодически спускают в баки-мерники варочного отдела и возвращают обратно в котлы. Для лучшего отделения щелока на сдувочных линиях иногда устанавливают два-три щелокоуловителя последовательно. Из щелокоуловителя пары и газы перепускаются в поверхностный конденсатор 3, охлаждаемый водой. За счет тепла конденсации водяных паров охлаждающая вода нагревается до 60 - 70 °С и может быть использована, например, для промывки целлюлозы. Образующийся в конденсаторе сдувочный конденсат отводится в непрерывно действующий отстойник - флорентину 4, в которой происходит разделение маслянистого и водного слоев. Флорентина выполняется в виде цилиндрического бака с плоским или коническим дном. Подводящая труба от конденсатора опускается достаточно глубоко, примерно до половины высоты флорентины, и сырой скипидар, имеющий плотность около 0,86 г/см³, легко всплывает на поверхность. Скипидар с поверхности жидкости сливается по трубе в приемный бак 5, водный конденсат отводится со дна флорентины по коленчатой сливной трубе, причем высота колена должна быть примерно на 50 мм ниже уровня сливной трубы для скипидара. По известной формуле для сообщающихся сосудов такая разность уровней сливных труб обеспечит толщину слоя скипидара во флорентине, равную = 350 мм, что гарантирует от попадания водного конденсата в скипидар. От верхней крышки флорентины и от колена переливной трубы отходит вытяжная труба в атмосферу. Пары скипидара огнеопасны, поэтому необходимо исключить всякую возможность появления источников огня в непосредственной близости от флорентины. Неконденсируемые в сдувочном конденсаторе газы отводятся в атмосферу или в особые сборники, откуда их направляют на дезодорацию или сжигание.

После котлов с диффузионным отбором щелока и выдувкой массы в выдувной резервуар необходимо устанавливать для промывки не менее двух непрерывных диффузоров, работающих в противотоке. Диффузоры непрерывного действия можно использовать и для промывки массы после котлов периодической варки. Так, при расширении производства на одном из финских сульфатцеллюлозных заводов после выдувного резервуара, куда выдувается масса из четырех периодических котлов объемом 160 м³, установлена промывная линия из трех последовательно работающих непрерывных диффузоров диаметром 4 м. Правда, потери щелочи с промытой массой составляют при такой системе промывки 20 - 25 кг сульфата на 1 т целлюлозы, что нельзя признать вполне удовлетворительным. При ступенчатой промывке в непрерывных диффузорах масса перед подачей на промывку разбавляется в нижней части выдувного резервуара до концентрации около 4 % крепким фильтратом из первого диффузора. Для отбора этого фильтрата и сгущения массы перед зоной промывки до 10 % в диффузоре предусмотрен дополнительный ситовый пояс из двусторонних сит, подвешенный к пакету промывных сит и располагающийся ниже его. Полупромытая масса при выходе из первого диффузора также разбавляется оборотным фильтратом со второго диффузора до 4%, а во втором диффузоре снова сгущается с 4 до 10 % перед зоной промывки с помощью дополнительных сит. Развитием такой конструкции диффузора с дополнительным пакетом сгущающих сит явился двухступенчатый диффузор непрерывного действия, который позволяет осуществлять две ступени промывки в одном корпусе. В этом случае нижний ситовый пояс устраивается как промывной и снабжается подводом фильтрата, отбираемого через верхние сита. Такие двухступенчатые диффузоры с большим эффектом используются для домывки массы после горячей диффузионной промывки в непрерывных котлах.

Башни с наружной колонкой используются для хлорирования (при низкой концентрации массы) или для отбелки диоксидом хлора (при средней концентрации массы). Наличие колонок для предварительного смешения массы с реагентами обеспечивает равномерное прохождение реакции во всем объеме массы и дает возможность сокращать продолжительность пребывания массы в башне.

Выход мыла при щелочной варке зависит от содержания экстрактивных веществ в исходной древесине. С небольшой погрешностью можно принять, что каждому 1% содержания смол и жиров в древесине соответствует выход около 20 кг абсолютно сухого мыла на 1 т целлюлозы. Поскольку содержание смол и жиров в древесине сосны доходит до 8 - 10%, максимальный теоретический выход мыла при щелочной варке сосны составит 160 - 200 кг/т целлюлозы. Если принять среднее содержание экстрактивных веществ для сосны 4%, а для ели 2%, получим соответственные средние выходы мыла в щелоке после варки 80 кг/т для сосны и 40 кг/т для ели. При варке лесопильных отходов, состоящих из заболонной древесины, выход мыла примерно в, 1,5 раза меньше в соответствии с меньшим содержанием смол и жиров в заболони. Из сплавной древесины выход мыла меньше, чем из древесины железнодорожной доставки, а из свежей — больше, чем из выдержанной. Однако образовавшееся при варке мыло удается выделить из щелока далеко не полностью. При отстаивании черного щелока только в баках перед выпаркой без возврата сгущенного щелока на доуплотнение удается собрать не более 40 - 45% от общего количества мыла. При доуплотнении щелока за счет частичной рециркуляции сгущенного щелока коэффициент отсолки мыла повышается до 45 - 55%,, а при дополнительном отстаивании в мылоотделителях в процессе выпарки до 55 - 65%.

