Проект отбельного цеха СаЦ завода производительностью 500000 т/год беленой целлюлозы из еловой древесины

Характеристика сырья, химикатов, готовой продукции. Схема и контроль технологического процесса отбелки хвойной целлюлозы. Расчет материального и теплового баланса производства, количества устанавливаемого основного и вспомогательного оборудования.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 08.02.2013
Размер файла 494,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра ТЦБП

Дипломный проект

По дисциплине Технология целлюлозы

На тему Проект отбельного цеха СаЦ завода производительностью 500000 т/год беленой целлюлозы из еловой древесины

Пономарева Наталья Сергеевна

Архангельск 2007

Реферат

Пономарева Н.С. Проект сульфат-целлюлозного завода производительностью 500 000 т в год белёной целлюлозы из еловой древесины.

Руководитель проекта - ассистент Севастьянова Ю.В..

Пояснительная записка объемом 91 л. содержит 48 таблиц, 7 источников, графическую часть на 1 листе.

Ключевые слова: целлюлоза, отбельная башня, делигнификация, промывка, диоксид хлора, отбелка.

Цель работы - разработка технологических решений, обеспечивающих достижение требуемого уровня качества белёной целлюлозы.

На основании выполненного обзора литературы для отбелки СФа хвойной целлюлозы предложена технология ECF по схеме КЩО-Д0-ЩП-Д12-К. Выполнены расчеты материального и теплового балансов, произведён выбор и расчет основного и вспомогательного оборудования. Рассчитана потребность в сырье, химикатах, электроэнергии, воде и паре.

Оглавление

Введение

1. Стандарты на готовую продукцию, сырье, химикаты, воду, пар

2. Аналитический обзор литературы

2.1 Описание схем отбелки

2.2 Выбор схемы производства

3. Расчет материального и теплового баланса

4. Расчет количества устанавливаемого основного и вспомогательного оборудования

4.1 Расчет объема отбельных башен

4.2 Выбор промывного оборудования

4.3 Расчет вместимости баков фильтрата

4.4 Расчет вместимости массных бассейнов

4.5 Расчет и подбор насосов

5. Энергетическая часть

6. Охрана природы

7. Технико-экономические показатели

8. Технологический контроль

Список литературы

Введение

Современная отбелка проводится по многоступенчатой схеме с промывкой между ступенями и использованием различных химикатов и условий на каждой ступени.

Основные реагенты, которые сегодня используются для отбелки целлюлозы, - диоксид хлора, кислород, пероксид водорода, озон. Но на некоторых российских предприятиях по-прежнему используется хлор и гипохлорит натрия. При решении вопроса об использовании отбеливающих реагентов необходимо учесть следующие факторы: химическая стабильность продукта, безопасность производства, транспортировка и хранение, экономика производства, доступность сырья и энергии, географическое положение и инфраструктура, баланс химикатов на целлюлозном заводе, состояние окружающей среды. Такие реагенты, как озон, диоксид хлора, производят на целлюлозных заводах из-за их нестабильности. Остальные реагенты могут быть получены непосредственно на целлюлозном заводе или закуплены у поставщиков.

При модернизации технологии отбелки возникают следующие основные вопросы:

-в какой степени и какой ценой может быть достигнуто сокращение образования хлорорганических соединений при переходе на схему отбелки ЕCF;

-какова эффективность очистки стоков от хлорорганических соединений на сооружениях биологической или локальной очистки;

- какова экологическая и экономическая эффективность перехода на отбелку

без применения молекулярного хлора.

Любая технология производства беленой целлюлозы - определенный компромисс между экономикой и экологией. Этот компромисс сегодня должен строиться на основе соблюдения целого ряда условий. Важнейший из них - отсутствие хлора, как отбельного реагента. Соблюдение этого условия гарантирует отсутствие в конечной продукции и окружающей среде диоксинов - чрезвычайно токсичных и опасных для здоровья человека соединений. Другое условие, к выполнению которого необходимо стремиться, - создание замкнутой технологической схемы производства беленой целлюлозы. Необходимость выполнения первого условия привела к появлению ECF и TCF процессов отбелки и в ряде технологических вариантов к удлиненной варке. Стремление выполнения второго условия заставляет искать пути максимально возможного снижения объемов стоков, образующихся в процессе отбелки, экономичные и экологически безопасные методы утилизации осадка избыточного активного ила, образующегося при биологической обработке этих стоков. Без всякого сомнения, природоохранная ситуация на целлюлозных заводах улучшается по мере исключения элементарного хлора из отбельного процесса и перехода на ECF- и TCF-технологию.

1. Характеристика сырья, химикатов, готовой продукции

Таблица 1.1- Характеристика сырья, материалов

Наименование сырья, материалов, ГОСТ, ОСТ или ТУ

Показатели по ГОСТ, ОСТ, ТУ или регламенту

1.Небеленая целлюлоза из хвойных пород древесины

1.Степень делигнификации, ед. Каппа, 20 - 28

1.2.Разрывная длина, м, не менее 8500

1.3.Остаточная щелочность, г/л ед Na2О, не более 0.5

1.4.Сорность, шт/м2 площадью > 5мм2 - не допускается, свыше 2 до 5 мм2 - не более 16

2. Водный раствор каустика

2.1.Содержание NaOH, г/л - 95 - 105

3. Сернистая кислота

3.1.Содержание SO2, г/л - 10 - 25

4. Двуокись хлора, водный раствор

4.1.Содержание двуокиси хлора- 5 - 8 г/л (в пересчете на активный хлор, г/л - 13,2 - 21,0)

5. Фильтрованная вода

5.1. Цветность, °ПКШ, не более - 50

5.2.Прозрачность, см, не менее - 25

5.3. рН - 6,0 - 7,2

6. Пар низкого давления,

5 кг/см2

6.1.Давление, кгс/см2 (МПа) - не менее 2,5 (0,25)

6.2.Температура, °С - 150 -160

7. Пар среднего давления,

13 кгс/см2

7.1. Давление, кгс/см2 (МПа) - не менее 10,5 (1,05)

7.2. Температура, °С - 190 - 220

Таблица 1.2 - Показатели качества хвойной целлюлозы (ГОСТ-9571-89)

Наименование показателя

Значения для марок

Метод

ХБ - 0

ХБ - 1

ХБ - 2

ХБ - 4

ХБ - 5

ХБ - 6

ХБ - 7

испытаний

1.Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА до 60° ШР

1.1.Разрывная длина, км, не менее

9.0

7.8

7,8

7,4

8,5

8,7

7,4

По ГОСТ -13525.1

1.2.Прочность на излом при многократных перегибах, число двойных перегибов, не менее

