WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |

После заливки щелоков подъем температуры до конечной осуществляется путем циркуляции щёлока через подогреватель (поз. 8). По завершении стоянки на конечной температуре начинается вытеснение горячего чёрного щёлока, температура в котле снижается, химические реакции прекращаются. Отобранный в бак-аккумулятор (поз. 9) горячий чёрный щёлок хранится при температуре около 165 С (если конечная температура варки составляла 170 С). Белый щёлок при наличии эффективного теплообмена можно нагреть до температуры 150-160 С. Благодаря этому, после заливки щелоков в котле достигается высокая температура, и пар необходим только для нагревания содержимого котла до температуры варки.

Поскольку температура в выдувном резервуаре около 90 С, выделение дурнопахнущих сернистых соединений сокращается по сравнению с обычной периодической варкой в десятки раз (табл. 4).

Таблица Выбросы сернистых соединений Дурнопахнущий газ Количество, кг/т в.с.целлюлозы обычная варка с вытеснением периодическая варка горячего черного щелока Сероводород 0,04 0,Метилмеркаптан 0,90 0,Диметилсульфид 0,11 0,Диметилдисульфид 0,03 0,Всего 1,08 0,Применение теплоэкономичной технологии периодической сульфатной варки SuperBatch обеспечивает следующие преимущества в сравнении с обычной периодической варкой:

1) снижение расхода пара на варку (на 50-70 %);

2) увеличение прочности целлюлозы при более высоком выходе (на 12 %) за счет более равномерного провара;

3) возможность получения глубоко проваренной целлюлозы с числом Каппа 10…15;

4) улучшение отбора щелока и промывки целлюлозы;

5) значительное сокращение сернистых выбросов при разгрузке котла.

В настоящее время в мире успешно работают более 11 установок периодической варки по методу SuperBatch, причем используются варочные котлы большой емкости 200…400 м3.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ При варке древесины хвойных пород в промышленных условиях с использованием теплоэкономичного метода возникли некоторые трудности.

На трубках выпарной установки отмечалось отложение солей кальция. Оказалось, что основным источником кальция является хвойная древесина. При обычной периодической сульфатной варке концентрация кальция в щелоке увеличивается при нагревании, затем достигает максимума при температуре варки, после чего резко снижается.

Кальций входит в состав образующихся при варке комплексных соединений. При высокой их концентрации на горячих поверхностях (в теплообменниках, выпарных аппаратах) могут образоваться отложения. При варке SuperBatch щепа пропитывается теплым черным щелоком с температурой около 100 C. Затем, после пропитки этот щелок идет на выпарку. Перед выпаркой щелок больше не подвергается тепловой обработке. Однако в пропиточном щелоке присутствуют комплексные соединения кальция, образовавшиеся при взаимодействии черного щелока с древесиной. Эти соединения неустойчивы и в трубках выпарных аппаратов разлагаются с образованием осадка карбоната кальция. Проведенные исследования позволили найти способ разрушения комплексных соединений кальция непосредственно в варочном котле. Новая технология варки SuperBatch-К (рис. 17) использует этот способ в варочном цикле.

В течение варочного цикла подача щелоков осуществляется в нижнюю часть котла, а отбор щелоков производится через сита в верхней его части.

Комбинированное заполнение котла щепой и пропитка.

Котел загружается щепой. Для обеспечения более плотной загрузки производится пропарка. Подача в котел пропиточного щелока начинается при подаче щепы. Для регулирования концентрации активной щелочи в пропиточном щелоке добавляется небольшое количество белого щелока.

Заполнение идет до тех пор, пока котел не будет переполнен. Избыточный щелок возвращается в бак черного щелока (К-бак). Через вытеснительные сита в верхней части котла вентиляторами удаляется выделившийся из щепы воздух. В конце ступени насосом для щелока в котле создается избыточное давление. Время заполнения котла по сравнению с процессом SuperBatch сокращается на 25 %.

Заполнение горячим щелоком.

Горячий черный щелок закачивается в котел из бака-аккумулятора и вытесняет пропиточный щелок, содержащий комплексные соединения кальция, в К-бак. Часть вытесненного щелока, имеющая температуру выше 100 C, поступает в бак-аккумулятор горячего черного щелока. Затем в котел подают горячий варочный щелок. Для этого горячий белый щелок из бака-аккумулятора белого щелока смешивается с горячим черным щелоком и поступает в котел. После закачки щелоков температура в котле составляет НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ 150-160 С. Обычно белый щелок подают в два этапа — большую часть вместе с черным щелоком, оставшуюся часть в течение нагрева и варки.

Рис. 17. Схема варочного процесса SuperBatch-К Нагрев.

Нагрев до конечной температуры производится паром среднего давления, который подается прямо в трубу циркулирующего щелока. Варка идет по времени, часть горячего белого щелока поступает в котел во время варки. Вытесненный черный щелок отбирается в бак-аккумулятор горячего черного щелока.

Вытеснение.

На вытеснение сначала подают щелок из К-бака. Таким образом, высокая температура в котле используется для разрушения комплексных соединений кальция, перешедших в раствор при варке.

