|
№ 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 ºС 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:
. В ECF-отбелке применение сильных
окислительных веществ в сочетании с двуокисью хлора имеют ограниченные
преимущества. При этом нет положительного влияния на АОХ.
. Поскольку производство надкислот более затратно по сравнению с
двуокисью хлора, нет экономических причин для их применения.
. TCF-отбелка надкислотами в присутствии
следов ионов хлорида, очевидно, производит галагенированные побочные продукты,
которые определяются, как остаточный ОХ в целлюлозах.
. 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-Д1-Д2.
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-Д1-Д2-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-Д1-Д2
|
Параметры
|
КЩО
|
Д0
|
ЩП
|
Д1
|
Д2
|
|
Расход химикатов,кг/т -NaOH -ClO2 -H2O2 -H2SO3 -О2
|
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;
также
для расчета используем следующие формулы:
;
.
Ступень
Д2
Бак
высокой концентрации
-
масса с массного насоса, с1 = 10 %;
-
оборотная вода на разбавление, с2 = 0,05 %;
-
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
- масса со шнека, с1 = 12 %;
- 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
- раствор воды и кислоты на разбавление, с0 = 0,0 %;
- масса с пресс-фильтра, с1 = 30 %;
3
-масса, поступающая в массный насос, с3 = 12 %, М3=7280,3
кг; В3=873,6 кг; =6406,7кг.
-
потери волокна при кисловке составляют 0,1%, В4=М4=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:
М1+М4=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)
- масса, поступающая на промывку, с1 = 3,0 %;
- свежая вода на промывку, с2 = 0,0 %, М2=в2=4000
кг, В2=0 кг;
3
- масса, после промывки, поступающая в шнек, с3 = 30 %, 
кг, 
кг, 
кг;
-
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 %.
- масса, поступающая на отбелку, с1 = 12 %;
- оборотная вода, поступающая в отбельную башню, с2 = 0,05 %;
3
- масса, поступающая на промывку, с3 = 3,0 %, 
кг, 
кг, 
кг;
-
потери волокна при отбелке, В4=М4=0,002М1с1
кг, в4=0 кг;
-
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;
М4=М5=
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
- масса, поступающая в смеситель, с1 = 12%;
- диоксид хлора, поступающий на отбелку, расход на отбелку в количестве
600л.
- 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
- масса, поступающая в пароподогреватель, t01=40
oC; В1 = В3
- пар на подогрев, с2 = 0,0 %, М2=в2, В2=0
кг;
3
- масса, после пароподогревателя, поступающая в смеситель, с3 = 12
%, 
кг, 
кг, 
кг;
-
диоксид хлора в количестве 600кг;
-
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:
Q1=В3∙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/(ℓ
- ℓо),
где
ℓ, ℓо - удельные энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.
D1=988744,95/(2744-293)=403,4 кг;
Затраты
теплоты при исключении конденсата пара:
Q2=В3∙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
в1=М3
- D2=5857-382,7=5474,3кг.
М1=В1+в1=5474,3+880,5=6354,8кг.
Концентрация
массы, поступающей в пароподогреватель:
с1=В1·100/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
|
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
- раствор воды и кислоты на разбавление, с0 = 0,0 %;
- 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)
- масса, поступающая на промывку, с1 = 3,0 %;
- свежая вода на промывку, с2 = 0,0 %, М2=в2=4000
кг, В2=0 кг;
3
- масса, после промывки, поступающая в шнек, с3 = 30 %, 
кг, 
кг, 
кг;
-
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 %.
- масса, поступающая на отбелку, с1 = 12 %;
- оборотная вода, поступающая в отбельную башню, с2 = 0,05 %;
3
- масса, поступающая на промывку, с3 = 3,0 %, 
кг, 
кг, 
кг;
-
потери волокна при отбелке, В4=М4=0,003М1с1
кг, в4=0 кг;
-
прирост массы в жидкой фазе, в5= М5=0,003М1с1,
В5=0 кг, с5=0 %.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
М4=М5=
В4= в5=0,003М1с1=0,003∙5404,1∙12/100=1,6кг.
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.11
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
5404,1
|
888,1
|
4516
|
3
|
21825,4
|
894,7
|
20930,7
|
|
2
|
16421,3
|
8,2
|
16413,1
|
4
|
1,6
|
1,6
|
0,0
|
|
5
|
1,6
|
0,0
|
1,6
|
|
|
|
|
|
Итого
|
21827
|
896,3
|
20930,7
|
Итого
|
21827
|
896,3
|
20930,7
|
Смеситель химикатов
- масса, поступающая в смеситель, с1 = 12%;
- диоксид хлора, поступающая на отбелку, расход на отбелку в количестве
1070 л.;
- масса, поступающая в отбельную башню, с3 = 12 %, В3=
888,1; в3=4516 кг,
М3=5404,1 кг.
Составляем уравнение частного материального баланса:
;
Отсюда:
В1=
В3=888,1кг
М1=5404,1-1070=4334,1кг
кг;
кг;
кг;
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.12
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
4334,1
|
888,1
|
3446
|
3
|
5404,1
|
888,1
|
4516
|
|
2
|
1070,0
|
0,0
|
1070
|
|
|
|
|
|
Итого
|
5404,1
|
888,1
|
4516
|
Итого
|
5404,1
|
888,1
|
4516
|
Пароподогреватель
- масса, поступающая в пароподогреватель, t01=40
oC; В1 = В3
- пар на подогрев, с2 = 0,0 %, М2=в2, В2=0
кг;
3
- масса, после пароподогревателя, поступающая в смеситель, с3 = 12
%, 
кг, 
кг, 
кг;
-
диоксид хлора в количестве 1070 кг;
-
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:
Q1=В3∙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=888,1∙1,47(70-40) + 4516∙4,19(70-40) +
1070(70-15)4,19=853407,9кДж/кг;
D=Q/(ℓ
- ℓо),
где
ℓ, ℓо - удельные энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.
D1=853407,9 /(2744-293)=348,2 кг;
Затраты
теплоты при исключении конденсата пара:
Q2=В3∙1,47(t3-t1) + (в5
- D1)∙4,19(t3-t1) + в4(t3-t2)4,19;
Q2=888,1∙1,47(70-40)+(4516-348,2)∙4,19(70-40)+1070(70-15)4,19=809639,17кДж/кг;
D2=809639,17/(2744-293)=330,3кг
в1=3446-330,3=3115,7кг.
М1=В1+в1=888,1+3115,7=4003,8кг.
Концентрация
массы, поступающей в пароподогреватель:
с1=В1·100/М1=888,1∙100/4003,8=22,2
%
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.13
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
4003,8
|
888,1
|
3115,7
|
3
|
4334,1
|
888,1
|
3446
|
|
2
|
330,3
|
0
|
330,3
|
|
|
|
|
|
Итого
|
4334,1
|
888,1
|
3446
|
Итого
|
4334,1
|
888,1
|
3446
|
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=888,1∙1,47∙40+3115,7∙4,19∙40=574МДж;
Q5=888,1∙1,47∙70+4516∙4,19∙70=1416МДж
Q4=1070∙4,19∙15=67,2МДж
°С.