На заводах выход мыла при счерпывании его со щелока учитывают обычно по сырому мылу, содержащему от 20 до 50% черного щелока в виде влаги. Если принять среднюю влажность сырого мыла, равную 35%, м указанные выше коэффициенты отсолки, получим для сосны и ели средние выходы сырого мыла, указанные ниже. Практически выход мыла колеблется в очень широких пределах: примерно от 40 до 100 кг сырого мыла на 1 т целлюлозы при варке сосновых балансов.

Сульфатное мыло из ели, как видно, содержит больше нейтральных и нерастворимых в эфире веществ, чем сосновое мыло. Соотношение между жирными и смоляными кислотами в различных образцах мыла из древесины хвойных пород, колеблется примерно от 40 : 60% до 60 : 40%. Среди жирных кислот найдены линолевая, линоленовая, олеиновая и пальмитиновая; среди смоляных - декстропимаровая, абиетиновая и ее гомологи. Небольшая часть жирных и смоляных кислот оказывается окисленной до оксикислот. В минеральной части мыла содержится, кроме связанной щелочи, также небольшое количество карбоната (0,2 - 0,3%) и серы (около 0,3%)

Сырое мыло представляет собой полужидкую мазь темно-коричневого цвета, которой свойственны липкость и клейкость из-за большого содержания нейтральных смолистых веществ и неприятный запах, обусловленный примесью сернистых соединений. Многие сульфатцеллюлозные заводы мыло не перерабатывают, а в сыром виде отправляют на мыловаренные предприятия. Сырое сульфатное мыло в количестве 5 - 10% можно добавлять в композицию хозяйственных мыл без ухудшения их качества. Сырое мыло может служить исходным продуктом для получения эфиров смоляных и жирных кислот. Технология этого процесса, разработанная Ф. А. Медниковым, состоит в обработке мыла при температуре 140 - 150°С дихлорэтаном или хлористым бензилом в течение 6 - 12 ч. Выход этиленгликолевого эфира составляет 60 - 66% от массы мыла при расходе 0,8 - 0,9 кг дихлорэтана на 1 кг эфира Получаемые эфиры являются хорошими мягчителями и пластификаторами и находят себе применение в кожевенной, резиновой промышленности и в производстве пластических масс.

Схема выпарной станции

Станция состоит из восьми корпусов, работающих по 6-ступенчатон схеме испарения. Производительность батареи составляет 180 т испаряемой воды в 1 ч, максимально возможная— 200 т/ч. Суммарная поверхность нагрева всех корпусов составляет 15000 м. Таким образом, удельная паропроизводительность равна 12 кг/(м³ * ч); максимальная - 13,3 кг/(м³ * ч). Первая ступень испарения состоит из двух корпусов: основного с поверхностью нагрева 1960 м³, снабженного сепаратором, и дополнительного с поверхностью нагрева 1280 м³, не имеющего сепаратора. Оба первых корпуса обогреваются свежим паром давлением 0,35 МПа (температура 138 °С). Остальные корпуса имеют поверхность нагрева по 1960 м³, причем шестая ступень испарения состоит из двух корпусов, работающих параллельно (по пару). Вторичный пар из шестой ступени испарения уходит с температурой 55 °С, и общий температурный перепад по батарее составляет: 138 - 55 = 83 °С. Для конденсации сокового пара установлены пять спиральных теплообменников и хвостовой смешивающий конденсатор. Щелок из промывного отдела с концентрацией 17,7 % сухого вещества подается насосами в корпус четвертой ступени испарения, но небольшая часть щелока (примерно 25%) подается одновременно во второй корпус шестой ступени. Из четвертой ступени щелок переходит в пятую, оттуда - в первый корпус шестой ступени. Полуупаренный щелок, выходящий из обоих корпусов шестой ступени, направляется в промежуточный бак для отделения мыла. После этого щелок по двум параллельным линиям прокачивается через четыре спиральных теплообменника, обогреваемых паром самоиспарения, выделяющимся из конденсатов шестой, пятой, четвертой и третьей ступеней. Подогретый щелок поступает в корпус третьей ступени, оттуда перекачивается снова по двум параллельным линиям через спиральные теплообменники, обогреваемые паром самоиспарения из конденсата второй ступени, и подается в отдельно стоящий двухходовый кипятильник первой ступени. Закипающий щелок вместе с паром переходит в основной корпус первой ступени и далее в корпус второй ступени, откуда выходит окончательно упаренный щелок с концентрацией 60 % сухого вещества. Производительность батареи по щелоку составляет 5650 м³ в сутки при нормальной работе и 6300 м³ в сутки при максимальной нагрузке. При выпарке 180 т воды в 1 ч и расходе свежего пара 40,5 т/ч экономичность составляет: 180:40,5 = 4,45 кг воды на 1 кг пара.