Окончательное вытеснение ведут фильтратом от промывной установки.



Вытесненный горячий черный щелок идет на выпарку и на следующую варку. Количество вытесненного щелока соответствует объему фильтрата от промывной установки. В конце вытеснения температура массы ниже 90 С.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Выгрузка.

Масса выгружается насосом при низком давлении. При выгрузке масса разбавляется в нижней части котла черным щелоком, отобранным из котла в конце вытеснения. Температура при выгрузке должна быть ниже 100 С.

Это сохраняет прочность целлюлозы и предотвращает сернистые выбросы.

Система баков.

В состав варочной установки входят два бака-аккумулятора (для черного и белого щелоков) под давлением, устройства для улавливания волокна из вытесненного щелока, пеносборник и бак черного щелока (К-бак).

Теплопередача.

Горячий черный щелок, не используемый для последующих варок, охлаждается в теплообменнике белым щелоком и водой. Затем он идет на фильтрацию от мелкого волокна, съем сырого сульфатного мыла и на выпарку. Отделенное волокно возвращается в варочный процесс. Доводка температуры белого щелока до заданной производится непрерывно в теплообменнике с использованием пара высокого давления. В бакеаккумуляторе горячего черного щелока также есть циркуляция с подогревом щелока в теплообменнике.

Удаление скипидара и неконденсируемых газов.

Бак-аккумулятор горячего черного щелока соединен с системой поверхностных конденсаторов. Газы охлаждаются в две стадии. Конденсат идет в декантатор скипидара, а скипидар – в бак скипидара и далее на очистку.

Загрязненный конденсат поступает в отгонную колонну. Неконденсируемые газы высокой концентрации направляются на сжигание вне варочного цеха. Газы низкой концентрации из баков, работающих без давления, собираются, охлаждаются и так же, как и газы из варочных котлов идут на дезодорацию.

Основные преимущества процесса SuperBatch-К перед SuperBatch:

1) комбинированная подача щепы и пропиточного щелока сокращает загрузку и обеспечивает более равномерную варку;

2) в цикле варки снижается концентрация сухих веществ;

3) при варке разрушаются комплексные соединения кальция;

4) более эффективно происходит отделение мыла;

5) капитальные вложения снижаются за счет горизонтальной компоновки баков.

6.5. Установки непрерывной варки Камюр Первая установка этого типа была пущена в 1938 г. на заводе Карлсберг в Швеции. Сегодня в установках Камюр производится около /3 всей целлюлозы в мире. Единичная мощность установки Камюр уже превысила 4500 т/сут. Варочный котел при такой производительности имеет диаметр в нижней части 12,5 м и высоту 72 м. В настоящее время правами на эти усНАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ тановки владеет фирма Metso. Успешное развитие непрерывной варки – результат ее преимуществ перед периодическим способом. Непрерывная варка в сравнении с периодической позволяет:

– увеличить выход целлюлозы с 1 м3 котла;

– сократить объемы зданий и площади производственных помещений;

– уменьшить объем емкостей для щепы, щелока и массы;

– сократить расход пара на варку (из-за более низкого гидромодуля);

– осуществлять диффузионную промывку массы в котле с отбором на регенерацию крепкого черного щелока;

– организовать сбор и транспортировку потока дурнопахнущих газов высокой концентрации на сжигание.

Первым аппаратом варочной установки является бункер щепы (рис. 18). Современный бункер – аппарат закрытого типа, в нем щепа пропаривается парами вскипания. Цель пропарки – удаление из щепы воздуха и летучих веществ, а также ее нагрев. После бункера щепа проходит два ротационных механизма – дозатор щепы и питатель низкого давления. Дозатор предназначен для подачи определенного количества щепы в питатель низкого давления. Дозатор состоит из неподвижного корпуса и вращающегося ротора с карманами, в которые из воронки бункера ссыпается щепа.

При повороте ротора на 180 щепа поступает в питатель низкого давления.

Количество загружаемой в котел щепы определяется емкостью карманов и частотой вращения ротора. Питатель низкого давления предназначен для подачи щепы в пропарочную камеру. Он также является запорным устройством, обеспечивающим поддержание в пропарочной камере избыточного давления (0,1-0,25 МПа). Пропарка производится парами вскипания из расширительных резервуаров в течение 3-5 мин. Передвижение щепы осуществляется транспортирующим шнеком. Избыток паров вскипания вместе с удаленным из щепы воздухом и летучими веществами отводится из пропарочной камеры в спиральный теплообменник и далее в терпентинный конденсатор. Таким образом, в процессе загрузки проводятся две стадии пропарки, что позволяет полностью удалить из щепы воздух, летучие вещества и повысить ее температуру.