Q2=559,8∙4,19∙330,3=774,8МДж
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.14
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
|
1
|
574
|
5
|
1416
|
|
2
|
774,8
|
67,2
|
|
|
|
Итого
|
1416
|
Итого
|
1416
|
Ступень щелочения
Шнек после пресс-фильтра
- раствор воды и кислоты на разбавление, с0 = 0,0 %;
- масса с пресс-фильтра, с1 = 30 %;
3
-масса, поступающая в массный насос, с3 = 17,2 %, М3=4003,8кг;
В3=888,1 кг; =3115,7 кг.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
в1=2962,8-888,1=2074,7кг
В
воду добавляем кислоту в количестве М4=80кг. Тогда воды будет:
М2
= 4003,8-80-2962,8=961кг;
кг;
кг;
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.15
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
2962,8
|
888,1
|
2074,7
|
3
|
4003,8
|
888,1
|
3115,7
|
|
2
|
961
|
0
|
961
|
|
|
|
|
|
4
|
80
|
0
|
80
|
|
|
|
|
|
Итого
|
4003,8
|
888,1
|
3115,7
|
Итого
|
4003,8
|
888,1
|
3115,7
|
Пресс-фильтр (промывка массы после отбелки)
- масса, поступающая на промывку, с1 = 3,0 %;
- свежая вода на промывку, с2 = 0,0 %, М2=в2=4000
кг, В2=0 кг;
3
- масса, после промывки, поступающая в шнек, с3 = 30 %, 
кг, кг, 
кг;
-
оборотная вода после промывки, с4=0,05 %.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
кг;
кг;
кг.
22012,2кг
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.16
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
22012,2
|
899,6
|
21112,6
|
3
|
2962,8
|
888,1
|
2074,7
|
|
2
|
4000
|
0,0
|
4000
|
4
|
23049,4
|
11,5
|
23037,9
|
|
Итого
|
26012,2
|
899,6
|
25112,6
|
Итого
|
26012,2
|
899,6
|
25112,6
|
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 2 %.
- масса, поступающая на отбелку, с1 = 12 %;
- оборотная вода, поступающая в отбельную башню, с2 = 0,05 %;
3
- масса, поступающая на промывку, с3 = 3,0 %, 
кг, 
кг, 
кг;
-
потери волокна при отбелке, В4=М4=0,02М1с1
кг, в4=0 кг;
-
прирост массы в жидкой фазе, в5= М5=0,02М1с1,
В5=0 кг, с5=0 %.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
кг;
кг;
М4=М5=
В4= в5=0,02М1с1=0,02∙5545,3∙12/100=13,3кг
кг
904,7кг
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.17
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
5545,3
|
904,7
|
4640,6
|
3
|
22012,2
|
899,6
|
21112,6
|
|
2
|
16466,9
|
8,2
|
16458,7
|
4
|
13,3
|
13,3
|
0,0
|
|
5
|
13,3
|
0,0
|
13,3
|
|
|
|
|
|
Итого
|
22025,5
|
912,9
|
21112,6
|
Итого
|
22025,5
|
912,9
|
21112,6
|
Смеситель химикатов
- масса, поступающая в смеситель, с1=12%.
- перикись, поступающая на отбелку в количестве 170 л.
- масса, поступающая в отбельную башню с3=12%, М3=5545,3кг;
В3=904,7кг; в3=4640,6кг.
Составляем уравнение частного материального баланса:
;
Отсюда:
В1=
В3=904,7кг
М1=5545,3-170=
5375,3кг
кг;
кг;
кг;
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.18
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
5375,3
|
904,7
|
4470,6
|
3
|
5545,3
|
904,7
|
4640,6
|
|
2
|
170
|
0,0
|
170
|
|
|
|
|
|
Итого
|
5545,3
|
904,7
|
4640,6
|
Итого
|
5545,3
|
904,7
|
4640,6
|
Пароподогреватель
- масса, поступающая в пароподогреватель, t01=40
oC; В1 = В3
- пар на подогрев, с2 = 0,0 %, М2=в2, В2=0
кг;
3
- масса, после пароподогревателя, поступающая на отбелку, с3 = 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:
Q1=В3∙1,47(t3-t1) + в3∙4,19(t3-t1) ;
где
R - расход химиката, кг; D -расход пара,
кг/т.
Q1=904,7∙1,47(70-40) + 4470,6∙4,19(70-40)
=601851,69кДж/кг;
D=Q/(ℓ
- ℓо),
где
ℓ, ℓо - удельные энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.
D1=601851,69/(2744-293)=245,6 кг;
Затраты
теплоты при исключении конденсата пара:
Q2=В3∙1,47(t3-t1) + (в3
- D1)∙4,19(t3-t1);
Q2=904,7∙1,47(70-40)+(4470,6-245,6)∙4,19(70-40)=570979,77
кДж/кг
D2=570979,77/(2744-293)=233 кг
в1=4470,6-233=4237,6кг
М1=В1+в1=4237,6+904,7=5142,3кг.
Концентрация
массы, поступающей в пароподогреватель:
с1=В1·100/М1=904,7∙100/5142,3=17,6%
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.19
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
5142,3
|
904,7
|
4237,6
|
3
|
5375,3
|
904,7
|
4470,6
|
|
2
|
233
|
0,0
|
233
|
|
|
|
|
|
Итого
|
5375,3
|
904,7
|
4470,6
|
Итого
|
5375,3
|
904,7
|
4470,6
|
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=904,7∙1,47∙40+4237,6∙4,19∙40=763,4МДж;
Q3=904,7∙1,47∙70+4470,6∙4,19∙70=1364
МДж
°С.
Q2=615,2∙4,19∙233=600,6МДж
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.20
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
|
1
|
763,4
|
3
|
1364
|
|
2
|
600,6
|
|
|
|
Итого
|
1364
|
Итого
|
1364
|
Ступень Д0
Шнек после пресс-фильтра
- раствор воды и кислоты на разбавление, с0 = 0,0 %;
- масса с пресс-фильтра, с1 = 30 %;
3
-масса, поступающая в массный насос, с3 = 17,6%, М3=5142,3кг;
В3=904,7 кг; =4237,6кг
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
в1=3016,8-904,7=
2112,1кг
В
воду добавляем каустик в количестве М4=120 кг. Тогда воды будет:
М2
= 5142,3-120,0-3016,8 =2005,5кг;
кг;
кг;
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.21
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
3016,8
|
904,7
|
2112,1
|
3
|
5142,3
|
904,7
|
4237,6
|
|
2
|
2005,5
|
0,0
|
2005,5
|
|
|
|
|
|
4
|
120
|
0,0
|
120
|
|
|
|
|
|
Итого
|
5142,3
|
904,7
|
4237,6
|
Итого
|
904,7
|
4237,6
|
Пресс-фильтр (промывка массы после отбелки)
- масса, поступающая на промывку, с1 = 3,0 %;
- свежая вода на промывку, с2 = 0,0 %, М2=в2=4000
кг, В2=0 кг;
3
- масса, после промывки, поступающая в шнек, с3 = 30 %, 
кг, кг, 
кг;
-
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
3.22
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
30695,8
|
920,5
|
29775,3
|
3
|
3016,8
|
904,7
|
2112,1
|
|
2
|
4000
|
0
|
4000
|
4
|
31679
|
15,8
|
31663,2
|
|
Итого
|
34695,8
|
920,5
|
33775,3
|
Итого
|
34695,8
|
920,5
|
33775,3
|
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 1,5 %.
