WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |

186,3 - молекулярная масса Mg(HSO3)2;

56,3 - молекулярная масса MgS.

Содержание всей серы в упаренном щелоке составит:

32 32 44 +143 +17,6 + 4,4 = 90,6 кг.

120,3 186,3 56,Содержание воды в упаренном щелоке:

879,7 = 691, 2 кг.

Из общего количества сгорающего углерода 3 % сгорают до CO.

Произведем расчет по химическим реакциям.

1. Реакция разложения бисульфита магния:

Mg(HSO3)2 MgO + 2SO2 + H2O 186,3 40,3 2·64 Вступает в реакцию: Образуется:

Mg(HSO3)2 17,6 кг. SO2 17,6 186,3 =12,1 кг;

40,17,6 = 3,8 кг;

MgO 186,17,6 =1,7 кг.

Н2О 186,2. Реакция разложения сульфата магния:

MgSO4 MgO + SO2 + 0,5 O120,3 40,3 64 0,5·В эту реакцию вступает примерно 65 % от общего содержания MgSOв упаренном потоке.

Вступает в реакцию: Образуется:

93 40,= 31, 2 кг;

0,65143 = 93 кг.

MgSO4 MgO 120,93 SO2 120,3 = 49,4 кг;

93 0,5 = 12,4 кг.

Н2О 120, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ 3. Реакция разложения карбоната магния MgCO3 MgO + CO 84,3 40,3 Вступает в реакцию: Образуется:

55 40,= 26,3 кг;

MgCO3 55 кг. MgO 84,55 CO2 84,3 = 28,7 кг.

4. Реакция сгорания сульфида магния MgS + 2O2 MgSO 56,3 2·32 120,В эту реакцию вступает примерно 80 % сульфида магния от его количества в упаренном щелоке.

Вступает в реакцию: Образуется:

3,5120,0,84,4 = 3,5 кг;

MgS MgSO4 56,3 = 7,5 кг.

3,5 2 = 4 кг.

O56,5. Реакция восстановления сульфата магния MgSO4 + 2С MgS + 2СO 120,3 2·12 56,3 2·Вступает в реакцию: Образуется:

57,5 56,= 26,9 кг;

143 - (93 - 7,5) = 57,5 кг.

MgSO4 MgS 120,57,5 2 12 57,5 2 = 11,5 кг.

C CO2 120,3 = 42,1 кг.

120, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ 6. Реакция образования оксида магния из сульфида магния MgS + H2O MgO + H2S 56,3 18 40,3 Вступает в реакцию: Образуется:

27,8 40,4, 4 -( - 26,9 = 27,8 кг; =19,9 кг;

3,) MgS MgO 56,27,8 18 27,8 = 8,9 кг. = 16,8 кг.

H2O H2S 56,3 56,7. Реакция сгорания сероводорода 2H2S + 3O2 2H2O + 2SO2·34 3·32 2·18 2·Вступает в реакцию: Образуется:

16,8 2 = 8,9 кг;

H2S 16,8 кг; H2O 2 16,8332 16,8 2 = 23,7 кг. = 31,6 кг.

O2 SO234 2 8. Реакция сгорания углерода до CO 2С + O2 2СO 2·12 32 2·За вычетом углерода, участвующего в реакции восстановления, всего сгорает углерода до CO (3 %) и CO2 (97 %):

285,9 -11,5 = 274,4 кг.

Вступает в реакцию: Образуется:

8,2 2 274,4 0,03 = 8,2 кг. = 19,1 кг.

C CO 2 8,2 = 10,9 кг.

O9. Реакция сгорания углерода до COС + O2 СO12 32 НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Вступает в реакцию: Образуется:

266,2 274,4 - 8,2 = 266,2 кг. = 976,1 кг.

C CO266,2 = 709,9 кг.

O10. Реакция сгорания водорода 2H2 + O2 2H2O 2·2 32 2·Вступает в реакцию: Образуется:

42,7 2 = 384,3 кг.