1300

1100

800

700

1000

1300

800

По ГОСТ - 13525.2

2.Белизна, % не менее

90

88

86

87

82

80

81

По ГОСТ - 7690

3.Сорность, шт, для соринок

ГОСТ - 14363.3

площадью:

от 0.1 до 1 мм2 включительно,

25

70

70

60

90

150

120

не более

св 1.0 до 2 мм2 включительно,

0

0

2

2

5

15

10

не более

св 2.0 до 3.0 мм2 включительно,

0

0

0

0

0

10

5

не более

св 3.0 мм2

0

0

0

0

0

0

0

4. рН водной вытяжки

5.5 - 7.0

5.5 - 7.0

5.5 - 7.0

5.5 - 7.0

5.5 - 7.0

5.5 - 7.0

5.5 - 7.0

По ГОСТ - 12523

5.Влажность, % не более

20

20

20

20

20

20

20

По ГОСТ - 16932,

Характеристика изготовляемой продукции.

Целлюлоза сульфатная беленая из хвойной древесины должна соответствовать следующим требованиям:

механическая прочность при размоле 36 - 40 ?ШР и 20±2 ?С

разрывная длина - не ниже 7500 м

белизна в % - не менее 86

рН водной вытяжки целлюлозы на б/фабрику - 4,0 - 7,0

сорность-число соринок на 1 м?

площадью свыше 0,06 до 0,75 мм? включительно - не более 100

Таблица 1.3 - Характеристика исходного сырья, химикатов, вспомогательных материалов, одежда машин, фильтров.

п/п

Наименование сырья, материалов, полуфабрикатов

ГОСТ (ОСТ) или ТУ

Показатели, обязательные для проверки перед использованием в производство

1.

Небеленая сульфатная хвойная целлюлоза, поступающая с картонно-бумажного производства

технологический регламент КБП

жесткость - 35-42 ед. Каппа

разрывная длина при размоле

до 18-20°ШР и 20±2 °С - не менее 9200 м

щелочность, не более - 0,3 г/л Nа2О

окисляемость, не более - 500 к.е.

2.

Хлор газообразный

ГОСТ 6718-93

регламент цеха хлоропродуктов

объемная доля хлора не менее 99,6;

массовая доля воды не более 0,04

3.

Гипохлорит натрия

ТУ 2147-051-05711131-99 регламент цеха хлоропродуктов

массовая доля активного хлора - 40-45 г/л

4.

Сода каустическая

регламент цеха хлоропродуктов

водный раствор гидроксида натрия;

массовая концентрация 150±10 г/л

5.

Двуокись хлора

регламент цеха хлоропродуктов.

водный раствор двуокиси хлора;

массовая доля активного хлора - 13-18 г/л

6.

Водный раствор сернистого ангидрида

регламент ПВЦ

массовая доля сернистого ангидрида не менее 15 г/л

7.

Неонал

регламент ПВЦ

рН - 6-8;

прозрачная маслянистая жидкость от бесцветного до светло-желтого цвета. Водный раствор неонала АФ-12 по ТУ 2483-077-05766801-98;

концентрация - 20 г/л

8.

Пеногаситель “Тенсидеф-212” - фирма “Целлкем”:

Фирма “Целлкем”

рН - 7;желтоватая жидкость.

Состав: минеральные масла, амидожирные кислоты

9.

Вода фильтрованная

Регламент ВПЦ Положение № 4

Мутность, не более - 4 мг/л

цветность- 25-35 КШ

массовая доля железа- не более

0,3 мг/л (в паводковый период - не более 0,4 мг/л), рН- не менее 6

давление в коллекторе - не менее

3 кгс/см

10.

Вода мехочищенная

Регламент ТЭнЦ

Положение № 4

давление в коллекторе-3,9 кгс/см

величина механических примесей должна быть не более 0,1 мм

11.

Пар технологический

РегламентТЭЦ-1

и КТЦ № 1

ЭНТЭС Положение № 2

Паропровод № 4а:

давление 4,0 - 4,5 кгс/см

температура 200 - 210 °С

Паропровод № 7:

давление 3,5 - 3,8 кгс/см

температура 235 - 245 °С

12.

Конденсат технологический

РегламентТЭЦ-1

и КТЦ № 1

ЭНТЭС Положение № 2

внешний вид -

светлый прозрачный,

щелочность общая - не более 150

мкг-экв/кг

жесткость общая- не более 50 мкг-

экв/кг

рН при 25°С - 8,5 - 9,5

температура- не более 40 °С

13.

Воздух сжатый технологический

Регламент ТЭнЦ

Положение № 5

Неосушенный:

давление- 6-6,5 кгс/см температура- не выше 70°С содержание влаги в виде капель - не допускается

в виде паров - 0,8 % содержание твердых примесей - не более 0,3 мг/мі

Осушенный:

Давление - не менее 4,5

температура- не выше + 35 °С содержание влаги в виде капель - не допускается

в виде паров - не более 0,03 %

14.

Сетка для вакуум-фильтров

ТУ 13-028 151-20-89

кислотоупорная № 16,

размер 3810 х 11640 мм

15.

Сетка для вакуум-фильтров

Фирма “Тамфлет”

синтетическая, двухслойная, термоусадочная № 16;

материал кайнар, размер 3750 х 10700 мм.

2. Аналитический обзор литературы. Выбор и обоснование принимаемой технологии, оборудования, схемы производства

2.1 Применяемые технологии отбелки

Отбелка является процессом химической очистки и модификации целлюлозы. В результате отбелки или изменяются оптические свойства целлюлозных волокон при удалении компонентов, способных поглощать видимый свет, или уменьшается абсорбционная способность этих соединений. Любые остающиеся в целлюлозе после варки видимые загрязнения, которые могут вызвать затруднения при дальнейшей переработке целлюлозы в бумагу и картон, также должны быть удалены при отбелке. Кроме того, отбелка используется для регулирования степени полимеризации и увеличения содержания б-целлюлозы.

Белизна целлюлозы показывает ее способность отражать монохроматический свет по сравнению с известным стандартом, в качестве, которого используют покрытые сульфатом бария пластины.

