Билет № 13

1. Сжигание СФА щёлоков. Щ. поступающий на сжигание состоит из 2-х частей:1)органическая(65-70%) и 2) минеральная(30-35%). После сжигания органическая часть разлагается на газообразные продукты(СО2,Н2О и др.). А из минеральной части Щ образуется т.н. –плав или подзол. Минеральная часть Щ. содержит :1)Н2SiO3–0.11%; 2)Al2O3,Fe2O3–0.02%; 3)известь–0,5%; 4)K2O–0,69%;5)Na2O–25,69%. Щ. подвергается сжиганию в содорегенерационном агрегате. Сжигание позволяет восполнить потери щёлочи и серы путём добавки соответствующих свежих химатов Na2SO4, восстановить Na2SO4 до Na2S; получить пар за счёт теплотворной способности орг. в-в Щ.

Выделяют следующие стадии сжигания Щ.:1)для натронного;2)для СФА Щ. 1)а.Сушка Щ за счёт тепла дымовых газов (происходит удаление воды);б.Пиролиз и коксование орг.остатка(процесс карбонизации);в.Выжигание кокса и плавление карбонатной щёлочной золы, сопровождается стадия увелич. температуры и плавлением минерального остатка.2)Стадии сжигания СФА Щ те же , что и у натронного, но перед сжиганием к Щ добавляют свежий Na2SO4 для возмещение потерь щёлочи.На 3-ей стадии дополнительно происходит восстановление Na2SO4 до Na2S. Состав минерального остатка в Щ. до сжигания: свободный NaOH–1-2%; Na2SО4–3-5%; Na2СО4–7-10%.

Схема сжигания Щ.:

На 1-ой стадии «сушка» весь свободный NaOH и значительная часть Na2S переходит в карбонат, сульфит, тиосульфит и сульфат Na. На 2-ой стадии осуществляется пиролиз орг. части в рез-те чего образуются СН4 и H2S ,метилмеркаптаны которые сгорают в потоке горячих газов образующие летучие продукты.;На 3-ей стадии осуществляется выжигание кокса и плавление оставшихся минеральных солей.

Химические реакции при сжигании:1)натронный Щ.

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

процессу карбонизации сопутствует удаление оставшейся воды в Щ. за счёт нагревания горячими дымовыми газами.

2)СФА Щ.:а)на первой стадии сушке р-ий нет;б)сжигание:карбонизация щёлочи: 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O; Na2S+CO2+H2O=+H2S; сульфитирование щёлочи: 2NaOH+SO2+O2=Na2SO3+H2O; Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S; окисление сульфидов: H2S+O2=SO2+H2O в) выжитание: Na2SO4+2С= Na2S+2СО2; Na2SO4+4С= Na2S+4СО; Na2SO4+4СО= Na2S+4СО2.

При Т=1000ºС протекают все 3 р-ии, но при увелич.Т до 1400 ºС преобладабт 1и 2

Основные компонента плава вытекающих из печи: Na2S; Na2SO4; Na2CO3.Полученый плав растворяют в воде и получают зелёный щёлок, который дальше направляют на каустизацию.

Сжигание происходит в содорегенерационных котлоагрегатах(СРКА).По типу различают одно-, двух-, трёхбарабанные котлы с вертикальными инаклонными трубками. Типы СРКА делят на группы:1)СРКА с револьверной и плавильной печками.;2)СРКА впрыскиаающего типа;3)СРКА для сжигания Щ. в твёрдом сост.

1)

2. Особенности непрерывной варки целлюлозы (Камюр, Пандия).

В развитии конструкций аппаратов для непрерывной варки выявились два направления. Первое направление состоит в том, чтобы вести непрерывный процесс при тех же параметрах, что и периодическую варку. При этом сохраняется период заварки, т. е. период постепенного подъема температуры до конечного ее значения. Второе на­правление заключается в применении высоких температур, ко­торые позволяют сократить время варки до 20—40 мин, причем период заварки отсутствует и вводимые в аппарат сырье и ще­лок сразу попадают в пространство, нагретое до конечной тем­пературы варки. В аппаратах второго типа всегда имеется па­ровое пространство и обычно используется прямой обогрев.

Первым вопросом, который приходится решать при кон­струировании непрерывно действующего оборудования, явля­ется способ перемещения массы и щелока внутри варочного аппарата. В основном выявились два метода: гидравлическое перемещение под действием силы тяжести или нагнетательного питающего устройства и перемещение с помощью винтовых (шнековых) конвейеров.