Н2 (из сухого вещества щелока) 42,7 кг; H2O 2 42,7 = 341,6 кг.

O2 11. Реакция сгорания органической серы S + O2 SO32 32 Вступает в реакцию: Образуется:

44 = 88 кг.

S 44 кг; SO44 = 44 кг.

OДля проверки сделанных стехиометрических расчетов по магниевым соединениям подытожим баланс сульфата магния MgSO4.

Приходит MgSO4 с упаренным щелоком и получается по реакции 4:

143 + 7,5 = 150,5 кг.

Расходуется MgSO4 по реакциям 2 и 5:

93 + 57,5 = 150,5 кг.

Следовательно, расчеты сделаны верно.

Проверим также баланс серы.

Приходит серы с упаренным щелоком: 90,6 кг.

Теряется серы с газами в виде SO2:

(12,1+ 49,4 + 31,6 + 88) = 90,6 кг.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Таким образом, и баланс серы подтверждает, что материальные расчеты сделаны правильно.

Общий расход кислорода по реакциям 4, 7, 8, 9, 10, 11:

4 + 23,7 + 10,9 + 709,9 + 341,6 + 44 = 1134,1 кг.

Теоретический расход кислорода за вычетом O2, содержащегося в сухом остатке щелока:

1134,1- 268,5 = 865,6 кг.

Теоретический расход воздуха:

865,6 = 3763,5 кг, или 3763,= 4,3 кг/кг сухого остатка.

879,Принимаем коэффициент избытка воздуха =1,05. Фактический расход воздуха:

3763,51,05 = 3951,7 кг.

Из них:

3951,7 0,23 = 908,9 кг, кислорода 3951,7 0,77 = 3042,8 кг.

азота Содержание водяных паров в воздухе условно не учитываем. Имея все эти данные, составляем сводную таблицу материального баланса (табл. 3.12), из которой выясняется состав газов, уходящих из топки (по разности).

Для пересчета массового состава газов на объемный состав воспользуемся плотностью компонентов при нормальных условиях (0 °С и атмосферном давлении ), кг/м3:

Н2О (водяной пар) - 0,8; СО – 1,25; СО2 - 1,98; SO2 - 2,93; N2 - 1,25; О2 - 1,43.

Полученные массовый и объемный составы сухих и влажных газов указаны в табл. 3.13.

Производительность агрегата по сухому веществу:

879,7 = 308 т/сут.

При высоте топки 16,2 м объем топочного пространства составляет (площадь пода топки: 4,5 х 6 = 27 м2):

2716,2 = 437,4 м3.

В 1м3 топочного пространства сжигается сухого вещества щелока:

= 29,3 кг/ч.

24 437, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Материальный баланс Приход C H O S N2 MgSOС упаренным щелоком 285,9 42,7 268,5 44,0 18,6 С воздухом — — 908,9 — 3042,8 — Образовалось Mg(HSO3)2=MgO+SO2+H2O — — — — — — MgSO4=MgO+SO2+0,5 O2 — — 12,4 — — — MgCO3= MgO+ CO2 — — — — — — MgS +2 O2= MgSO4 — — — — — 7,MgSO4+2 C=MgS+2CO2 — — — — — — MgS +H2O = MgO+ H2S — — — — — — 2H2S + 3 O2= 2H2O+3SO2 — — — — — — 2C+ O2= 2CO — — — — — — C+ O2= CO2 — — — — — — 2H2+ O2= 2H2O — — — — — — S + O2 =SO2 — — — — — — Итого 285,9 42,7 1189,8 44,0 3061,4 150,Расход Вступило Mg(HSO3)2=MgO+SO2+H2O — — — — — — MgSO4=MgO+SO2+0,5 O2 — — — — — MgCO3= MgO+ CO2 — — — — — — MgS +2 O2= MgSO4 — — 4 — — — MgSO4+2 C=MgS+2CO2 11,5 — — — — 57,MgS +H2O = MgO+ H2S — — — — — — 2H2S + 3 O2= 2H2O+3SO2 — — 23,7 — — — 2C+ O2= 2CO 8,2 — 10,9 — — — C+O2=CO2 266,2 — 709,9 — — — 2H2+O2=2H2O — 42,7 341,6 — — — S+O2=SO2 — — 44,0 44,0 — — С газами (по разности) — — 55,7 — 3061,4 — Итого 285,9 42,7 1189,8 44,0 3061,4 150, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Таблица 3.магнийрегенерационного котла, кг/т в. с. ц.