Беленая целлюлоза может иметь белизну максимум 95 %, белизна небеленой целлюлозы имеет широкий интервал значений - от 23 до 70 %. При отбелке целлюлозы используется две группы химических реагентов. В первую группу входят селективные химикаты, которые преимущественно разрушают хромофорные группы, но не растворяют лигнин, во вторую - химические реагенты, полностью разрушающие остаточный лигнин.

Современная отбелка проводится по многоступенчатой схеме с промывкой между ступенями и использованием различных химикатов и условий на каждой ступени.

Развитие технологии отбелки целлюлозы в последние годы было направлено на короткие, осуществляемые тремя промывными аппаратами циклы, при которых достигается полная белизна конечного продукта 90 %. Условием такого цикла отбелки по-прежнему является эффективная кислородно-щелочная обработка, при которой значение жесткости массы уменьшается до уровня 14…17 Каппа для хвойной древесины. Кроме того, хорошая промывка позволяет сократить технологический цикл.

В настоящее время могут быть реализованы следующие варианты схем:

- схемы с использованием молекулярного хлора на первой ступени отбелки;

- схемы без использования молекулярного хлора, с включением в схему диоксида хлора (схема ECF);

- схемы с оптимизированными расходами ClO2 и H2O2 (mild ECF);

- полностью бесхлорные схемы, основанные на использовании только кислородсодержащих реагентов (схема TCF).

Основные реагенты, которые сегодня используются для отбелки целлюлозы, - диоксид хлора, кислород, пероксид водорода, озон. Но на некоторых российских предприятиях по-прежнему используется хлор и гипохлорит натрия. При решении вопроса об использовании отбеливающих реагентов необходимо учесть следующие факторы: химическая стабильность продукта, безопасность производства, транспортировка и хранение, экономика производства, доступность сырья и энергии, географическое положение и инфраструктура, баланс химикатов на целлюлозном заводе, состояние окружающей среды. Такие реагенты, как озон, диоксид хлора, производят на целлюлозных заводах из-за их нестабильности. Остальные реагенты могут быть получены непосредственно на целлюлозном заводе или закуплены у поставщиков.

Любая технология производства беленой целлюлозы - определенный компромисс между экономикой и экологией. Этот компромисс сегодня должен строиться на основе соблюдения целого ряда условий. Важнейший из них - отсутствие хлора, как отбельного реагента. Соблюдение этого условия гарантирует отсутствие в конечной продукции и окружающей среде диоксинов - чрезвычайно токсичных и опасных для здоровья человека соединений. Другое условие, к выполнению которого необходимо стремиться, - создание замкнутой технологической схемы производства беленой целлюлозы. Необходимость выполнения первого условия привела к появлению ECF и TCF процессов отбелки и в ряде технологических вариантов к удлиненной варке. Стремление выполнения второго условия заставляет искать пути максимально возможного снижения объемов стоков, образующихся в процессе отбелки, экономичные и экологически безопасные методы утилизации осадка избыточного активного ила, образующегося при биологической обработке этих стоков. Без всякого сомнения, природоохранная ситуация на целлюлозных заводах улучшается по мере исключения элементарного хлора из отбельного процесса и перехода на ECF- и TCF-технологию. Стремление максимально снизить затраты при переходе к бесхлорной отбелке, с одной стороны, и одновременно выполнить жесткие природоохранные нормативы, с другой, лежит в основе острых дебатов между сторонниками ECF и TCF методов отбелки.

При этом в настоящее время затраты на производство сульфатной целлюлозы TCF выше в сравнении с ECF. Расширение использования диоксида хлора для отбелки целлюлозы вызвано рядом причин: возможность отбелки практически всех видов полуфабрикатов до высокой степени белизны без существенных потерь прочности; разработка экономичных способов получения диоксида хлора; образование при отбелке диоксидом хлора сравнительно небольшого количества хлорорганических соединений с низкой степенью токсичности.

Замещение хлора на двуокись хлора имеет своим результатом значительное снижение нагрузки по АОХ. В сравнении с хлорной отбелкой снижение количества АОХ может достигнуть 80-90 % в зависимости от проектной схемы отбелки. К сожалению, эффективность диоксида хлора в делигнификации ниже, чем у хлора. Поэтому важно применять и другие химикаты, чтобы улучшить результаты. Применение диоксида хлора в качестве делигнифицирующего реагента обеспечивает снижение содержания экстрактивных веществ, высокую степень белизны. Диоксид хлора используется в промышленном масштабе для отбелки целлюлозы, начиная с 40-х годов ХХ века. В последние годы диоксид хлора широко применяется для отбелки целлюлозы, в особенности сульфатной.

В нормальных условиях ClO2 представляет собой газ красноватого цвета, по запаху напоминающий NO2 и обладающий сильным удушающим и ядовитым действием. Для отбелки целлюлозы используются водные растворы диоксида хлора. Водные растворы наиболее устойчивы в кислой среде. Поскольку диоксид хлора является нестабильным газом и в смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь,

то этот химикат может храниться только в виде водного раствора и производится по месту использования с немедленным растворением в холодной воде. В виде водного раствора ClO2 является стабильным и может храниться в контейнерах при низкой температуре без газовой фазы в течение длительного времени. Диоксид хлора можно получить двумя путями: восстановлением хлорат-иона (ClO3-) в кислой среде или окислением иона хлорита (ClO2-). Получение диоксида хлора путем окисления хлорита не является экономически целесообразным.

При модернизации технологии отбелки возникают следующие основные вопросы:

-в какой степени и какой ценой может быть достигнуто сокращение образования хлорорганических соединений при переходе на схему отбелки ЕCF;

-какова эффективность очистки стоков от хлорорганических соединений на сооружениях биологической или локальной очистки;

- какова экологическая и экономическая эффективность перехода на отбелку

без применения молекулярного хлора.

При переходе на технологию ECF возможны два пути:

- частичная поэтапная или полная замена молекулярного хлора диоксидом хлора на первой ступени отбелки;

- предварительная кислородно-щелочная обработка с последующей отбелкой диоксидом хлора и кислородсодержащими отбеливающими реагентами.

Современная отбелка без молекулярного хлора хвойной целлюлозы, полученной без кислородной делигнификации, обычно проводится в пять ступеней: D0-(ЩПО)-Щ-(ЩП)-D, а в случае применения кислородной делигнификации в четыре или пять ступеней: D-ЩО-DD; D-(ЩПО)-DD или D-(ЩПО)-D-(ЩП)-D.