После пропарочной камеры щепа промывается циркулирующим щелоком, освобождается от инородных тяжелых предметов и включений, а затем поступает в питательную трубу, где встречается с циркуляционным черным щелоком. Из нижней части питательной трубы щепа попадает в ротационный питатель высокого давления. Питатель высокого давления (ПВД) является запорным устройством между варочным котлом, работающим под давлением 1,0-1,5 МПа, и пропарочной камерой, где давление низкое: 0,10,25 МПа. ПВД представляет собой непрерывно вращающийся двухходовой кран, в пробке которого имеется камера с решеткой для поступления щепы и щелока. Когда пробка занимает вертикальное положение, камера заполняНАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ ется щепой и щелоком. Избыток щелока фильтруется через решетку и возвращается насосом в питательную трубу. После поворота на 90 пробка занимает горизонтальное положение, и щепа вымывается струей щелока под давлением около 1,0 МПа в котел. Подача щепы в котел осуществляется при гидромодуле 20:1. Большая часть транспортирующего щелока отбирается в верхнем сепараторе котла (или пропиточного аппарата) и возвращается в ПВД. Варочный щелок подается в верхнюю горловину котла по отдельной линии.





Рис 18. Система загрузки варочного аппарата Камюр:

1 - бункер щепы; 2 - дозатор щепы; 3 - питатель низкого давления; 4 - пропарочная камера; 5 - питательная труба; 6 - питатель высокого давления Варочный котел представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд. В верхней горловине котла расположен сепаратор, назначение которого заключается в отборе транспортирующего щелока и установлении заданного гидромодуля варки (2,83,2):1. Сепараторы бывают различной конструкции: прямые, инвертированные, наклонные, а варочные котлы могут иметь в верхней части паровую фазу или же быть гидравлическими, когда щепа загружается под уровень щелока.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ На рис. 19 показана конструкция верхней горловины гидравлического варочного котла. По центру горловины установлен сепаратор, представляющий собой вертикальный загрузочный шнек 1, заключенный внутри сетчатого цилиндра 5. Транспортирующий щепу щелок попадает внутрь этого цилиндра, проходит через шлицевые отверстия цилиндра в кольцевую камеру, откуда отводится в ПВД. Количество щелока, остающегося внутри цилиндра, определяет гидромодуль загрузки. Между витками шнека и сетчатым цилиндром имеется зазор около 0,5 мм. Шнек при вращении очищает сито от мелкой щепы и опилок.

Рис. 19. Верхняя горловина варочного котла:

1 - загрузочный шнек; 2 - вал; 3 - электродвигатель; 4 - крышка; 5 - сетчатый цилиндр; 6 - штанга В однососудном варочном котле щепа и щелок после верхнего сепаратора попадают в зону пропитки, продвигаясь сверху вниз за счет силы тяжести. Циркуляция щелока начинается с его отбора через кольцевое сито (рис 20).

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 20. Циркуляция и отбор щелока Отобранный щелок нагревается в теплообменнике и возвращается через центральную трубу в соответствующую зону аппарата. Радиальный поток нагретого щелока выравнивает температуру и концентрацию щелочи по сечению аппарата.

Двигаясь вниз, щепа и щелок входят в зону варки, где происходит нагрев до конечной температуры (нагрев осуществляется так же, как и в зоне пропитки). В варочной зоне растворяется основное количество лигнина, в щелоке увеличивается концентрация сухих веществ, и он приобретает темно-коричневую окраску. Щепа в конце варки становится мягкой, но сохраняет свою форму.

Нижняя часть аппарата является зоной горячей диффузионной промывки. Черный щелок из промывного отдела с температурой 70-80 С насосом высокого давления вводится в нижнюю часть котла (рис. 21).

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 21. Промывка, отбор черного щелока и выдувка Поток промывного щелока в котле двигается снизу вверх навстречу (противотоком) проваренной щепе и вытесняет крепкий отработанный щелок, который отбирается в зону циркуляции, нагревается примерно до 130 С и снова возвращается в промывную зону через центральную трубу.

Крепкий черный щелок на регенерацию отбирается в средней части котла и расширяется до атмосферного давления в двух или трех расширительных резервуарах. Сваренная целлюлоза с помощью донного шабера поступает в выдувную линию и далее при температуре 80-90 С и концентрации 1012 % – в выдувной резервуар. Пары самоиспарения из расширительных резервуаров используются для пропарки щепы.

Горячая диффузионная промывка под давлением при температуре около 130 С эквивалентна трем ступеням промывки целлюлозы на вакуумфильтрах. Использование паров вскипания после расширительных резервуаров для пропарки щепы дает экономию тепловой энергии. Качество целлюлозы, вырабатываемой в установках непрерывного действия Камюр, такое же как у целлюлозы, получаемой в периодических котлах.

Совершенствование установок непрерывной варки Камюр На рис. 22 представлена схема варочной установки с горячей диффузионной промывкой массы, разработанная во 2-й половине XX столетия.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Рис. 22. Схема установки непрерывного действия для обычной (прямоточной) варки Щепа и щелок в зоне варки передвигаются в одном направлении (прямотоком). Весь белый щелок подается в верхнюю часть котла. При получении белимой целлюлозы хвойная древесина варится до числа Каппа 30, древесина лиственных пород до числа Каппа 20. В 1984 г. на заводе Варкаус в Финляндии был пущен в эксплуатацию котел для модифицированной варки (МСС) (рис. 23). В нем возможно получать более мягкую целлюлозу, отбелка которой требует значительно меньших расходов отбеливающих реагентов.

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |










© 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.