Компоненты Всего MgCO3 Mg(HSO3)2 MgS H2S CO CO2 SO2 MgO H2O 55 17,6 4,4 — — — — — 691,2 1570,— — — — — — — — — 3951,по реакции — — — — — — 12,1 3,8 1,7 17,— — — — — — 49,4 31,2 — — — — — — 28,7 — 26,3 — — — — — — — — — — 7,— — 26,9 — — 42,1 — — — — — — 16,8 — — — 19,9 — 36,— — — — — 31,6 — 8,9 40,— — — — 19,1 — — — — 19,— — — — — 976,1 — — — 976,— — — — — — — — 384,3 384,— — — — — — 88 — — 55 17,6 31,3 16,8 19,1 1046,9 181,1 81,2 1086,1 7309,в реакции — 17,6 — — — — — — — 17,— — — — — — — — — 55 — — — — — — — — — — 3,5 — — — — — — 7,— — — — — — — — — — — 27,8 — — — — — 8,9 36,— — — 16,8 — — — — — 40,— — — — — — — — — 19,— — — — — — — — — 976,— — — — — — — — — 384,— — — — — — — — — — — — — 19,1 1046,9 181,1 81,2 1077,2 5522,55 17,6 31,3 16,8 19,1 1046,9 181,1 81,2 1086,1 7309, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ На приготовление сырого раствора бисульфита магния расходуется химикатов:

SO2 - 199,4 кг/т в.с.ц., MgO - 90,4 кг/т в.с.ц.

Согласно [3] степень регенерации серы в печи составляет примерно 88 % от ее содержания в щелоке. Тогда общая степень регенерации SO2 и MgO по отношению к химикатам, идущим на приготовление сырого раствора бисульфита магния составит:

SO2: 181,1 0,9 = 81,7 %, 199,MgO: 81,2 = 89,8 %.

90,Таким образом, расход свежих химикатов существенно сократится и будет составлять:

S: 199,4 32 181,1 0,9 - = 18,2 кг/т в.с.ц., 64 199,MgO: 90,4 – 81,2 = 9,2 кг/т в.с.ц.

Таблица 3.Массовый и объемный (при н.у.) составы сухих и влажных газов Компо- Состав влажных газов Состав сухих газов ненты массовый объемный массовый объемный кг / т % м3/ т % кг / т % м3/ т % в.с.ц. в.с.ц. в.с.ц. в.с.ц.

H2O 1077,2 19,8 1346,5 30,3 - - - CO 19,1 0,4 15,3 0,3 19,1 0,4 15,3 0,CO2 1046,9 19,2 528,7 11,9 1046,9 24,0 528,7 17,SO2 181,1 3,3 61,8 1,4 181,1 4,2 61,8 2,N2 3061,4 56,3 2449,1 55,2 3061,4 70,1 2449,1 79,O2 55,7 1,0 39,0 0,9 55,7 1,3 39,0 1,Итого 5441,4 100,0 4440,4 100,0 4364,2 100,0 3093,9 100, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ 3.6.3. Тепловой баланс магнийрегенерационного котла Пользуясь данными материального баланса, рассчитаем тепловой баланс МРК. Дополнительные исходные данные примем следующие:

Наружная поверхность стенок топки и пода, м2 Наружная поверхность кладки парового котла, м2 Теплоемкость, кДж/(кг·°C):

упаренного щелока 2,сухого воздуха 1,перегретых водяных паров 1,сухих дымовых газов 0,Теплота плавления, кДж/(кг·°C):

сульфата магния карбоната магния гидрокарбоната магния сульфида магния Температура, °C:

подогретого упаренного щелока воздуха после воздухоподогревателя дымовых газов после экономайзера питательной воды стенки топки (снаружи) кладки топки (снаружи) воздуха в помещении Расчет теплового, как и материального, баланса ведется на 1 т в.с.ц.

Приход тепла 1. Физическое тепло упаренного щелока:

Q1 = 1571 2,51130 = 394321 кДж.

2. Физическое тепло подогретого сухого воздуха:

Q2 = 3951,71,01370 =1476750 кДж.

3. Тепло сгорания сухого вещества щелока. Примем теплотворную способность сухого вещества щелока равной 16000 кДж/кг. На 1 т в.с.ц. получим:

Q3 = 16000879,7 = 14075200 кДж.

Общий приход тепла:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 394321+1476750 +14075200 =15946271 кДж.

4. Расход тепла на испарение воды из щелока и перегрев водяных паров:

Q4 =1077, 2 (2263 + (160 -100)1,93) = 2562443 кДж.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ 5. Тепло плавления минеральных солей:

Q5 =143 263 + 55372 +17,6321+ 4, 464 = 64000 кДж.

6. Тепло восстановления сульфата магния. Теоретическая теплота восстановления химически чистого MgSO4 равна 7150 кДж/кг. Расчет надо вести на количество сульфата, из которого по реакции восстановления получилось 26,9 кг MgS:

120,Q6 = 26,9 7150 = 410975 кДж.

56,7. Потери тепла от неполноты сгорания. На каждый 1 кг углерода, сгоревший до CO, теряется 23600 кДж тепла. Получим:

Q7 = 236008, 2 =193520 кДж.

8. Потери тепла теплоотдачей наружными стенками топки и парового котла. Коэффициент теплоотдачи наружными стенками топки и котла окружающему воздуху помещения принимаем равным 17 Вт/(м2•°C). Тогда потери тепла за 1 ч составят:





Q8 =17 250(250 - 20) + 350(100 - 20) =1453500 Вт, [ ] или 1453500 =5232600 кДж/ч.

При производительности агрегата 350 т по в.с.ц. в сутки, в пересчете на 1 т в.с.ц. потери тепла получим:

5232600 Q8 == 358806 кДж.

9. Тепло, уносимое сухими газами в трубу:

Q9 = 4364, 20,96160 = 670341 кДж.

10. Тепло, поглощаемое паровым котлом, экраном и экономайзером.

Тепло, используемое для получения пара Q10, найдем по разности. Суммарный расход тепла без этой статьи:

Q ' = Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8 + Q9 = = 2562443+ 64000 + 410975 +193520 + +358806 + 670341 = 4260085 кДж.

Q10 = Q - Q ' =15946271- 4260085 =11686186 кДж.

Принимаем параметры пара: давление 4,0 МПа, температура перегрева 400 °С. Энтальпия такого пара 3214,5 кДж/кг. При температуре питательной воды 100 °С количество получаемого пара составит:

= 4180 кг/т в.с.ц., (3214,5 -100 4,19) НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ или = 60,96 т/ч.

Сводка теплового баланса для МРК представлена в табл. 3.14.

Таблица 3.Тепловой баланс МРК № Статьи прихода/расхода кДж/т % п/п в.с.ц.