В современных схемах отбелки без молекулярного хлора ступень D0 проводится также при средней концентрации массы, это обеспечивает большую эффективность процесса ECF. Схема КЩО-D-(ЩП)-П дает возможность отбеливать сульфатную целлюлозу из хвойной древесины до белизны 89 % при условии, что комплексообразователи добавляются на нескольких ступенях, и пероксидная ступень проводится жестких условиях. Эта пероксидная ступень в рассматриваемой схеме более эффективна, чем в схеме КЩО-Q-П-D-(ЩП)-D.

Наиболее распространенной схемой ECF является схема D-(ЩОП)-D-Щ-D. Большая часть целлюлозы отбеливается до высокой белизны. Чтобы получить максимальную белизну при обработке пероксидом водорода целлюлоза должна быть максимально делигнифицирована, поэтому углубленная варка и стадия кислородной делигнификации играют важную роль при использовании пероксида. Стадия ПО улучшает делигнификацию и белизну и имеет следующие достоинства в ECF-отбелке: потребление активного хлора может быть снижено до 25 %, образование АОХ может быть снижено до 50 % путем оптимизации схемы (Q)-(ПО)-D.

На ступени обработки диоксидом хлора происходит снижение содержания ионов марганца в целлюлозе. Однако в большинстве случаев этого снижения количества ионов марганца недостаточно для последующего применения ступени (ПО). Введение отдельной ступени хелатирования в схеме D-Q-(ПО)-D значительно улучшает результаты. Применение стадии КЩО-(ОП) может привести к исключению стадии промывки. Обработка кислородом при повышенном давлении в щелочной среде (КЩО) - является сегодня практически обязательной делигнифицирующей ступенью современной схемы отбелки. Цель КЩО - дальнейшая делигнификация целлюлозы перед отбелкой. Включение ступени КЩО в схему отбелки позволяет, в первую очередь снизить число Каппа перед отбелкой и соответственно снизить расход белящих реагентов, сохранив прочностные показатели целлюлозы. Кроме того, применение кислородно-щелочной делигнификации обеспечивает более полное удаление смолистых веществ и возможность использования отработанных щелоков при промывке целлюлозы и затем в системе регенерации щелоков. При этом снижается токсичность и объем стоков отбельного цеха.

При отбелке хвойной целлюлозы использование КЩО позволяет сократить расход белящих реагентов пропорционально снижению числа Каппа. Значительным преимуществом новой системы КЩО является то, что она может справляться с колебаниями числа Каппа целлюлозы на входе и выравнивать значения числа Каппа на выходе. Важное значение имеет то, что снижается уровень ХПК сточных вод отбельного цеха, отмечается низкий уровень шума оборудования. Основным недостатком обычной КЩО является ограничение степени делигнификации 45-50 % из-за относительно низкой избирательности процесса. Теоретически эффективность делигнификации для сульфатной целлюлозы может достигать 80-85 %. Избирательность этого процесса в значительной степени зависит от качества промывки небеленой целлюлозы. Потери при промывке представляют собой сумму неокисленного материала, растворенного в процессе варки, и материала, поступающего с фильтратом от промывки целлюлозы после ступени КЩО. Эффективность делигнификации на ступени КЩО зависит не только от уровня ХПК, но от природы органического вещества, растворенного в возвратном фильтрате. Перенос черного щелока от процесса варки на ступень КЩО оказывает непосредственное влияние на потребление щелочи и кислорода на этой ступени, снижая скорость делигификации, особенно в завершающей стадии процесса. С другой стороны, имеются данные, что в небольших количествах черный щелок оказывает благоприятное действие на процесс кислородной делигнификации. возврат фильтрата от промывки после КЩО на эту ступень расходует меньше кислорода, а окисленный растворенный материал снижает рН на ступени КЩО, что увеличивает потребность в расходе щелочи в кислородном реакторе. Вследствие пониженной остаточной щелочи возврат фильтрата ступени КЩО на эту ступень снижает скорость делигнфикации, не оказывая практически никакого влияния на вязкость целлюлозы.

Оба сочетания КЩО-(ОП) и (ПО) являются примерами схем, проводимых под давлением. Их можно использовать по отдельности или в комбинации с целью улучшения экологической безопасности при ECF-отбелке и конечной белизны при ТCF-отбелках. Увеличение температуры на пероксидной стадии выше 100 ?С позволяет значительно ускорить отбельный процесс. Комбинирование двух пероксидных стадий с промежуточной стадией озонирования позволило довести белизну сульфатной хвойной целлюлозы до 90 %.

Процесс D-О3 при отбелке сульфатной хвойной целлюлозы имеет преимущества перед процессом О3-D, так как последний требует большего количества диоксида хлора для придания целлюлозе белизны не менее 91 %. Данная технология отбелки целлюлозы низкой концентрации с использованием озона в одной ступени с диоксидом хлора может быть с успехом использована с целью модернизации действующих отбельных установок при их переводе на бесхлорные схемы отбелки при значительно более низких капитальных вложениях по сравнению с полной заменой молекулярного хлора диоксидом.

Кислородная делигнификация при высокой концентрации массы позволяет снизить число Каппа приблизительно до 12. В дальнейшем число Каппа снижается приблизительно до 4 после ступени О3-ЩО. Использование озона в схемах отбелки без молекулярного хлора имеет следующие преимущества:

- низкий объем стока (50-60 %) и уровень БПК менее 35 % для отбелки без молекулярного хлора с применением озона по сравнению с отбелкой с использованием 100 % диоксида хлора могут оказать большое влияние на капитальные затраты с точки зрения очистной установки, расхода свежей воды и объема стока. Величина снижения капитальных затрат зависит от типа очистной установки.

- капитальные затраты снижаются за счет сокращения расхода диоксида хлора.

- снижение затрат при отбелке без молекулярного хлора с использованием озона возможно за счет регенерации химикатов. Подача фильтратов от ступеней О3 и ЩО в систему регенерации завода позволяет регенерировать натрий и получить дополнительное тепло за счет сжигания сухого остатка фильтрата.

Для достижения белизны хвойной целлюлозы более 90 % ИСО предлагается схема ECF: КЩО- D-(ОП)-D-(ПО). Изменением количества пероксида в последней ступени ПО можно уменьшить количество диоксида до желаемого уровня. Ступень ПО в конце схемы отбелки очень эффективна для повышения белизны. Но если расход щелочи и пероксида очень высоки, то вязкость, выход целлюлозы и соответственно размалываемость будут ухудшаться.