Каустизация известкового шлама использованы многоярусные или многоэтажные уплотнители. Крепкий сырой зеленый щелок из растворителя плава 35 содорегенерационного отдела перекачивается в одноярусный отстойник 36 с центральной вертикальной питательной трубой для отделения зеленого, или черного, шлама. Осветленный крепкий зеленый щелок из отстойника 36 сливается в бак 37, откуда его через напорный бак 60 направляют на гашение извести в гаситель-классификатор 38. Черный шлам, отделенный от зеленого щелока, из нижнего конуса отстойника-осветлителя 2 насосом откачивается в мешалку 39, откуда, разбавленный оборотным слабым зеленым щелоком, поступает на промывку в трехъярусный отстойник-промыватель 40. Промывка горячей водой ведется по противоточному принципу; промытый черный шлам, содержащий очень небольшие количества щелочи, из нижней части отстойника 40 насосом откачивается в канализацию. Слабый зеленый щелок, образовавшийся от промывки черного шлама, сливается из верхнего этажа отстойника 40 и перекачивается на дополнительную каустизацию известкового шлама в мешалку 41. Известь, достаточно мелко измельченная или в виде мелких окатышей после известерегенерационной печи, из бункера 42 тарельчатым питателем дозированно подается в гаситель-классификатор 38. Гашение производится осветленным крепким зеленым щелоком. Полученное известковое молоко, дополнительно разбавленное оставшимся количеством зеленого щелока и очищенное от песка и мелких камней в классификаторе, направляется в батарею из трех непрерывно и последовательно работающих каустизаторов 43. Реакция каустизации начинается еще во время гашения извести и лишь завершается в каустизаторах, обогреваемых чаще всего острым паром и рассчитанных на продолжительность пребывания в них суспензии в течение 1,5 - 2ч.

Суспензия, состоящая из белого щелока и карбоната кальция, из последнего каустизатора самотеком непрерывно поступает в многоярусный отстойник-осветлитель 44. Из всех этажей осветлителя параллельно через общий бачок 45 сливается в сборный бак 46 крепкий осветленный белый щелок, который насосом откачивается в варочный отдел. Отделенный каустизационный известковый шлам, содержащий еще значительные количества щелочи, из нижнего конуса отстойника 44 насосом откачивают в дополнительный каустизатор 41, где происходит каустизация слабого зеленого щелока (к которому обычно добавляют небольшое количество крепкого) за счет непрореагировавшей в основных каустизаторах извести, содержащейся в шламе. В результате заметно улучшается использование извести и сокращается потребный ее расход. Из дополнительного каустизатора суспензия, разбавленная оборотным слабым щелоком, направляется самотеком в промывной многоярусный отстойник 47. Три верхние этажа этого отстойника служат для получения слабого белого щелока, который через сборный бачок 48сливается в бак 49 и оттуда используется для заливки растворителей плава в содорегенерационном отделе. В двух нижних этажах отстойника 47 известковый шлам дополнительно промывается подаваемой туда горячей водой, что дает возможность снизить потери щелочи с промытым шламом и получить слабый белый оборотный щелок, используемый для разбавления суспензии в дополнительном каустизаторе 41. Промытый известковый шлам из нижнего конуса отстойника 47 центробежным песковым (или диафрагмовым) насосом откачивается в мешалку 50, где разбавляется горячей водой до концентрации 20 - 25 % сухого вещества, и перекачивается в сборные баки 51 для шлама, в которых перемешивание суспензии осуществляется сжатым воздухом от компрессора (давлением 0,2 - 0,3 МПа). Из сборных баков 51 шлам перекачивается для окончательной промывки через дозировочный бачок 52 на барабанный вакуум-фильтр 53; вакуум внутри барабана создается вакуум-насосом 54 с установленным перед ним конденсатором 55 для водяных паров. Промывка шлама на фильтре ведется горячей водой; фильтрат через ресивер 56 попадает в бак 57 и подается насосом в нижние этажи отстойника 47 (вместе с горячей водой). Окончательно промытый каустизационный шлам снимается с барабана фильтра при сухости 50 - 60% и винтовым конвейером направляется в известерегенерационную печь 58 для обжига и регенерации извести. Регенерированная обожженная известь элеватором 59 поднимается в бункер 42. Потери извести в процессе ее регенерации возмещаются добавкой свежего известняка к каустизационному шламу перед поступлением его на обжиг. Иногда используют добавку свежей товарной извести, поступающей со склада в свой бункер и оттуда через тарельчатый питатель - в гаситель-классификатор. Описанная схема непрерывной каустизационной установки с многоярусными уплотнителями типа Дорра является более или менее типовой.