- масса, поступающая на отбелку, с1 = 12 %;
- оборотная вода, поступающая в отбельную башню, с2 = 0,05 %;
3
- масса, поступающая на промывку, с3 = 3,0 %, 
кг, 
кг, 
кг;
-
потери волокна при отбелке, В4=М4=0,015М1с1
кг, в4=0 кг;
-
прирост массы в жидкой фазе, в5= М5=0,015М1с1,
В5=0 кг, с5=0 %.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
кг;
кг;
М4=М5=В4=в5=0,015М1с1=0,015∙7734,5∙12/100=13,9кг.
В1=920,5+13,9-12,6=921,8кг
кг
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.23
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
5557,7
|
921,8
|
4635,9
|
3
|
30695,8
|
920,5
|
29775,3
|
|
2
|
25138,1
|
12,6
|
25125,5
|
4
|
13,9
|
13,9
|
0,0
|
|
5
|
13,9
|
0,0
|
13,9
|
|
|
|
|
Смеситель химикатов
1 - масса, поступающая в смеситель, с1 = 12%;
- диоксид хлора, поступающая на отбелку, расход на отбелку в количестве
1800,0 л.;
- масса, поступающая в отбельную башню, с3 = 12 %, В3=
921,8 кг, в3=4635,9 кг, М3=5557,7кг.
Составляем уравнение частного материального баланса:
;
Отсюда:
В1=
В3=921,8кг;
М1=5557,7-1800=3757,7кг
кг;
кг;
кг;
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.24
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
3757,7
|
921,8
|
2835,9
|
3
|
5557,7
|
921,8
|
4635,9
|
|
2
|
1800
|
0,0
|
1800
|
|
|
|
|
|
Итого
|
5557,7
|
921,8
|
4635,9
|
Итого
|
5557,7
|
921,8
|
4635,9
|
Пароподогреватель
1 - масса, поступающая в пароподогреватель, t01=40
oC; В1 = В3
- пар на подогрев, с2 = 0,0 %, М2=в2, В2=0
кг;
3
- масса, после пароподогревателя, поступающая в смеситель, с3 = 12
%, 
кг, 
кг, 
кг;
-
диоксид хлора в количестве 1800 кг;
-
масса, после смесителя, поступающая в отбельную башню, с5 = 12 %, 
кг, 
кг, 
кг;
В
пароподогревателе происходит подогрев массы паром до t3 = 80 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:
Q1=В3∙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=921,8∙1,47(80-40) + 4635,9∙4,19(80-40) +
1800(80-15)4,19=1321408,68кДж/кг;
D=Q/(ℓ
- ℓо),
где
ℓ, ℓо - удельные энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.
D1=1321408,68/(2744-293)=539,1 кг;
Затраты
теплоты при исключении конденсата пара:
Q2=В3∙1,47(t3-t1) + (в5
- D1)∙4,19(t3-t1) + в4(t3-t2)4,19;
Q2=921,8∙1,47(70-40)+(4635,9-539,1)∙4,19(70-40)+1800(70-15)4,19=970429,14кДж/кг;
D2=970429,14/(2744-293)=395,9 кг
в1=2835,9-395,9=2440кг
М1=В1+в1=2440+921,8=3361,8кг.
Концентрация
массы, поступающей в пароподогреватель:
с1=В1·100/М1=921,8∙100/3361,8=27,4%
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.25
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
3361,8
|
921,8
|
2440
|
3
|
3757,7
|
921,8
|
2835,9
|
|
2
|
395,9
|
0,0
|
395,9
|
|
|
|
|
|
Итого
|
3757,7
|
921,8
|
2835,9
|
Итого
|
3757,7
|
921,8
|
2835,9
|
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=921,8 ∙1,47∙40+2440∙4,19∙40=463,1МДж;
Q5=921,8 ∙1,47∙70+4635,9∙4,19∙70=1454,6МДж
Q4=1454,6∙4,19∙15=91,4 МДж
°С.
Q2=542,6∙4,19∙395,9=900,1МДж
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.26
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
|
1
|
463,1
|
5
|
1454,6
|
|
2
|
900,1
|
|
|
|
4
|
91,4
|
|
|
|
Итого
|
1454,6
|
Итого
|
1454,6
|
Ступень КЩО
Шнек после пресс-фильтра
- раствор воды и кислоты на разбавление, с0 = 0,0 %;
- масса с пресс-фильтра, с1 = 30 %;
3
-масса, поступающая в массный насос, с3 = 27,4%, М3=3361,8кг;
В3=921,8кг; =2440кг.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
в1=3070,4-921,8=2148,6кг
В
воду добавляем кислоту в количестве М4=130 кг. Тогда воды будет:
М2
= 3361,8-130,0-3070,4=161,4 кг;
кг;
кг;
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.27
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
3070,4
|
921,8
|
2148,6
|
3
|
3361,8
|
921,8
|
2440
|
|
2
|
161,4
|
0,0
|
161,4
|
|
|
|
|
|
4
|
130
|
0,0
|
130
|
|
|
|
|
|
Итого
|
3361,8
|
921,8
|
2440
|
Итого
|
3361,8
|
921,8
|
2440
|
Пресс-фильтр (промывка массы после отбелки)
1 - масса, поступающая на промывку, с1 = 3,0 %;
- свежая вода на промывку, с2 = 0,0 %, М2=в2=4000
кг, В2=0 кг;
3
- масса, после промывки, поступающая в шнек, с3 = 30 %, 
кг, кг, 
кг;
-
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
3.28
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
31240,2
|
937,9
|
30302,3
|
3
|
3070,4
|
921,8
|
2148,6
|
|
2
|
4000
|
0,0
|
4000
|
4
|
32169,8
|
16,1
|
32153,7
|
|
Итого
|
35240,2
|
937,9
|
34302,3
|
Итого
|
35240,2
|
937,9
|
34302,3
|
Выдувной резервуар
Из кислородного реактора масса выдувается в выдувной резервуар.
Концентрация массы в нём составляет 6%. При выходе из него масса разбавляется
оборотной водой до концентрации 3%.
- масса из кислородного реактора, с1 = 6 %;
- оборотная вода на разбавление, с2 = 0,05 %;
3
-масса, поступающая на пресс-фильтр, с3 = 3 %, М3=31240,2кг;
В3=937,9кг; =30302,3 кг.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
; 
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг.
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.29
|
Приход
|
Расход
|
|
№
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
15488,8
|
929,7
|
14559,1
|
3
|
31240,2
|
937,9
|
30302,3
|
|
2
|
15751,4
|
8,2
|
15743,2
|
|
|
|
|
|
Итого
|
31240,2
|
937,9
|
30302,3
|
Итого
|
31240,2
|
937,9
|
30302,3
|
Кислородный реактор
Концентрация массы в зоне реакции 12%. В нижней части ректора происходит
разбавление массы оборотной водой до 6% и выдувка её в выдувной резервуар. В
процессе КЩО происходят массообменные процессы, которые выражаются в потере или
растворении части веществ, содержащихся в древесном волокне, а также в
увеличении массы жидкой фазы в кислородном реакторе.