Традиционные схемы бесхлорной отбелки ECF трудно считать замкнутыми схемами водопотребления из-за опасности коррозии оборудования в системе регенерации щелоков. В то же время включение в систему ECF ступени отбелки озоном при высокой концентрации с последующей ступенью окислительного щелочения без промежуточной промывки между ними позволяет резко сократить расход свежей воды и сброс стоков, а сама ступень дает фильтрат, не содержащий хлоридов, который можно использовать для промывки целлюлозы после ступени кислородной делигнификации.

Многие схемы отбелки ECF могут трансформироваться в схемы TCF без значительных капитальных вложений. TCF-отбелка является другой альтернативой хлорной отбелке, при этой отбелке происходит полное замещение всех хлорсодержащих химикатов. TCF отбелка применяет только кислород, перекись водорода или пероксиды для делигнификации или отбелки. Для отбелки сульфатной целлюлозы рекомендованы пероксиды, как кислота Каро и дистиллированная надуксусная кислота. По теории при TCF-отбелке не образуется АОХ или ОХ. Это представление исчезает из-за возможного образования галогенированных соединений «по месту» через боковые реакции. Концентрация хлоридов может возрасти до уровня, который может оказывать влияние, особенно в ограниченных контурах с малым водозабором. Лабораторные испытания с надуксусной кислотой в схеме отбелки с NaCl имели результатом чрезвычайно повышение остаточного ОХ в целлюлозе. Представляется очень важным в TCF-отбелке выдерживать хлоридные ионы подальше от ступеней с надуксусной кислотой. Повторное использование воды

и все замкнутые водные контуры становятся более запутанными. Наиболее перспективных схем отбелки целлюлозы после кислородно-щелочной делигнификации является схема Q-П-О3-Q-ПО.

Процесс начинается с обработки ЭДТА, затем следует промывка и одна ступень обработки пероксидом водорода, после чего идет ступень озонирования в кислой среде с двумя ступенями промывки, затем следует 2-я ступень отбелки пероксидом водорода с кислородом под давлением.1-я ступень обработки пероксидом водорода проводится с небольшим расходом пероксида водорода и в достаточно мягких условиях. 2-ю ступень пероксидной отбелки рекомендуется проводить в жестком режиме, предпочтительно под давлением. Пероксид водорода - это прозрачная бесцветная жидкость. Он используется только в водных растворах и смешивается с водой в любых количествах. В чистом виде и при низкой величине рН пероксид водорода является относительно стабильным соединением.

Использование озона дает возможность достичь высокой белизны целлюлозы, но при этом неизбежна сильная деградация углеводов, особенно при расходе озона более 1,0 %. Даже при расходе озона 0,5-1 % имеет место уменьшение механических показателей хвойной сульфатной целлюлозы на 10-15 % по сравнению с аналогичной целлюлозой, отбеленной с хлорсодержащими химикатами. Проведение кислородно-щелочной делигнификации перед отбелкой озоном позволяет решить две проблемы: снизить содержание лигнина, и, следовательно, концентрацию пероксирадикалов на стадии отбелки озоном и уменьшить расход дорогостоящего озона и деструкцию углеводов.

Щелочная экстракция, проводимая после озоновой отбелки, обеспечивает более полное удаление продуктов разрушения лигнина и повышение белизны целлюлозы после добелки почти на 10 %. Озон является аллотропной модификацией кислорода. Чистый озон - синий газ с резким запахом. Как при обработках целлюлозы пероксидом водорода, так и озоном, крайне отрицательное воздействие на результаты обработки оказывает присутствие катионов металлов переменной валентности. Добавка солей магния в этом случае неэффективна. Необходимо глубокое обеззоливание целлюлозы, что достигается только проведением обработки хелатами. Хелаты (комплексообразователи) применяются для содержания металлов переменной валентности перед отбелкой волокнистых полуфабрикатов комплексообразователями при оптимальных условиях повышает эффективность отбелки, способствует снижению затрат на отбелку и улучшает свойства беленых полуфабрикатов. Органические комплексообразователи подразделяются на два основных класса: карбоксилсодержащие и фосфорсодержащие. К карбоксилсодержащим комплексообразователям относятся НТА (Нитрилотриуксусная кислота), ИДА (иминодиуксусная кислота), ЭДТА, ДТПА. Из соединений этого класса наиболее широко в целлюлозно-бумажной промышленности используются ЭДТА и ДТПА. Таким образом, ступень хелатирования (Q) должна быть включена в схемах отбелки перед ступенью озонирования. Существенным отличием схем TCF-отбелки от других схем является то, что процессу отбелки подвергается обычная хвойная сульфатная целлюлоза с числом Каппа около 30 без какой-либо продленной делигнификации перед отбелкой. Но физические свойства целлюлозы отбеленной по данной схеме не отличаются от аналогичных свойств целлюлозы, отбеленной хлором.

Другим способом повышения эффективности озоновой отбелки является предварительная обработка целлюлозы ферментами, в частности ксиланазой. Основным преимуществом товарных ксиланаз является снижение расхода белящих реагентов при отбелке целлюлозы до высокого уровня белизны, относительно низкая стоимость энзимов, простота применения высокая селективность их действия. В настоящее время продолжаются работы по выделению новых ксиланаз. Использование ксиланазной предобработки заметно улучшает белизну и снижает число Каппа, что может быть использовано для сокращения расхода озона. Эффективность действия энзимов дают несколько объяснений:

- ксиланазы влияют на удаление специфических структур фрагментов лигнина. При этом остаточный лигнин в целлюлозе после энзимной обработки может быть более чувствителен к перманганатному окислению по сравнению с остаточным лигнином в обычной целлюлозе. В случае обработки целлюлозы энзимом содержание лигнина ниже. Вследствие этого обработанные энзимом образцы целлюлозы отбеливаются до более высокой белизны по сравнению с обычной целлюлозой;

-при одинаковом содержании лигнина в образцах целлюлозы, обработанных и необработанных энзимами, большее относительное количество лигнина удаляется с поверхности волокон целлюлозы при обработке энзимами, что делает волокно более доступным действию реагента и приводит к более высокой конечной белизне целлюлозы.

Одним из основных факторов, влияющих на эффективность воздействия энзимов, является число Каппа исходной целлюлозы. Чем выше значение числа Каппа целлюлозы перед обработкой, тем больше эффект от применения ксиланазы. Ступень кислородно-щелочной обработки снижает эффективность воздействия энзимов. Фактором, влияющим на эффективность обработки ксиланазой, является порода древесины. Экономический эффект, полученный при отбелке хвойной древесины может быть выше из-за более высокого содержания лигнина в хвойной целлюлозе.