Первый принцип используется в вертикальных варочных кот­лах непрерывного действия, причем направление движения ма­териала может быть снизу вверх или сверху вниз. Средние линейные скорости передвижения в вертикальных котлах колеб­лются примерно в пределах 0,1—0,5 м/мин. Вследствие дейст­вия сил сцепления весь столб щепы в смеси со щело­ком продвигается по сечению аппарата с практически равно­мерной скоростью , что обеспечивает возможность достижения одинаковой степени провара . При перемещении с помощью винтовых конвейеров скорости движения отдельных щепочек одинаковы, и в этом случае нет оснований опасаться неравномерности провара. Однако винтовые конвейеры оказы­вают механическое воздействие на волокно; кроме того, за счет винтов и неполного заполнения варочных труб их коэффициент полезного сечения уменьшается до 0,5—0,6. Выбор направления движения материала в вертикальных аппаратах не имеет принципиального значения, но надо учитывать следующие обстоятельства: при движении сверху вниз попользуется действие силы тяжести, или, вернее, естественный напор, который при обратном направлении движения приходится преодолевать.

Второй принципиально важный вопрос при конструирова­нии непрерывных установок — осуществление непрерывного пи­тания варочного аппарата щепой и щелоком и непрерывной выгрузки массы из аппарата. Практическое применение нашли винтовые и ротационные питатели, а также специальные на­сосы. Винтовой (шнековый) питатель устроен по принципу винтового пресса. Он создает сильно спрессованную пробку из щепы, непрерывно проталкиваемую внутрь варочного аппарата. Недостатки винтовых питателей заключаются в том, что сильное сдавливание щепы ведет к повреждению волокон. Фирма «Камюр», например, установила, что при сульфатной варке хвойной щепы применение винтового питателя ведет к ухудшению показателей механической прочности целлюлозы примерно на 10 % по сравнению с периодической варкой. Вин­товые питатели устанавливают главным образом в случае варки однолетних растений и получения полуцеллюлозы, для которой снижение прочности оказывается несущественным.

Более совершенным типом питателя следует признать рота­ционный , представляющий собой непрерывно вращаю­щийся двухходовый кран, в пробке которого устроена камера с решеткой для поступления щепы и щелока. Когда пробка по­вернута таким образом, что проход занимает вертикальное по­ложение , в камеру поступает порция щепы и ще­лока, причем избыточный щелок фильтруется через решетку и возвращается насосом в верхний патрубок. Когда пробка по­ворачивается в горизонтальное положение , щепа из питателя вымывается струей щелока, подаваемого циркуляци­онным насосом, в котел. Питатель вращается с числом оборотов 3—8 в 1 мин, но перерывы в подаче в продолжение каждого оборота могут вызвать изменения давления в нагнетательном трубопроводе, гидравлические удары и даже аварию. Во избе­жание этого пробку питателя удлиняют, увеличивают число ка­мер в питателе до четырех-шести, трубопровод от питателя до котла делают возможно коротким и снаружи обматывают стальной спиралью. Механического повреждения щепы при про­ходе через ротационный питатель совершенно не происходит и качество целлюлозы остается высоким.

Конструкции выгружателей довольно разнообразны. При их выборе также приходится заботиться о том, чтобы масса на выходе из варочного аппарата не повреждалась меха­нически; например, в установке Камюр для этого оказалось не­обходимым снизить частоту вращения выгружателя до 2— 4 об/мин.

Выбор системы обогрева определяется режимом варки. Если варку ведут с постепенным подъемом температуры, то целесо­образнее непрямой нагрев с циркуляцией щелока через подо­греватели. При этом должно иметься не менее двух циркуляционно-подогревательных устройств, так как подогрев щелока происходит скачкообразно и чем больше зон циркуляции и по­догрева, тем плавнее осуществляется подъем температуры варки. Желательна также большая кратность циркуляции. При высокотемпературной варке без заварки проще пользоваться острым паром, подавая его сразу при входе загрузки в вароч­ный аппарат.

1-бункер щепы;2–дозаторы щепы;3–пропарочная камера;4–загрузочный шнек;5–разгрузочный шнек;6–патрубки для подачи пара;7–дозатор высокого давления;8–котёл типа Камюр;9–верхнее циркуляционное сито;10-подогреватель бробика;11–среднее циркуляционное сито;12–нижнее циркуляционное сито.