Принимаем потери волокна 3 %.
- масса, поступающая в кислородный реактор, с1 = 12 %;
- оборотная вода, поступающая в кислородный реактор, с2 = 0,05
%;
3
- масса, поступающая в выдувной резервуар, с3 = 6,0 %, 
кг, 
кг, 
кг;
-
потери волокна при КЩО, В4=М4=0,03М1с1 кг,
в4=0 кг;
-
прирост массы в жидкой фазе, в5= М5=0,03М1с1,
В5=0 кг, с5=0 %.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
М4=М5=
В4= в5=0,03М1с1=0,03∙7544∙12/100=2719,8кг.
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.30
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
7544
|
925,7
|
6618,3
|
3
|
15488,8
|
929,7
|
14559,1
|
|
2
|
7948,8
|
4,0
|
7944,8
|
4
|
2715,8
|
0,0
|
2719,8
|
|
5
|
2751,8
|
0,0
|
2571,8
|
|
|
|
|
|
Итого
|
18244,6
|
929,7
|
17134,9
|
Итого
|
18244,6
|
929,7
|
17134,9
|
Пароподогреватель
- масса, поступающая в пароподогреватель, t01=40
oC; В1 = В3
- пар на подогрев, с2 = 0,0 %, М2=в2, В2=0
кг;
3
- масса, после пароподогревателя, поступающая на отбелку, с3 = 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:
Q1=В3∙1,47(t3-t1) + в3∙4,19(t3-t1) ;
где
R - расход химиката, кг; D -расход пара,
кг/т.
Q1=929,7∙1,47(70-40) 14559,1∙4,19(70-40)
=1871078,64кДж/кг;
D=Q/(ℓ
- ℓо),
где
ℓ, ℓо - удельные энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.
D1=1871078,64/(2744-293)=763,4 кг;
Затраты
теплоты при исключении конденсата пара:
Q2=В3∙1,47(t3-t1) + (в3
- D1)∙4,19(t3-t1);
Q2=929,7∙1,47(70-40)+(14559,1-763,4)∙4,19(70-40)=1775119,26
кДж/кг
D2=1775119,26/(2744-293)=724,2 кг
в1=14559,1-724,2=13834,9кг
М1=В1+в1=929,7+13834,9=14764,6кг.
Концентрация
массы, поступающей в пароподогреватель:
с1=В1·100/М1=929,7∙100/14764,6=6,3%
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.31
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
14764,6
|
929,7
|
13834,9
|
3
|
15488,8
|
929,7
|
14559,1
|
|
2
|
724,2
|
0,0
|
724,2
|
|
|
|
|
|
Итого
|
15488,8
|
929,7
|
14559,1
|
Итого
|
15488,8
|
929,7
|
14559,1
|
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=929,7∙1,47∙40+14674,6∙4,19∙40=2514МДж;
Q3=929,7∙1,47∙70+14559,1∙4,19∙70=4365,9
МДж
°С.
Q2=610,3∙4,19∙724,2=1851,9МДж
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.32
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
|
1
|
2514
|
3
|
4365,9
|
|
2
|
1851,9
|
|
|
|
Итого
|
4365,9
|
Итого
|
4365,9
|
Кислородный реактор
Концентрация массы в зоне реакции 12%. В нижней части ректора происходит
разбавление массы оборотной водой до 6% и выдувка её в выдувной резервуар. В
процессе КЩО происходят массообменные процессы, которые выражаются в потере или
растворении части веществ, содержащихся в древесном волокне, а также в
увеличении массы жидкой фазы в кислородном реакторе.
Принимаем потери волокна 3 %.
1 - масса, поступающая в кислородный реактор, с1 = 12 %;
- оборотная вода, поступающая в кислородный реактор, с2 = 0,05
%;
3
- масса, поступающая в выдувной резервуар, с3 = 6,0 %, 
кг, кг, 
кг;
-
потери волокна при КЩО, В4=М4=0,03М1с1 кг,
в4=0 кг;
-
прирост массы в жидкой фазе, в5= М5=0,03М1с1,
В5=0 кг, с5=0 %.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
.
Отсюда:
; 
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
М4=М5=
В4= в5=0,03М1с1=0,03∙7187,5∙12/100=25,9
кг.
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.33
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
7187,5
|
951,8
|
6235,7
|
3
|
14764,6
|
929,7
|
13834,9
|
|
2
|
7577,1
|
3,8
|
7573,3
|
4
|
25,9
|
25,9
|
0,0
|
|
5
|
25,9
|
0,0
|
25,9
|
|
|
|
|
|
Итого
|
14790,5
|
955,6
|
13834,9
|
Итого
|
14790,5
|
955,6
|
13834,9
|
Смеситель-подогреватель
- масса, поступающая в смеситель, t01=80
oC; В1 = В3
- пар на подогрев, с2 = 0,0 %, М2=в2, В2=0
кг;
3
- масса, после смесителя, поступающая в реактор КЩО, с3 = 12 %, 
кг, 
кг, 
кг;
-
кислород в количестве 20 кг;
В
смесителе происходит подогрев массы паром до t3 = 95 оС. Примем температуру массы,
поступающей в смеситель t1 = 30оС,
температуру кислорода t2 = 10 оС;
удельная теплоёмкость волокна 1,47 кДж/(кг∙оС); удельная
теплоёмкость воды 4,19 кДж/(кг∙оС), удельная теплоёмкость
кислорода 0,934 кДж/(кг∙оС).
Максимальные
затраты теплоты на нагрев массы:
Q1=В3∙1,47(t3-t1) + в3∙4,19(t3-t1) + в4(t3-t2)0,934;
где
R - расход химиката, кг; D -расход пара,
кг/т.
Q1=951,8∙1,47(95-30) + 6235,7∙4,19(95-30) +
20,0(95-10)0,934=1790825,2кДж/кг;
D=Q/(ℓ
- ℓо),
где
ℓ, ℓо - удельные энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.
D1=1790825,2/(2744-398)=763,4 кг;
Затраты
теплоты при исключении конденсата пара:
Q2=В3∙1,47(t3-t1) + (в5
- D1)∙4,19(t3-t1) + в4(t3-t2)0,934;
Q2=951,8∙1,47(95-30)+(6235,7-763,4)∙4,19(95-30)+20,0(95-10)0,934=1582913,2
кДж/кг;
D2=1582913,2/(2744-398)=674,7 кг
в1=6235,7-674,7-20=5541кг.
М1=В1+в1=5541+951,8=6492,8
кг.
Концентрация
массы, поступающей в смеситель:
с1=В1·100/М1=951,8∙100/6492,8=14,7%
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.34
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№ п/п
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
6492,8
|
951,8
|
5541
|
3
|
7187,5
|
951,8
|
6235,7
|
|
2
|
674,7
|
0,0
|
674,7
|
|
|
|
|
|
4
|
20
|
0,0
|
20
|
|
|
|
|
|
Итого
|
7187,5
|
951,8
|
6235,7
|
Итого
|
7187,5
|
951,8
|
6235,7
|
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=951,8∙1,47∙30+5541·4,19∙30=738,5МДж;
Q3=951,8∙1,47∙95+6235,7∙4,19∙95=2615МДж
Q4=20∙0,934∙10=186,8 МДж
°С.