Отбелка без использования любых хлорсодержащих реагентов (TCF) - наиболее дорогостоящая. Себестоимость целлюлозы, полученной при помощи технологии TCF, на 30…50 $ выше по сравнению с технологией ECF с использованием ClO2. Безопасность схем с использованием хлорреагентов оценивается по показателю АОХ (адсорбированные органические галогены), который определяет образующееся при отбелке количество хлорорганических соединений. Интерес к целлюлозе TCF упал. Это объясняется несколькими причинами. Согласно результатам исследований, с экологической точки зрения производство целлюлозы TCF не имеет существенных преимуществ по сравнению с современной технологией ECF.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. В ECF-отбелке применение сильных окислительных веществ в сочетании с двуокисью хлора имеют ограниченные преимущества. При этом нет положительного влияния на АОХ.

2. Поскольку производство надкислот более затратно по сравнению с двуокисью хлора, нет экономических причин для их применения.

3. TCF-отбелка надкислотами в присутствии следов ионов хлорида, очевидно, производит галагенированные побочные продукты, которые определяются, как остаточный ОХ в целлюлозах.

4. Замыкание водных контуров становится критичным, если это повышает концентрацию хлорид-ионов. В принципе замыкание заводов становится более запутанным, если уровень хлорид-ионов должен поддерживаться достаточно низким.

Переход промышленности на отбелку целлюлозы кислородсодержащими реагентами требует решения проблемы стабилизации целлюлозы в этих процессах. Предложен новый подход к решению данной проблемы, который заключается в формировании определенной структурной организации оболочки волокон перед каждой ступенью отбелки. Воздействие на массообменные процессы во внутреннем объеме волокон путем изменения концентрации массы или градиента концентрации гидроксида натрия позволяет отказаться от применения соединений магния при КЩО, а при обработке пероксидом водорода сократить расход комплексообразователей. При КЩО и отбелке целлюлозы пероксидом водорода следует создавать высокую концентрацию отбеливающего реагента в капиллярнопористой системе оболочек волокон, а при озонировании условия обработки должны обеспечивать медленный транспорт озона в объем волокон.

Новейшие схемы отбелки в некоторых случаях не являются чисто ECF- или чисто TCF-отбелкой; они сочетают в себе оба метода. Появление комбинированных схем отбелки обусловлено тем, что некоторые предприятия не собираются отказываться от диоксида хлора, так как он считается очень эффективным отбеливающим химикатом.

В качестве схемы отбелки принимаем схему без использования молекулярного хлора, с включением в схему отбелки диоксида хлора (схема ECF). Отбелку ведем по схеме КЩО-Д0-Щ-Д12.

Ступень КЩО применяем с целью дальнейшей делигнификации целлюлозы перед отбелкой. Включение этой ступени позволяет, в первую очередь, снизить число Каппа перед отбелкой и соответственно снизить расход белящих реагентов, сохранив прочностные показатели целлюлозы. Кроме того, применение кислородно-щелочной делигнификации обеспечивает более полное удаление смолистых веществ и возможность использования отработанных щелоков при промывке целлюлозы и затем в системе регенерации щелоков. При этом снижается токсичность и объем стоков отбельного цеха. Ступень КЩО проводим в 2 ступени без промежуточной промывки массы между ступенями. Основным преимуществом процесса Oxy TracTM является то, что большое количество и высокая концентрация активных реагентов на первой ступени обеспечивают достаточно высокую степень деструкции лигнина. Также внедрение системы Oxy Trac TM позволяет снизить число Каппа до 10 ед. перед ECF- отбелкой, что сопровождается увеличением выхода хвойной беленой целлюлозы на 1 %, снижением сброса ХПК на 50 % и сокращением расхода белящих реагентов.

Обработка диоксидом позволяет отбеливать практически все виды полуфабрикатов до высокой степени белизны без существенных потерь прочности, также при отбелке диоксидом образуется сравнительно небольшое количество хлорорганических соединений с низкой степенью токсичности. Применение диоксида обеспечивает снижение содержания экстрактивных веществ, высокую степень белизны.

Щелочение проводится для повышения гидрофильности лигнина за счет гидролиза и образования новых гидроксильных групп в ароматическом кольце. Удаление органических веществ при щелочении обеспечивает минимальное потребление химикатов на последующих стадиях, а повышение реакционной способности лигнина обеспечивает возобновление первоначальной скорости реакции на последующей стадии. Помимо реакций с лигнином, на стадии щелочения происходит ряд сложных химических процессов:

- омыление жирных и смоляных кислот с образованием натриевых солей;

-деструкция растворенных углеводов.

2.2 Выбор схемы производства

Отбелку проводим по схеме КЩО-Д0-ЩП-Д12-К. КЩО ведется в 2 ступени без промежуточной промывки при средней концентрации 10…12%. После КЩО остается 12.3 единиц Каппа. Ступень Д0 ведется в башне с поглотительной колонкой. После Д0 число Каппа 4-5 единиц. Ступень щелочения с перекисью ведется в башне с ходом массы сверху вниз. После щелочения число Каппа 1-2 единицы. На ступенях добелки число Каппа не определяется. Добелка ведется в башнях с внутренним стаканом. Кисловка ведется в ванне пресс-фильтра для удаления всех остатков и препятствует реверсии белизны.

Делигификация.

Процесс делигнификации осуществляется на ступенях КЩО, Д0 и ЩП.

Масса из БВК(1) с концентрацией 14,7 % подается массным насосом (2) в смеситель-подогреватель (3). В смесителе-подогревателе происходит смешение массы с кислородом и паром среднего давления. Масса из смесителя с концентрацией подается в кислородный реактор (4). Из кислородного реактора масса поступает в пароподогреватель (5), а затем в кислородный реактор 2-й ступени КЩО (6). Из кислородного реактора масса с концентрацией 6 % поступает в выдувной резервуар (7). Из выдувного резервуара масса с концентрацией 3 % поступает на промывку на пресс-фильтр (8). Промытая масса с концентрацией 30 % подается в шнек (9), где происходит ее разбавление до концентрации 27,4 %.Оборотная вода подается в бак фильтрата (10). Разбавленная масса массным насосом (11) подается в пароподогреватель (12), а затем в смеситель химикатов (13). В смесителе химикатов происходит смешение массы с диоксидом хлора. Масса поступает в отбельную башню (14). Беленая масса поступает на пресс-фильтр (15), где происходит ее промывка. Промытая масса с концентрацией 30 % подается в шнек (16), где происходит ее разбавление до концентрации 17,6 %.Оборотная вода подается в бак фильтрата (17). Разбавленная масса массным насосом (18) подается в пароподогреватель (19), а затем в смеситель химикатов (20). В смесителе химикатов происходит смешение массы пероксидом водорода. Масса поступает в отбельную башню (21). Беленая масса поступает на пресс-фильтр (22), где происходит ее промывка. Оборотная вода подается в бак фильтрата (23).

