3.1.4 Конечная сдувка (спуск давления)

Давление в варочном котле снижается с 0,6 до 0,2 МПа (с 6,0 до 2,0 кгс/см²) [1]. За время конечной сдувки из котла уходит значительное количество SO₂: титр щелока снижается с 1,5 до 0,3 % SO₂ (в соответствии с рисунком 3.1). Можно с небольшим приближением считать, что в конечный момент сдувки в газовом пространстве котла не будет содержаться SO₂, а будет находиться только водяной пар. Давлению насыщенного пара 0,2 МПа, то есть 0,30 МПа абсолютного давления, отвечает температура около 133 ºС. Следовательно, считаем, что после завершения конечной сдувки температура содержимого котла равна 133 ºС. Снижение температуры содержимого котла вызывает выделение водяного пара, уходящего с конечной сдувкой.

Если принять теплоемкость целлюлозы и органических растворенных веществ щелока равной 1,34 кДж/(кг·ºС), то при снижении температуры содержимого котла со 140 до 133 ºС выделится всего тепла

[6948,6 · 4,19 + (880 − 846,85) · 1,34] · (140 − 133) = 204 113,4 кДж.

Средняя температура жидкости в котле за время конечной сдувки равна

(140 + 133) : 2 = 136,5 ºС.

Этой температуре, то таблицам насыщенного пара, отвечает теплота испарения 2158,8 кДж/кг. Следовательно, при конечной сдувке пара выделится

204 113,4 : 2158,8 = 94,5 кг.

Жидкости в котле в конце спуска давления будет

6948,6 – 94,5 = 6854,1 л.

В щелоке после спуска давления останется SO₂

6854,1 · 0,003 = 20,6 кг.

При конечной сдувке уходит из котла SO₂ 

104,23 – 20,6 = 83,63 кг.

Концентрация органических веществ в щелоке к моменту выдувки равна

846,85 · (1000 : 6854,1) = 123,6 г/л.

Таблица 3.4 – Итоговый баланс конечной сдувки

Вещества	Находилось в котле к концу варки	Уходит с конечной сдувкой	Осталось в котле к моменту выдувки
Жидкость (и пар), л (кг)	6948,6	94,5	6854,1
Целлюлоза, кг	880	—	880
Органические растворенные вещества, кг	846,85	—	846,85
SO2, кг	104,23	83,63	20,6
Na2O, кг	6,95	—	6,95

3.1.5 Выдувка

Во время выдувки избыточное давление падает с 196 кПа до 0 и температура соответственно с 133 до100 ºС. За счет охлаждения содержимого котла выделяется тепла

[6854,1 · 4,19 + (880 + 846,85) · 1,34] · (133−100) = 1 024 077,7 кДж.

При среднем избыточном давлении

(196 + 0) : 2 = 98 кПа

или 199 кПа абсолютного давления теплота испарения равна 2205,3 кДж/кг. Пара выделится

1 024 077,7 : 2205,3 = 464,4 кг/т

целлюлозы. Останется щелока в стеже

6854,1 – 464,4 = 6389,7 л/т

целлюлозы.

Концентрация органических веществ в щелоке равна

846,85 · (1000 : 6389,7) = 132,5 г/л.

Количество SO₂, уходящего с парами вскипания, примем равным 50,0 % от SO₂, содержащегося в щелоке, т. е.

20,6 · 0,5 = 10,3 кг.

Остальные

20,6 − 10,3 = 10,3 кг

SO₂ останутся в щелоке.

Суммарный материальный баланс варки сульфитной целлюлозы нормального выхода приведен в таблице 3.5. Общее количество сдувочной и перепускной жидкости, уходящей из котла, с учетом конденсата водяных паров составит

2329,52 + 134,5 = 2464,02 л/т

целлюлозы.

Таблица 3.5 – Суммарный материальный баланс варки сульфитной целлюлозы нормального выхода

Вещества	Приход
	со щепой	с кислотой и перепускной жидкостью	с конденсатом пара	от химических реакций	всего
Вода (и пар), л (кг)	1173,3	7964,82	180	—	9318,12
Древесина (целлюлоза),кг	1760	—	—	—	1760
Органические вещества, кг: – газообразные и летучие – растворенные	— —	— 152,75	— —	70,4 846,85	70,4 999,61
SO2, кг	—	597,4	—	—	597,4
Na2O, кг	—	55,75	—	—	55,75

Продолжение таблицы 3.5

Вещества	Расход
	со сдувочной и перепускной жидкостью	со сдувочными газами	на химические реакции	с выдувочными газами	осталось в стеже	всего
Вода (и пар), л (кг)	2329,52	134,5	—	464,4	6389,7	9318,12
Древесина (целлюлоза),кг	—	—	880	—	880	1760
Органические вещества, кг: – газообразные и летучие – растворенные	— 152,75	70,4 —	— —	— —	— 846,85	70,4 999,61
SO2, кг	93,41	324,99	158,4	10,3	10,3	597,4
Na2O, кг	5,31	—	43,49	—	6,95	55,75

Общее количество сдувочной и перепускной жидкости, уходящей из котла, с учетом конденсата водяных паров составит

2329,52 + 134,5 = 2464,02 л/т

целлюлозы.

Процент регенерации жидкости по отношению к количеству варочной кислоты в котле составит

R_жидк = (2464,02 : 7964,82) · 100 = 30,94 %.

Общее количество SO₂, уходящего в регенерационную систему, равно

93,41 + 324,99 = 418,4 кг/т

целлюлозы.

Процент регенерации SO₂ (по отношению к количеству SO₂ в варочной кислоте) составит

R_SO2 = (418,4 : 597,4) · 100 = 70,04 %.

Общий расход SO₂ на варку (химические реакции плюс потери в конечном щелоке) составит

158,4 + 20,6 = 179 кг/т

целлюлозы, что эквивалентно 93,41 кг серы на 1 т целлюлозы.