Q2=2681,3∙0,934∙674,7=1689,7МДж
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
Таблица
3.35
|
Приход
|
Расход
|
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
№ п/п
|
Теплота, МДж Q
|
|
1
|
738,5
|
3
|
2615
|
|
2
|
1689,7
|
|
|
|
4
|
186,8
|
|
|
|
Итого
|
2615
|
Итого
|
2615
|
Насос МС
1 - масса из БВК;
- NaOH, с2 = 0,0%;
3
-масса, поступающая смеситель-подогреватель, М3=6492,8кг; В3=951,8кг;
=5541кг.
Составляем
уравнение частного материального баланса:
;
Отсюда:
В1=
В3=951,8кг;
М1=6492,8-20,0=6472,8кг
кг;
кг;
кг;
Концентрация
массы, поступающей в насос:
с1=В1·100/М1=951,8∙100/6472,8=14,7%
Все
результаты расчетов заносим в сводную таблицу
|
Приход
|
Расход
|
|
№
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
№
|
Масса, кг
|
Волокно, кг
|
Вода, кг
|
|
1
|
6472,8
|
951,8
|
5521
|
3
|
6492,8
|
951,8
|
5541
|
|
2
|
20,0
|
0,0
|
20,0
|
|
|
|
|
|
Итого
|
6492,8
|
951,8
|
5541
|
Итого
|
6492,8
|
951,8
|
5541
|
Таблица 3.38- Общая сводная таблица теплового баланса
|
Статья прихода
|
С, %
|
Приход
|
Статья расхода
|
С, %
|
Расход
|
|
|
Количество теплоты, МДж
|
|
|
Количество теплоты, МДж
|
|
Ступень КЩО
|
|
Смеситель-подогреватель
|
|
Масса, поступающая в смеситель - подогреватель
|
12,0
|
738,5
|
Масса, поступающая в реактор КЩО
|
12,0
|
2615
|
|
Пар на подогрев
|
0,0
|
1689,7
|
|
|
|
|
Кислород
|
0,0
|
186,8
|
|
|
|
|
Итого
|
|
2615
|
Итого
|
|
2615
|
|
Ступень Д0
|
|
пароподогреватель
|
|
Масса в пароподогреватель
|
12,0
|
463,1
|
Масса в отбельную башню
|
12,0
|
1454,6
|
|
Пар на подогрев
|
0,0
|
900,1
|
|
|
|
|
Диоксид хлора
|
0,0
|
91,4
|
|
|
|
|
Итого
|
|
1454,6
|
Итого
|
|
1454,6
|
|
Ступень щелочения
|
|
пароподогреватель
|
|
Масса в пароподогреватель
|
12,0
|
763,4
|
Масса в отбельную башню
|
12,0
|
1363,4
|
|
Пар на подогрев
|
0,0
|
600,6
|
|
|
|
|
Итого
|
|
1363,4
|
Итого
|
|
1363,4
|
|
Ступень Д1
|
|
пароподогреватель
|
|
Масса, поступающая в пароподогреватель
|
12,0
|
574
|
Масса, поступающая в отбельную башню
|
12,0
|
1416
|
|
Пар на подогрев
|
0,0
|
774,8
|
|
|
|
|
Кислород
|
0,0
|
67,2
|
|
|
|
|
Итого
|
|
1416
|
Итого
|
|
1416
|
|
Ступень Д2
|
|
пароподогреватель
|
|
Масса в пароподогреватель
|
12,0
|
969,3
|
Масса в отбельную башню
|
12,0
|
1983,4
|
|
Пар на подогрев
|
0,0
|
976,4
|
|
|
|
|
Кислород
|
0,0
|
37,7
|
|
|
|
|
Итого
|
|
1983,4
|
Итого
|
|
1983,4
|
целлюлоза отбелка технологический тепловой
4. Расчет количества устанавливаемого и вспомогательного оборудования
4.1 Расчет объема отбельных башен
Необходимый реакционный объем башни рассчитывается по формуле:
Vp=100Mф/24*60cBKс,
где Vp- реакционный объем, м3;
М- масса абсолютно сухой целлюлозы, поступающей в башню за сутки, т; ф - время
пребывания массы в башне, мин; cB - концентрация волокна, %; К - коэффициент заполнения башни, для башен с
ходом массы снизу вверх К=0.95, для башен с ходом массы сверху вниз К=0.85; с-
плотность массы, т/м3.
Плотность массы определяется по формуле:
с= свс+своды(100-с)/100,
где св- плотность волокна, 1,54 т/м3;
своды - плотность воды при температуре реакции.
Потребный общий объем отбельной башни :
Vобщ=Vp+Vразб
Объем зоны разбавления для башен с плоским днищем:
Vразб=рdBhp/4,
где - dB- внутренний диаметр башни, м;
hp - высота зоны разбавления, (1,5-1,7)м
Кислородный реактор на 1й ступени КЩО:
с=1,54*12 +0,972*(100-12)/100=1,04т/м3
Vp=100*951,8*30/24*60*12*0,95*1,04= 167,3м3;
Исходя из объема внутренний диаметр колонны 4,0м.
Vразб=3,14*1,5*4 /4=4,7м3,
Vобщ=167,3+4,7=172м3
Принимаем номинальный объем колонны 200м3.
Высота колонны 15,9 м
Кислородный реактор на 2й ступени КЩО:
с=1,54*12 +0,958*(100-12)/100=1,03 т/м3
Vp=100*925,7*60/24*60*12*0,95*1,03 = 328,5м3;
Исходя из объема внутренний диаметр колонны 4,5м.
Vразб=3,14*1,5*4,5 /4=5,3м3,
Vобщ=328,5+5,3=333,8м3
Принимаем номинальный объем колонны 400м3
Высота колонны 25,2м
Отбельная башня на ступени Д0
с=1,54*12 +0,983*(100-12)/100=1,05т/м3
Vp=100*921,8*60/24*60*12*0,95*1,05= 320,9м3;
Исходя из объема внутренний диаметр колонны4,0м. Внутренний диаметр
колонки 2,6м.
Vразб=3,14*1,5*4 /4=4,7м3,
Vобщ=320,9+4,7=325,6м3
Принимаем номинальный объем колонны 400м3
Высота колонны 31,8м
Отбельная башня на ступени щелочения
с=1,54*12 +0,983*(100-12)/100=1,05т/м3
Vp=100*904,7*120/24*60*12*0,85 *1,05= 704м3;
Исходя из объема внутренний диаметр колонны 6м.
Vразб=3,14*1,5*6 /4=7,1м3,
Vобщ=704+7,1=711,1м3
Принимаем номинальный объем колонны 800м3.
Высота колонны 28,3м
Отбельная башня на ступени Д1
с=1,54*12 +0,978*(100-12)/100=1,05т/м3
Vp=100*888,1*210/24*60*12*0,95*1,05= 1082м3;
Исходя из объема внутренний диаметр колонны 8,0м. Внутренний диаметр
стакана 5,0м.
Vразб=3,14*1,5*8 /4=9,4м3,
Vобщ=1082+9,4=1091,4м3
Принимаем номинальный объем колонны 1250м3
Высота колонны 24м
Отбельная башня на ступени Д2
с=1,54*12 +0,978*(100-12)/100=1,05т/м3
Vp=100*880,5*210/24*60*12*0,95*1,05=1073 м3;
Исходя из объема внутренний диаметр колонны 8,0м. Внутренний диаметр
стакана 5,0м.