Добелка

Промытая масса с концентрацией 30 % подается в шнек (24), где происходит ее разбавление до концентрации 17,2 %. Разбавленная масса массным насосом (25) подается в пароподогреватель (26), а затем в смеситель химикатов (27). В смесителе химикатов происходит смешение массы с диоксидом хлора. Масса поступает в отбельную башню (28). Беленая масса поступает на пресс-фильтр (29), где происходит ее промывка. Оборотная вода поступает в бак фильтрата (30). Промытая масса поступает на разбавление в шнек (31). Разбавленная до концентрации 13,9 % масса поступает в смеситель химикатов (32), здесь происходит смешение с диоксидом хлора. Масса поступает в отбельную башню (33). Масса из отбельной башни поступает на пресс-фильтр (34), в ванне которого помимо промывки осуществляется кисловка. Оборотная вода в бак фильтрата (35). Промытая масса подается в шнек (36) на разбавление. Разбавленная масса массным насосом (37) подается в БВК (38) на хранение.

Таблица 2.2.1- Условия проведения отбелки хвойной целлюлозы по схеме КЩО-Д0-Щ-Д12

Параметры

КЩО

Д0

ЩП

Д1

Д2

Расход химикатов,кг/т

-NaOH

-ClO2

-H2O2

-H2SO3

2

20

130

20

27

2-3

12

5

16

9

Концентрация, %

12

12

12

12

12

12

Температура,0С

80…85

95…100

50…60

60-65

70

70

Продолжительность, мин

30

60

60

120

210

210

рН

10

10

3

10-11

4

44

Потери волокна

3

1,5

2

0,3

0,2

целлюлоза отбелка технологический тепловой

3. Расчёт материального и теплового баланса

Расчёт производим по воде и волокну на 1т воздушносухой целлюлозы (880кг абсолютно сухой). Расчёт начинаем с последней ступени отбелки. Для расчета составляем блок-схемы каждой стадии процесса. А также используем следующие буквенные обозначения:

М - количество массы, кг;

В - количество абсолютно сухого волокна в потоке, кг;

- количество воды в потоке массы, кг;

с - значение массовой концентрации массы, %;

также для расчета используем следующие формулы:

;

.

Ступень Д2

Бак высокой концентрации

1 - масса с массного насоса, с1 = 10 %;

2 - оборотная вода на разбавление, с2 = 0,05 %;

3 - термомеханическая масса, поступающая на бумагоделательную машину, с3 = 4,4 %, В3=880 кг.

Вычисляем количество массы (М3) и воды (в3)

кг;

кг.

Составляем уравнение частного материального баланса:

;

Отсюда:

; кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг.

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.1

Приход

Расход

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

8743,7

874,4

7869,3

3

20000

880

19120

2

11256,3

5,6

11250,7

Итого

20000,0

880,0

19120,0

Итого

20000

880

19120

Массный насос

1 - масса со шнека, с1 = 12 %;

2 - оборотная вода на разбавление, с2 = 0,05 %;

3 -масса, поступающая в БВК, с3 = 10 %, М3=8743,7 кг; В3=874,4 кг; =7869,3 кг.

Составляем уравнение частного материального баланса:

;

Отсюда:

; кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг.

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.2

Приход

Расход

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

7280,3

873,6

6406,7

3

8743,7

874,4

7869,3

2

1463,4

0,8

1462,6

Итого

8743,7

874,4

7869,3

Итого

8743,7

874,4

7869,3

Шнек после пресс-фильтра

0 - раствор воды и кислоты на разбавление, с0 = 0,0 %;

1 - масса с пресс-фильтра, с1 = 30 %;

3 -масса, поступающая в массный насос, с3 = 12 %, М3=7280,3 кг; В3=873,6 кг; =6406,7кг.

4 - потери волокна при кисловке составляют 0,1%, В44=0,001М1с1, в4=0 кг

Составляем уравнение частного материального баланса:

;

.

Отсюда:

; кг;

Количество раствора М0 складывается из воды М2 и кислоты М5. Кислоты мы добавили 700. Тогда количество воды будет равно:

М2 = 4365,3 - 700=3665,3кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

С учётом потерь масса должна поступить в шнек в количестве:

М14=0,9+2915=2915,9 кг.

кг;

М4= В4==0,001•2915•30/100=0,9 кг;

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.3

Приход

Расход

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

2915,9

874,5

2041,4

3

7280,3

873,6

6406,7

2

3665,3

0,0

3665,3

4

0,9

0,9

0,0

5

700

0,0

700

Итого

7281,2

874,5

6406,7

Итого

7281,2

874,5

6406,7

Пресс-фильтр (промывка массы после отбелки)

1 - масса, поступающая на промывку, с1 = 3,0 %;

2 - свежая вода на промывку, с2 = 0,0 %, М22=4000 кг, В2=0 кг;

3 - масса, после промывки, поступающая в шнек, с3 = 30 %, кг, кг, кг;

4 - оборотная вода после промывки, с4=0,05 %.

Составляем уравнение частного материального баланса:

;

.

Отсюда:

; кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг.

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.4

Приход

Расход

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

29663,4

889,9

28773,4

3

2915,9

874,5

2041,4

2

4000,0

0,0

4000,0

4

30747,5

15,4

30732,1

Итого

33663,4

889,9

32773,4

Итого

33663,4

889,9

32773,5

Отбельная башня

В процессе отбелки происходят массообменные процессы, которые выражаются в потере или растворении части веществ, содержащихся в древесном волокне, а также в увеличении массы жидкой фазы в отбельной башне.

Принимаем потери волокна при отбелке 0,2 %.

1 - масса, поступающая на отбелку, с1 = 12 %;

2 - оборотная вода, поступающая в отбельную башню, с2 = 0,05 %;

3 - масса, поступающая на промывку, с3 = 3,0 %, кг, кг, кг;

4 - потери волокна при отбелке, В44=0,002М1с1 кг, в4=0 кг;

5 - прирост массы в жидкой фазе, в5= М5=0,002М1с1, В5=0 кг, с5=0 %.