3. Теория листообразования полотна на сетке БДМ. Формование листа на сетке бумагоделательной машины проте­кает непрерывно и длительность этого процесса исчисляется се­кундами, что затрудняет контроль за ним.

Разбавленная волокнистая суспензия непрерывным потоком по­ступает на движущуюся бесконечную сетку, равномерно разлива­ется по ширине сетки и движется вместе с нею, постепенно теряя воду и превращаясь в мокрое бумажное полотно. Находящиеся и суспензии волокна под влиянием силы тяжести и отсасывающего действия регистровых валиков и гидропланок оседают на сетку, об­разуя на ней волокнистый фильтр, через который фильтруется во­да и на котором задерживаются более мелкие волокна, частицы наполнителей и проклеивающих веществ. Так как ячейки сетки до­статочно велики по сравнению с размерами волокон и особенно. с размерами частиц минеральных наполнителей, в начале Сеточ­ного стола, когда на сетке не осели еще крупные волокна и не об­разовали волокнистого фильтра, наблюдается большой провал че­рез нее мелкого волокна и минеральных наполнителей. В дальней­шем толщина волокнистого слоя увеличивается, и он, как фильтр, задерживает более мелкие волокна и частицы наполнителя и про­клеивающих веществ, при этом отходящая регистровая вода ста­новится более светлой. Наряду с ростом толщины волокнистого слоя на сетке возрастает и его плотность, а следовательно, и со­противление его обезвоживанию.

При формовании бумажного листа на сетке бумагоделательной машины технологу и конструктору приходится решать две про­блемы: 1) получение бумаги высокого качества, обладающей хоро­шим, равномерным просветом и имеющей, следовательно, однород­ное строение, равномерные толщину и вес квадратного метра, глад­кую поверхность, достаточную механическую прочность и другие заданные свойства; 2) улучшение и ускорение обезвоживания бу­мажной массы на сеточном столе при работе бумагоделательной машины на высоких скоростях.

Можно выделить несколько стадий процесса листообразования:

1)начинается с выпускной губы напорного ящика и заканчивается последним регистровым валиком или гидропланкой. На этой стадии фильтрация образуется за счет разницы давления на сетке и под сеткой – это связано с работой регистровых валиков и гидропланок. 2)стадия фильтрации, в которой включен ряд сосунных ящиков, расположенных перед ровнителем. Разность давлений возникает за счет вакуум-насоса. 3)включает ящики, расположенные после ровнителя.4)фильтрация на гауч-вале – давление переменное и нарастает по ходу движения полотна. На первой стадии масса поступает из губы напорного ящика на сетку со скоростью равной скорости движения сетки. Коэффициент отставания скорости массы от скорости сетки = О,9. В этой зоне происходит наибольшее удаление оборотной воды.На второй стадии полотно уже сформировано. Это можно увидеть по «зеркалу залива». Оборотная вода поступает в сосунные ящики. Взвешенных веществ меньше чем в оборотной воде с регистровой части. Все оборотные воды этой стадии направляются в сборник оборотных вод, откуда поступают на разбавление массы в смесительном насосе. В случае недостачи, оборотная вода поступает с первой зоны, т.е. регистровой части. Избыток же поступает в сборники оборотных вод сосунной части.Оборотные воды 3-й зоны собираются в сборнике сосунных вод, где смешиваются с оборотными водами 2-й зоны и имеют все показатели оборотных вод.Оборотная вода с 4-й зоны поступает в сборник сосунных вод, но на показатели вода она оказывает наименьшее влияние.В 4-й зоне установлены водяные ножи, которые отсекают бумажное полотно. Они работают на свежей или осветленной воде и направляются в гауч-мешалку.

Во 2-й и 3-й зонах давление фильтрации регулируется перегородками в каждом отсасывающем ящике. Сетка промывается спрысками для удаления волокна из ячеек сетки. В качестве жидкой фазы применяется свежая вода, осветленная. Эта вода называется подсеточной и направляется она в сборник регистровых или сосунных вод. Бумажное полотно имеет следующие показатели: анизотпропия, двухсторонний просвет, наличие пустот, сгустков, хлопьев. Осветленная вода имеет низкую концентрацию взвешенных веществ и направляется на следующие стадии: на регулирование концентрации, на промывку сетки, гидравлические растворы сосунных ящиков, для промывки прессовых сукон