Vразб=3,14*1,5*8 /4=9,4м3,
Vобщ=1073+9,4=1082,4м3
Принимаем номинальный объем колонны 1250м3
Высота колонны 24м
4.2 Выбор промывного оборудования
Выбор промывного оборудования сводится к определению фильтрующей
поверхности. Фильтрующая поверхность определяется:
F=QволQсут/0,88g
Где F - фильтрующая поверхность, м2;
Qвол - количество а.с. массы на 1 т
целлюлозы, кг; Qсут - суточная производительность
отбельного цеха, т/сут.
Qсут=500000т/год=1450 т/сут
g -
съем а.с. массы с 1м2 фильтрующей поверхности, g=50 т/сут.
Для промывки используем пресс-фильтры.
Промывка после ступени КЩО:
F=1450*937,9/0,88*50*1000=30,9м2
Промывка после ступени Д0
F=1450*920,5/0,88*50*1000=30,4м2
Промывка после ступени ЩП:
F=1450*899,6/0,88*50*1000=29,7м2
Промывка после ступени Д1
F=1450*894,7/0,88*50*1000=29,5м2
Промывка после ступени Д2
F=1450*889,9/0,88*50*1000=29,3м2
4.3 Расчет вместимости баков оборотной воды
Вместимость баков определяют по количеству оборотной воды, уходящей с
фильтров:
V=QсутQBT/24*60*1000K,
где QB - количество оборотной воды на 1т
целлюлозы, л;
Т- время пребывания воды в баке, Т=3…5мин;
К - коэффициент заполнения бака, К=0,8.
Баки снабжаются переливными трубами для отвода избытка оборотной воды.
Бак фильтрата после ступени КЩО:
V=1450*4000*5/24*60*1000*0,8=25,2м3
Бак фильтрата после ступени Д0
V=1450*31679*5/24*60*1000*0,8=199,4м3
Бак фильтрата после ступени щелочения:
V=1450*23049,4*5/24*60*1000*0,8=145,1м3
Бак фильтрата после ступени Д1
V=1450*22881*5/24*60*1000*0,8=144м3
Бак фильтрата после ступени Д2
V=1450*30747,5*5/24*60*1000*0,8=193,5м3
Принимаем объем баков фильтрата 200м3
4.4 Расчет вместимости массных бассейнов
Бассейн высокой концентрации для хранения небеленой целлюлозы
V=100QсутТ/24cКссм
ссм= с1с+с2(100-с)/100
ссм=1500*14+988*(100-14)/100=1059кг/м3
V=100*1450*8/24*14*0,8*1,06=4071м3
Принимаем номинальный объем бассейна высокой концентрации 4250м3.
Определяем время пребывания массы в бассейне:
Т=4250*24*14*0,8*1,06/100*1450=8,3ч
Бассейн высокой концентрации для хранения беленой целлюлозы
V=100QсутТ/24cКссм
ссм= с1с+с2(100-с)/100
ссм=1500*12+988*(100-12)/100=1049кг/м3
V=100*1450*8/24*12*0,8*1,05=4110м3
Принимаем номинальный объем бассейна высокой концентрации 4250м3.
Определяем время пребывания массы в бассейне:
Т=4250*24*12*0,8*1,05/100*1450=7,1ч
Выдувной резервуар
V=100QсутТ/24cКссм
ссм= с1с+с2(100-с)/100
ссм=1500*3+988*(100-3)/100=1003кг/м3
V=100*1450*0,05/24*3*0,8*1
=125,8м3
Принимаем номинальный объем выдувного резервуара 160м3.
Определяем время пребывания массы в бассейне:
Т=160*24*3*0,8*1/100*1450=0,06ч=3,8мин
4.5 Расчет и выбор насосов
Подача насоса:
Q=BQсут100k/24*60*c*с
где В- количество целлюлозы, поступающей к насосу на этой стадии
производства, на 1 т воздушно-сухой целлюлозы, кг; Qсут- суточная производительность потока по воздушно-сухой
целлюлозе, т/сут; с- концентрация целлюлозной суспензии, %; k- коэффициент запаса
производительности; с- плотность целлюлозной суспензии концентрацией с.
Напор насоса
Н=Нг+(Ннагн-Нвсас)+Нп+н2/2g
где Нг- геометрическая высота подъема жидкости, м; Ннагн-
напор в объеме нагнетания, м; Нвсас - напор в объеме всасывания, м;
Нп- сумма потерь напора; н2/2g - скоростной напор
(значением можно пренебречь)
Мощность двигателя насоса:
Nэ=QHс/60*102з
Массный насос после БВК:
Q=951,8*1450*100*1,2/24*60*14,7*1049=7,5м3/мин=125,3л/с
Исходя из производительности потока и подачи насоса, принимаем насос KAMYR MC MRU-20-P1.
Насос для подачи оборотной воды в 1й реактор КЩО:
Q=7573,3-929,7
((100-12)/12))1450/24*60=760,7л/мин=12,7л/с
Нг=15м
Нвсас=7м
Ннагн=0
Нп=0,2*0,75*1+0,2=2,2м
Н=15-7+2,2=10,2м
Nэ=0,7*10,2*1000/60*102*0,8=1,5кВт*ч
Nуст=1,2*1,5=1,8кВт*ч
Насос для подачи оборотной воды в 2й реактор КЩО:
Q=7944,8-
925,7((100-12)/12))1450/24*60=1164л/мин=19,4л/с
Нг=15м
Нвсас=7м
Ннагн=0
Нп=0,2*0,75*1+0,2=2,2м
Н=15-7+2,2=10,2м
Nэ=1,1*10,2*1000/60*102*0,8=2,3кВт*ч
Nуст=1,2*2,3=2,8кВт*ч
Насос для подачи массы на ступень Д0:
Q=921,8*1450*100*1,2/24*60*27,4*1223=3,3м3/мин=55,5л/с
Исходя из производительности потока и подачи насоса, принимаем насос KAMYR MC MRU-20-P1
Насос для подачи воды на ступень Д0
Q=
920,5(100-3)/3-25125,5)1450/24*60=4670л/мин=77,8л/с
Нг=28,4м
Ннагн-Нвсас=28,4*0,8-1,7-7=14м
Нп=0,2*0,75*1+0,2=2,2м
Н=28,4+14+2,2=44,6м
Nэ=4,6*44,6*1000/60*102*0,8=42кВт*ч
Nуст=1,2*42=50,4кВт*ч
Насос для подачи массы на ступень щелочения
Q=921,8*1450*100*1,2/24*60*27,4*1050=3,8м3/мин=63,5л/с
Исходя из производительности потока и подачи насоса, принимаем насос KAMYR MC MRU-20-P1
Насос для подачи воды на ступень щелочения
Q=
899,6(100-3)/3-16458,7)1450/24*60=12716л/мин=212л/с
Нг=24,9м
Ннагн-Нвсас=24,9*0,8-1,7-7=11,2м
Нп=0,2*0,75*1+0,2=2,2м
Н=24,9+11,2+2,2=38,3м
Nэ=12,7*38,3*1000/60*102*0,8=99,3кВт*ч
Nуст=1,2*99,3=119,2кВт*ч
Насос для подачи массы на ступень Д1
Q=888,1*1450*100*1,2/24*60*17,2*1050=5,9м3/мин=98,5л/с
Исходя из производительности потока и подачи насоса, принимаем насос KAMYR MC MRU-20-P1
Насос для подачи воды на ступень Д1
Q=3*1450*100*1,2/24*60*0,05*1000=7,3м3/мин=121,9л/с
Нг=20,6м
Ннагн-Нвсас=20,6*0,8-1,7-7=7,8м
Нп=0,2*0,75*1+0,2=2,2м
Н=20,6+7,8+2,2=30,6м