Составляем уравнение частного материального баланса:

;

.

Отсюда:

; кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

М45= В4= в5=0,002М1с1=0,002•7337,5•12/100=1,8 кг.

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.5

Приход

Расход

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

7337,5

880,5

6457,0

3

29663,4

889,9

28773,4

2

22325,9

11,2

22314,7

4

1,8

1,8

0,0

5

1,8

0,0

1,8

Итого

29665,2

891,7

28773,5

Итого

29665,2

891,7

28773,4

Смеситель химикатов

1 - масса, поступающая в смеситель, с1 = 12%;

2 - диоксид хлора, поступающий на отбелку, расход на отбелку в количестве 600л.

3 - масса, поступающая в отбельную башню, с3 = 12 %, В3= 880,5 кг, в3=6457,0 кг, М3=7337,5 кг.

Составляем уравнение частного материального баланса:

;

Отсюда:

В1= В3=880,5;

М1=7337,5-600=6737,5 кг

кг;

кг;

кг;

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.6

Приход

Расход

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

6737,5

880,5

5857

3

7337,5

880,5

6457,0

2

600

0,0

600

Итого

7337,5

880,5

6457,0

Итого

7337,5

880,5

6457,0

Пароподогреватель

1 - масса, поступающая в пароподогреватель, t01=40 oC; В1 = В3

2 - пар на подогрев, с2 = 0,0 %, М22, В2=0 кг;

3 - масса, после пароподогревателя, поступающая в смеситель, с3 = 12 %, кг, кг, кг;

4 - диоксид хлора в количестве 600кг;

5 - масса, после смесителя, поступающая в отбельную башню, с5 = 12 %, кг, кг, кг;

В пароподогревателе происходит подогрев массы паром до t3 = 70 оС. Примем температуру массы, поступающей в пароподогреватель t1 = 40 оС, температуру раствора диоксида хлора t2 = 15 оС; удельная теплоёмкость волокна 1,47 кДж/(кг•оС); удельная теплоёмкость воды 4,19 кДж/(кг•оС).

Максимальные затраты теплоты на нагрев массы:

Q13•1,47(t3-t1) + в5•4,19(t3-t1) + в4(t3-t2)4,19;

где R - расход химиката, кг; D -расход пара, кг/т.

Q1=880,5•1,47(70-40)+

+ 6457,0•4,19(70-40) + 600(70-15)4,19=988744,95кДж/кг;

D=Q/(? - ?о),

где ?, ?о - удельные энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.

D1=988744,95/(2744-293)=403,4 кг;

Затраты теплоты при исключении конденсата пара:

Q23•1,47(t3-t1) + (в5 - D1)•4,19(t3-t1) + в4(t3-t2)4,19;

Q2=880,5•1,47(70-40)+(6457-403,4)4,19(70-40)+600(70-15)4,19=938037,57кДж/кг

D2=938037,57/(2744-293)=382,7 кг

в13 - D2=5857-382,7=5474,3кг.

М111=5474,3+880,5=6354,8кг.

Концентрация массы, поступающей в пароподогреватель:

с11·100/М1=880,5•100/6354,8=13,9%

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.7

Приход

Расход

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

6354,8

880,5

5474,3

3

6737,5

880,5

5857

2

382,7

0,0

382,7

Итого

6737,5

880,5

5857

Итого

6737,5

880,5

5857

Тепловой баланс

;

Qn=Bncвtn+вcВtn,

где Qn - количество теплоты, кДж;

Bn - количество волокна в потоке, кг;

cв - удельная теплоемкость волокна, кДж/(кг•°С);

tn - температура потока, °С;

в - количество воды в потоке, кг;

cВ - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг•°С).

Q1=880,5•1,47•40+5474,3•4,19•40=969,3МДж;

Q5=880,5•1,47•70+6457,0•4,19•70=1983,4 МДж

Q4=600•4,19•15=37,7МДж

°С.

Q2=609•4,19•382,7=946,4МДж

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.8

Приход

Расход

№ п/п

Теплота, МДж Q

№ п/п

Теплота, МДжQ

1

969,3

5

1983,4

2

976,4

4

37,7

Итого

1983,4

Итого

1983,4

Ступень Д1

Шнек после пресс-фильтра

0 - раствор воды и кислоты на разбавление, с0 = 0,0 %;

1 - масса с пресс-фильтра, с1 = 30 %;

3 -масса, поступающая в массный насос, с3 = 13,9%, М3=6354,8; В3=880,5 кг; =5474,3кг.

Составляем уравнение частного материального баланса:

;

.

Отсюда:

; кг;

кг;

в1=2944,4-883,3=2061,1кг

В воду добавляем кислоту в количестве М4=130кг. Тогда воды будет:

М2 = 6354,8-130-2944,4=3280,4кг;

кг;

кг;

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.9

Приход

Расход

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

2944,4

883,3

2061,1

3

6354,8

883,3

5471,5

2

3280,4

0,0

3280,4

4

130

0,0

130

Итого

6354,8

883,3

5471,5

Итого

6354,8

883,3

5471,5

Пресс-фильтр (промывка массы после отбелки)

1 - масса, поступающая на промывку, с1 = 3,0 %;

2 - свежая вода на промывку, с2 = 0,0 %, М22=4000 кг, В2=0 кг;

3 - масса, после промывки, поступающая в шнек, с3 = 30 %, кг, кг, кг;

4 - оборотная вода после промывки, с4=0,05 %.

Составляем уравнение частного материального баланса:

;

.

Отсюда:

; кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг.

Все результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 3.10

Приход

Расход

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

№ п/п

Масса, кг

Волокно, кг

Вода, кг

1

21825,4

894,7

20930,7

3

2944,4

883,3

2061,1

2

4000,0

0,0

4000,0

4

22881

11,4

22869,6

Итого

25825,4

894,7

24930,7

Итого

25825,4

894,7

24930,7

Отбельная башня

В процессе отбелки происходят массообменные процессы, которые выражаются в потере или растворении части веществ, содержащихся в древесном волокне, а также в увеличении массы жидкой фазы в отбельной башне.

Принимаем потери волокна при отбелке 0,3 %.

1 - масса, поступающая на отбелку, с1 = 12 %;

2 - оборотная вода, поступающая в отбельную башню, с2 = 0,05 %;


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.