Приход тепла 1 Физическое тепло упаренного щелока 394321 2,2 Физическое тепло сухого воздуха 1476750 9,3 Тепло сгорания сухого вещества щелока 14075200 88,Итого приход тепла 15946271 100,Расход тепла 4 Испарение воды из щелока и перегрев водяных паров 2562443 16,5 Тепло плавления минеральных солей 64000 0,6 Тепло восстановления сульфата 410975 2,7 Потери от неполноты сгорания 193520 1,8 Потери тепла теплоотдачей 358806 2,9 Физическое тепло сухих дымовых газов 670341 4,10 Получение пара в тепловом котле 11686186 73,Итого расход тепла 15946271 100,По данным расчета, тепловые КПД МРК составят:

- теплотехнический КПД:

з =100 = 83 %, - технологический КПД 2562443 + 64000 + 410975 +з =100 = 99,5 %.

тех Однако в величину этих КПД необходимо ввести поправку на подогрев щелока и воздуха в воздухоподогревателе. Примем, что упаренный щелок подогревается при подаче в топку от 80 до 130 °С, а сухой воздух - от 20 до 370 °С. Соответствующие расходы тепла составят:

/ Q0 = 1571 2,51 (130 - 80) = 197161 кДж;

// Q0 = 3951,71,01 (370 - 20) = 1396926 кДж.

Общий расход тепла на подогрев щелока и воздуха:

/ / Q0 = Q0 + Q0/ =197161+1396926 =1594087 кДж.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ На эту величину уменьшится количество тепла, получаемого в виде энергетического пара с котлоагрегата, которое составит:

Q10 = 11686186 -1594087 = 10092099 кДж.

Действительный съем пара на 1 т в.с.ц. получим:

= 3610 кг/т в.с.ц., (3214,5 -100 4,19) Действительные КПД:

- теплотехнический КПД з =100 = 71,7 %, - технологический КПД 2562443 + 64000 + 410975 +з =100 = 93,3 %.

тех V = 4,5616, 2 = 437 мПри объеме топки теплонапряженность топочного пространства (по высшей теплотворной способности щелока) равна:

14075200 250 МДж = 336,0.

437 24 1000 м3Чч Теплонапряженность, отнесенная к 1 м2 поперечного сечения топки:

14075200 250 МДж = 5430.

4,56 241000 м2Чч 3.7. Использование отработанных сульфит-фосфорнокислых варочных растворов Исследование полученной целлюлозы и отработанных варочных растворов, отобранных со второй ступени сульфит-фосфорнокислого способа варки, показало, что H3PO4, по сравнению с H2SO3 гораздо меньше разрушает углеводную часть древесины (ели).

Работа, проведенная по изучению возможности биохимической переработки отработанных варочных растворов, отбираемых со второй – фосфорнокислой ступени [5, 6], показала, что отличительной особенностью подготовки данных растворов к последующей биохимической переработке является исключение стадий десульфитации, окисления и добавки питательных солей фосфора. Это значительно упрощает технологическую схему подготовки отработанных варочных растворов и исключает еще один источник загрязнения воздушного бассейна сернистыми соединениями. Снижение расходов на тепловую и электрическую энергию, химикаты и эксплуатацию оборудования, позволяет значительно улучшить экономические показатели биохимической НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ переработки. В работе показана возможность полной утилизации органических и минеральных веществ, содержащихся в растворе, отбираемом со второй ступени нового сульфит-фосфорнокислого способа варки, в качестве нового высокоэффективного сельскохозяйственного органоминерального удобрения длительного действия.

Предлагаемая схема утилизации отработанных варочных растворов в качестве нового удобрения позволяет добиться значительного социального, экологического, и в конечном итоге, экономического эффекта.

3.8. Сульфирующие обработки щепы при получении механической массы Целлюлозно-бумажная промышленность непрерывно развивается как в направлении увеличения объема производства, так и в совершенствовании структуры производимой продукции. Так к 2000 г. выработка бумаги и картона достигла 250 млн. т/год, а полуфабрикатов - 175 млн. т/год, при этом необходимо отметить структурные изменения в полуфабрикатной базе, направленные на расширение использования более дешевой древесины и увеличение применения полуфабрикатов высокого выхода.

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.