Nэ=7,3*30,6*1000/60*102*0,8=45,6кВт*ч
Nуст=1,2*45,6=54,7кВт*ч
Насос для подачи массы на ступень Д2
Q=880,5*1450*100*1,2/24*60*13,9*1050=5,1м3/мин=85,2л/с
Исходя из производительности потока и подачи насоса, принимаем насос KAMYR MC MRU-20-P1
Насос для подачи воды на ступень Д1
Q=3*1450*100*1,2/24*60*0,05*1000=7,3м3/мин=121,9л/с
Нг=20,6м
Ннагн-Нвсас=20,6*0,8-1,7-7=7,8м
Нп=0,2*0,75*1+0,2=2,2м
Н=20,6+7,8+2,2=30,6м
Nэ=7,3*30,6*1000/60*102*0,8=45,6кВт*ч
Nуст=1,2*45,6=54,7кВт*ч
Таблица 4.1 - Основное оборудование
|
Наименование и назначение оборудования
|
Тип
|
Техническая характеристика
|
Количество
|
|
Отбельная башня
|
Без поглотительной колонки с ходом массы снизу вверх
|
V=400м3 Н=25,2м D=4,5м
|
2
|
|
Без поглотительной колонки с ходом массы сверху вниз
|
V=800м3 Н=28,3м D=6м
|
1
|
|
С наружной поглотительной колонкой
|
V=400м3 Н=31,8м D=4м d=2,6м
|
1
|
|
С внутренним стаканом
|
V=1250м3 Н=24м D=8м
|
2
|
|
Промывное оборудование
|
Пресс-фильтры
|
F=35м2 g=50кг
|
5
|
|
Баки оборотной воды
|
|
V=200м3
|
5
|
|
Выдувной резервуар
|
1
|
Таблица 4.2 - Вспомогательное оборудование
|
Наименование и назначение оборудования
|
Тип
|
Техническая характеристика
|
Количество
|
|
Массный насос
|
KAMYR MC MRU-20-P1
|
Подача 20…175л; Производительность1450 т/сут; Напор 20…120м
Мощность э/привода 200кВт
|
6
|
|
Насос для подачи воды
|
|
Подача 10…220л; Производительность1450 т/сут; Напор 10…50м
Мощность э/привода 1,5…100кВТ
|
6
|
Таблица 4.3 - Унификация бассейнов
|
Назначение бассейна
|
Объем бассейна,м3
|
Время запаса массы, час
|
|
По расчету
|
После унификации
|
По расчету
|
После унификации
|
|
Хранение небеленой целлюлозы
|
4071
|
4250
|
8
|
8,3
|
|
Хранение беленой целлюлозы
|
4110
|
4250
|
8
|
7,1
|
5. Энергетическая часть
Таблица 5.1 - Характеристика двигателей оборудования
|
Наименование агрегата
|
Количество агрегатов, шт
|
Коэффициент использования
|
Мощность, кВт
|
|
|
|
номинальная
|
установленная
|
Потребляемая средняя активная
|
|
Массный насос
|
6
|
0,8
|
200
|
1200
|
960
|
|
Насос для подачи воды
|
6
|
0,8
|
100
|
600
|
480
|
Удельный расход электроэнергии:
Зу=24*1440/1450=23,8кВт*ч/т
6. Охрана природы
Целесообразность использования того или иного варианта отбелки
оценивается с точки зрения не только экономичности, но и с точки зрения
экологической безопасности схемы отбелки. Безопасность схем с использованием
хлорреагентов оценивается по показателю АОХ (адсорбированные органические
галогены), который определяет образующееся при отбелке количество
хлорорганических соединений. Для большинства стран этот показатель сегодня
ограничен 0,20…0,25кг/т.
Схемы отбелки, в которых используются хлорсодержащие реагенты,
характеризуются так называемым фактором Каппа (KF). Фактор Каппа - это отношение расхода активного хлора,
заданного на первую делигнифицирующую ступень отбелки, к числу Каппа целлюлозы,
поступающей на отбелку. Чем ниже фактор Каппа, тем безопаснее с экологической
точки зрения схема отбелки.
Второй показатель, по которому оценивается экологическая безопасность
отбелки, - это химическое потребление кислорода в сточных водах предприятия.
7. Технико-экономические показатели
|
Наименование сырья, материалов, ГОСТ, ОСТ или ТУ
|
Расход
|
|
1.Небеленая целлюлоза из хвойных пород древесины, кг/т
|
951,8
|
|
2. Водный раствор каустика, кг/т
|
140
|
|
3. Сернистая кислота, кг/т
|
1086,7
|
|
4. Двуокись хлора, водный раствор, кг/т
|
3470
|
|
5. Фильтрованная вода, кг/т
|
22106,9
|
|
6. Пар, кг/т
|
3514,5
|
|
7. Пероксид водорода, кг/т
|
170
|
|
8. Кислород, кг/т
|
20
|
|
9. Электроэнергия, кВт*ч/т
|
23,8
|
8. Технологический контроль
Таблица 8- Контроль за производством по стадиям процесса
|
Наименование стадии процесса, места отбора пробы или
измерения параметров (№ позиции по технологической схеме)
|
Контролируемый параметр
|
Частота контроля
|
Рабочий диапазон (предел) значения контролируемого
параметра
|
Нормы характеристик погрешностей, %
|
Наименование нормативно - технической документации на метод
контроля или средство измерения
|
Должностное лицо, осуществляющее контроль
|
|
1.1 КЩО 1й ступени
|
|
|
|
|
|
|
|
Трубопровод массы после насосов
|
1.1.Температура, °С
|
Постоянно
|
45 - 60
|
± 2.0
|
Поз. TI-120,
перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Башня отбелки,
|
1.2.Уровень в башне, %
|
Постоянно
|
50 - 75
|
±2.0
|
Поз.LI-101,
перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Вакуум-фильтр
|
1.3.рН массы (для кислой обработки)
|
каждые 4 часа
|
2 - 4
|
|
ГОСТ 12523-77 Метод определения рН водной вытяжки
|
Лаборант
|
|
1.4. рН массы (для ферментной обработки)
|
каждые 4 часа
|
6 - 8
|
|
ГОСТ 12523-77 Метод определения рН водной вытяжки
|
Лаборант
|
|
1.2 КЩО 2й ступени
|
|
|
|
|
|
|
|
Трубопровод массы после насосов
|
1.1.Температура, °С
|
Постоянно
|
45 - 60
|
± 2.0
|
Поз. TI-120,
перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Башня отбелки,
|
1.2.Уровень в башне, %
|
Постоянно
|
50 - 75
|
±2.0
|
Поз.LI-101,
перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Вакуум-фильтр
|
1.3.рН массы (для кислой обработки)
|
каждые 4 часа
|
2 - 4
|
|
ГОСТ 12523-77 Метод определения рН водной вытяжки
