Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров

Кафедра технологии целлюлозы и композиционных материалов

Курсовая работа

Тема:

Материальный и тепловой баланс периодической сульфатной варки

Выполнил:

студент группы 144 Кофанов А.С.

Проверил:

к.х.н Василёв В.М.

Санкт-Петербург

2013Г Содержание

Исходные данные для расчёта материального баланса

Распределение времени по операциям в обороте котла и график варки:

1. Загрузка щепы и закачка щелоков: заварка, варка, конечная сдувка

2. Заварка

3. Варка

4. Конечная сдувка

5. Выдувка массы в выдувной резервуар

6. Тепловой баланс периодической сульфатной варки

7. Расчёт и подбор оборудования варочного отдела

8. ГОСТ 11208- 82

Библиографический список

Исходные данные для расчёта материального баланса

1. Вид и марка целлюлозы — сульфатная небелёная хвойная, марки НС-3 по ГОСТ 11208-82

2. Степень делигнификации (жёсткость), п.е.(ед. Каппа) - 22.

3. Вид древесины - сосна.

3.1 Объёмная условная плотность древесины, (Приложение 1, [4, с. 62-64]),

кг/пл. м³ (Z) - 409.

4. Выход целлюлозы из древесины, % (В₁) - 45.

5. Влагосодержание щепы, % (W) - 35.

6. Расход активной щёлочи на варку (в ед. Nа₂О), % от абс. сухой древесины

(А) - 17,5.

7. Концентрация активной щёлочи в белом щёлоке (в ед. Na₂О), г/л(С_А) - 112.

8. Степень сульфидности белого щёлока, % (С_у) - 27.

9. Степень каустизации белого щёлока, % (К) - 86.

10. Степень восстановления белого щёлока, % (В_с) - 93.

11. Объёмная плотность загрузки варочного котла, пл. м³ древесины/м³

варочного котла (X) -0,39. [1, с. 93-94].

12. Гидромодуль варки (ГМ) – 4,2:1.

13. Концентрация чёрного щёлока, заливаемого на варку, % сухих веществ

(С_ЧЩ) - 13,8.

14. Плотность чёрного щёлока, т/м³ (р_чш) - 1,074. (Приложение 2; [1, с. 317- 319, табл. 50]).

15. Доля органической части в сухом остатке чёрного щёлока, [1, с. 372-373,табл. 55], % (О_рг) - 70.

16. Доля минеральной части в сухом остатке чёрного щёлока, [1, с. 372-373,

табл.55], %(М) - 30.

17. Температура варки (t_кон), - 170°С.

18. Давление в варочном котле после конечной сдувки, Р_кон.сд. - 5,1 кг/см².

19. Оборот котла, час-мин - 5ч 50мин.

20. Объем котла [1, с. 80- 82, табл. 5], 140 м³.

21. Производительность варочного цеха, тонн в.с. целлюлозы/сутки(Q) - 600.

Распределение времени по операциям в обороте котла и график варки:

1. Осмотр 5 мин.

2. Загрузка щепой с уплотнением пропаркой 40 мин.

3. Закачка щелоков с циркуляцией 35 мин.

4. Заварка до температуры 170°С 2ч 20 мин.

5. Варка при температуре 170°С 1 ч 10 мин.

6. Конечная сдувка 30 мин.

7. Выдувка массы 30 мин.

Итого: 5 ч 50 мин

1. Загрузка щепы и закачка щелоков: заварка, варка, конечная сдувка

1.1. Количество абсолютно-сухой щепы, загружаемой в котёл на варку для получения 1 т воздушно-сухой целлюлозы (880 кг абсолютно-сухой целлюлозы) (Д):

Д = кг абсолютно-сухой древесины (кг а.с.д.).

1.2. Количество воды, поступающей на варку со щепой (V₁) при заданной влажности щепы (W):

V₁=кг (л) ≈ 1053,0 л.

1.3. Общее количество жидкости в котле при варке (V) при заданном гидромодуле (ГМ):

V = Д*ГМ = 1955,56*4,2 = 8213,35 л ≈ 8213,4 л.

1.4. Количество активной щёлочи, задаваемой с белым щёлоком наварку (A₁) при заданном расходе активной щёлочи от веса а.с.д. (А):

A₁= кг Na₂O.

1.5. Объём белого щёлока, закачанного на варку (V₂) при его заданной концентрации (С_а):

V₂=л ≈ 3055,5 л.

1.6. Объём чёрного щёлока, закачанного на варку (до заданного гидромодуля) V₃:

V₃ = V - (V₁ + V₂) = 8213,4 - (1053,0 +3055,5) = 4104,9 л.

1.7. Расчёт состава белого щёлока по его характеристикам в единицах Na₂O:

C_NaOH/Na2O=г/л (поNa₂O);

C_Na2S/Na2O=г/л (по Na₂O);

C_Na2CO3/Na2O= C_NaOH/Na2O *г/л (по Na₂O);

C_Na2SO4/Na2O= C _Na2S/Na2O * г/л (по Na₂O).

Итого:

C_общNa2O=81,76+30,24+13,31+2,28=127,59 г/л в ед. Na₂O.

1.8. Состав белого щёлока в собственных единицах:

C_NaOH/се= C_NaOH/Na2O г/л NaOH.

Аналогично:

C_Na2S/с.е.= C_Na2S/Na2Oг/л Na₂S;

C_{Na2CO3/с.е.}= C_Na2CO3/Na2Oг/л Na₂CO₃ ;

C _{Na2SO4/с.е.}= C _Na2SO4/Na2Oг/л Na₂SO₄;

Итого:

С_собств = 105,50+38,04+22,76+5,22=171,52 г/л в собственных единицах.

1.9. Степень активности белого щёлока (А_кт):

А_кт=.

1.10. Коэффициент пересчёта (Е) натриевых соединений белого щёлока из единиц Na₂O в собственные единицы:

Е=.

1.11. Количество «всей щёлочи» в собственных единицах, поступающей в котёл с белым щёлоком (M₁):

M₁= кг.

1.12. Количество сухих веществ, поступающих в котёл с закачиваемым чёрным щёлоком (Ф₁) при заданной концентрации сухих веществ в чёрном щёлоке (С_чщ) и его плотности (р_чщ):

Ф₁== 608,40 кг сухих веществ.

1.13. Количество минеральных веществ, поступающих в котёл с чёрным щёлоком (М₂):

М₂= = 182,52 кг минеральных веществ чёрного щёлока,

или в единицах Na₂O 182,52 : 1,344 = 135,80 кг пo Na₂O.

1.14. Количество органических веществ, поступающих с чёрным щёлоком на варку (S):

S= = 425,88 кг органических веществ.

1.15. Общее количество минеральных веществ, поступающих с белым и чёрным щёлоком в варочный котёл (М₃):

М₃=М₁+М₂=523,85+182,52 = 706,37 кг минеральных веществ.

Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Поступление веществ в варочный котел

Вещества	Со щепой	С белым щёлоком	С чёрным щёлоком	ИТОГО в котле
1	2	3	4	5
1. Вода, л (кг)	1053,0	3055,5	4104,9	8213,4
2. Органические вещества, кг: - древесина - растворённые в чёрном щёлоке	1955,56			1955,56
			425,88	425,88
3. Минеральные вещества, кг		523,85	182,52	706,37
ИТОГО:	3008,56	3579,35	4713,3	11301,21
В т.ч. всей Na2O, кг (при коэффициенте Е= 1,344 - см. п. 1.10.)		389,77	135,80	525,57