|
Лаборант
|
|
1.4. рН массы (для ферментной обработки)
|
каждые 4 часа
|
6 - 8
|
|
ГОСТ 12523-77 Метод определения рН водной вытяжки
|
Лаборант
|
|
2.Делигнифицирующая ступень отбелки
|
|
|
|
|
|
|
|
Башня отбелки,
|
2.1.Уровень в башне, %
|
Постоянно
|
50 - 75
|
±2.0
|
Поз.LI-201,
перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трубопровод массы на входе в башню
|
2.2.Температура, °С
|
Постоянно
|
50 - 65
|
± 2.0
|
Поз.TIC-220,
перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вакуум-фильтр №2
|
2.3.рН массы (ванна)
|
каждые 8 часов
|
2 - 3
|
± 0.5
|
ГОСТ 12523-77 Метод определения рН водной вытяжки
|
Лаборант
|
|
2.4. Ст.делигнификации, ед.Каппа
|
каждые 2 часа
|
Для хвойной: 10,0 - 15,0 - без молек.хлора
|
± 1,0
|
ГОСТ 10070-74
|
Лаборант
|
|
2.5.Содержание ост. хлора, г/л
|
каждые 4 часа
|
не более 0,1
|
± 10,0
|
Метод определения массовой доли остаточного хлора в
целлюлозной суспезии, утв.ВНИИБ
|
Лаборант
|
|
3.Щелочение
|
|
|
|
|
|
|
|
Башня отбелки
|
|
|
|
|
|
|
|
3.Уровень в башне, %
|
Постоянно
|
50 - 75
|
±2.0
|
Поз. LI-301,
перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Трубопровод массы
|
|
|
|
|
|
|
|
3..Температура, °С
|
Постоянно
|
60 - 70
|
± 2.0
|
Поз. TIC-321, перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
на входе в башню
|
|
|
|
|
|
|
|
Вакуум-фильтр№3
|
3.рН массы (ванна)
|
каждые 2 часа
|
10 - 11,5
|
± 0.5
|
ГОСТ 12523-77 Метод определения рН водной вытяжки
|
Лаборант
|
|
3.5.Белизна, %
|
каждые 2 часа
|
Для хвойной: 68
- 73
|
± 2.0
|
ГОСТ 7690-76 Метод определения белизны
|
Лаборант
|
|
4.Отбелка двуокисью хлора 1 ступень,
|
|
|
|
|
|
|
|
Башня отбелки
|
4.1.Уровень в башне, %
|
Постоянно
|
60 - 75
|
±2.0
|
Поз.LI-401, перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Трубопровод на входе в башню
|
4.2.Температура, °С
|
Постоянно
|
63 - 70
|
± 2.0
|
Поз.TIC-420, перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Вакуум-фильтр№4
|
4.3. Белизна, %
|
каждые 2 часа
|
Для хвойной: более 80 (без молек. хлора)
|
± 2.0
|
ГОСТ 7690-76 Метод определения белизны
|
Лаборант
|
|
4.4. Остаточный хлор
|
по необходимости
|
не допускается
|
±10.0
|
Метод определения массовой доли остаточного хлора в
целлюлозной суспензии, утв.ВНИИБ
|
Лаборант
|
|
5.Отбелка двуокисью хлора 2 ступень
|
|
|
Башня отбелки
|
6.1.Уровень в башне, %
|
Постоянно
|
60 - 75
|
±2.0
|
Поз LI-601, перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Трубопровод на входе в башню
|
6.2.Температура, °С
|
Постоянно
|
63 - 75
|
± 2.0
|
Поз. TIC-620, перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
Вакуум-фильтр №5
|
6.3.Белизна, %, не менее
|
каждые 2 часа
|
Для хвойной: не менее 84,0.
|
± 2.0
|
ГОСТ 7690-76 Метод определения белизны
|
Лаборант
|
|
6.4. Остаточный хлор
|
по необходимости
|
не допускается
|
±10.0
|
Метод определения массовой доли остаточного хлора в
целлюлозной суспензии, утв.ВНИИБ
|
Лаборант
|
|
7.Кисловка, бассейн
|
7.1.рН
|
каждые 2 часа
|
3,0 - 5,0
|
± 2.0
|
ГОСТ 12523-77 Метод определения рН водной вытяжки
|
Отбельщик
|
|
8.Бак каустика,
|
8.1. Уровень, %
|
постоянно
|
не более 80
|
±0,1
|
поз. LIC-004 перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
8.2.Концентрация раствора, г/л NaOH
|
через каждые 8 часов
|
95 - 105
|
± 0.5
|
Метод определения массовой доли едкого натра, утв. ВНИИБ
|
|
|
9.Бак двуокиси хлора,
|
9.1. Уровень, %
|
постоянно
|
не более 80
|
±0,1
|
поз. LIC-007 перечень СИ
|
отбельщик
|
|
9.1.Содержание акт. хлора, г/л
|
через каждые 8 часов
|
13,2 - 18,4
|
± 2.0
|
Метод определения содержания активного хлора в растворе
двуокиси хлора, утв. ВНИИБ
|
|
|
10.Пар низкого давления
|
10.1.Давление, МПа
|
Постоянно
|
0.25
|
± 2.0
|
Поз.PI-054 перечень СИ
|
Отбельщик
|
|
(кгс/см2), не менее
|
|
(2,5)
|
|
|
|
|
11.Коллектор сточных вод
|
11.1.Содержание взвешенных веществ, мг/л, не более
|
каждые 8 часов
|
Согласно утвержденным на ОАО "Архангельский ЦБК"
нормам
|
± 3.0
|
РД 118-027-88
|
Лаборант
|
|
11.2.Содержание остаточного хлора, г/л, не более
|
через каждые 4 часа
|
0,1
|
± 2.0
|
Метод определения массовой доли остаточного хлора в
целлюлозной суспензии, утв. ВНИИБ
|
|
|
11.3. ХПК, мг/л О2 , не более
|
каждые 8 часов
|
Согласно утвержденным на ОАО "Архангельский ЦБК"
нормам
|
± 1.0
|
Ускоренный метод определения ХПК. Лурье Ю.Ю. Аналитическая
химия промышленных сточных вод. Москва, Химия, 1984г, стр.77
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Список литературы
1. Гурьев А.В. Технология ЦБП: методические указания к
курсовому проектированию. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. - 18с.
. Казаков Я.В. Технологические расчеты ЦБП в среде табличного
процессора MS Excel: Учебное пособие. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. -
109с.
. Миловидова Л.А. Отбелка целлюлозы: учебное пособие. -
Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. - 130с.
. Веретнов М.Ю., Гусаков Л.В.,
Комаров В.И., Казаков Я.В., Коптелов А.Е., Лукин А.Ю., Семёнова С.Ю., Суровцева
Л.С., Шепелева Е.А. -Работы студентов. Общие требования и правила оформления.
. Непеин Н.Н. Технология целлюлозы. Т.3.