Поток своб щелока вверху котла появ-ся, когда кол-во отбираемого из котла щелока будет больше кол-ва своб щелока в зоне прямоточ-й варки.

(Fα)ср = Е + (Fα)

(Fα)ср – кол-во фильтрата, подаваемого в котел для вытеснения крепкого щелока; Е – кол-во экстрагированного щелока; (Fα) – кол-во своб ч.щ., кот перемещается со щепой из зоны варки.

Пр отбора щелока генерирует поток щелока вверх котла до сита отбора щелока. Прод-ть нах-я щепы в зоне диф-ой промывки 1,-4 часа в зав-ти от проекта.

В кач промывной жид исп фильтрат с 1 ступени промывки, кот при 70-80 ^ОС под-ся в нижн часть вар котла, кот явл зоной охл-я и разбавления Ц перед холодной выдувкой. Часть этого фильтрата перемещается противотоком навстречу столбу щепы. Дойдя до цирк сита зоны промывки, фильтрат отбирают насосом и напр-ют в теплооб-к, где нагр-ся до 130-155 ^ОС в зав от технологии варки для ув эф-ти диф-й промывки.

Смесь охл-ой щепы и фильтрата с темп 85-90 ^ОС выгр-ся из нижней части котла разгр-ым устр-ом. Выравнивание Р происх при прох-ии щепы ч/з выдувной клапан, где уже сваренная щепа превр-ся в Ц, кот поступ-ет в выд рез или в диффузор непр-го действия для промывки.

При выработке Ц выс выхода 35-54 % для разделения щепы на волокна в выдув линии устан-ся дисковая мельница (рафинер).

17. ВАРКА С ПРЕДГИДРОЛИЗОМ.

Пол-е СФА Ц для хим. пер-ки возможно при исп-ии ещё 1 ступени варки- предгидролиза, в ходе кот-го удал-ся легкогидрол-е ГЦ, ослаб-ся связи м/д уст-ми к щелочи пентозанами и др. компон-и клет стенки., стенка частич-о разрых-ся, что облегчет удал-е пентозанов и ↑реакц-ю способ-ть Ц. 2 способа предгидролиза: 1) слаб р-ры мин. к-т: а) водный р-р Н₂SО₄ 0,3-0,5%, рН=1,5-2, t=120-125. б) НСl 0,5-1%. Содерж-е α-Ц 91-94%. 2) Водный. Примен-я чаще. Треб-й рН=3 обеспеч-ся продуктами гидролиза древ-ы, в осноном Ас-ми группами ГЦ-з.При предгзе раств-ся 15-20% от массыдр-ны.В осн Ц-зы, част-но ЭВ и водораств-й Л-н.. Глубина предгидр-а зав. от рН и регул-ся продол-тью обработки для хв-х пород не должна прев-ть 16-18% от массы др-ны.При пол-ии Ц-зы для хим. перер-ки из лиственницы потери вещ-ва сост-ют 20-22%. Бол-е потери древ-ы при предгидр-е в дальнейшем приводят к затруднениям в делигниф-и при СФА варке. Выход Ц при такой варке знач-о ↓ (30-35%).Проблема в перер-ке гидролизата. Гидролизат содержит пентозные сахара и раньше испол-ся для выращ-я кормовых дрожжей. Основ-е затруд-е при перераб-е гидролизата явл. образ. осадков «карамели» в трубопроводах и на оборуд-и в системе отбора и инверсии гидр-та. Введение в воду для г-за или в гидр-т 3-4 кг/т ц-зы ЛСтов прекращ-ет карамелизацию засчет образ-я вокруг колл-х частицзащитной пленки из ЛСтов, кот. предотвр-ет их коагул-ю.. В послед-е время примен. др. способ предг-за – паровой, искл-й утил-ю г-та для пол-я сахаров. В котёл заливают небол. кол-во воды и нагрев. острым паром до 170⁰С. Неб-ее кол-во Г-та оставляют в котле и заливают бел.щ. Орг. в-ва , переш-е в р-р при предг-зе, переход. в ч.щ и напр-ся в с-му реген-ии хим-в.. Но при этом ↓α-Ц. Разработали нов паровой предгидролиз с вытеснением гидролизата крепким ч.щ. α-Ц=94-96%. Опыт эксплуатации апп. Камюр с наклонным сепаратором с заной водного или парового предгидролиза в верх. ч. котла показал невозможность получения Ц для хим. перераб-и треб-го кач-ва.Ahlstrem предл-ли вар-т исп-я двух сосудной Камюр.В 1-м сосуде- 45 минутный предг-з с Н₂SO₄ ,pH 1,5-2

---

19.ВАРКА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С АНТРОХИНОНОМ.

Первые свед-я о примен-и антрохинона для ускор-я процесса щел-й варки и увел-я выхода ц. относ-ся к 1977г. Америк-й химик Холтон показал, что при введ-и в щелок немодифицир-го антрох. в кол-ве 0,01-0,1% набл-ся ускор-е делиг-и и стабилизация углеводов путем замедления р-ии пилинга. Антрох. явл-ся производным антрацена.

Реакция

Антрохинон(AQ), являясь слабым ок-лем в щел-й среде, восст-ся до соотв-го спирта. Больш-во исслед-лей считают, что антрох. взаим-ет с концевыми восстанавливающими группами углеводов, окисляя их до карбоксильныхи, тем самым, стабилизируя их против щел-го пилинга. При этом антрох. восст-ся до антрогидрохинона(AHQ), кот-й в отл-е от антрох. хорошо раств-ся в щелочи. AHQ восст-ет лигнин, кот-й станов-ся более реакц-но спос-м. Образование растворимых фрагментов лигнина ускоряется за счет присоединения дианионов AHQ к α-углеродному атому с последующим разрывом β-эфирной связи и появлением вновь AQ и фенолят-иона.

Рисунок.Молекула разрушается, т.к. AHQ большая молекула.

Обр-ся AQ вновь ок-ет углеводы и, благодаря этому автокаталитическому механизму ок-я – в-я, требуется незначительный расход AQ по отнош-ю к древесине. До недавнего времени стоимость AQ была высока, но это не явл. препят-ем для его использ-я в пром-ти. В наст-е время на всех предпр-ях Японии исп-ся AQ, многие предприятия США, Финл-и, Швеции исп-ют его для реш-я разл-х проблем.

Использование AQ позволяет:

1.Снизить удельный расход древесины на 0,1-0,2 пл. м³ за счет увел-я выхода ц. на 1-2% при одинаковом числе каппа.

2.Снизить расход АЩ на варку на 1-3% за счет интенсификации растворения лигнина.

3.Снизить t варки на 3-4 град без сокр-я продолжительности варки до одного числа Каппа.

4.Сократить продолжительность варки до одного и того же числа Каппа.(ув-ть производительность)

5.Увеличить выпуск продукции без ув-я расхода древесины на 1 т ц.

6.С экологической точки зрения можно ум-ть сульфидность БЩ без ув-я расхода щелочи на варку и ум-я качества ц.

Действие AQ наиболее эффективно при пониж-и сульфидности БЩ. Ув-е выхода ц. явл-ся следствием сокр-я продолжит-ти варки и проявлением специфического защитного действия AQ как ок-ля концевых восстанавливающих групп.

Влияние расхода AQ на выход и пок-ли прочности СФА ц.

За счет сокращения в 2 раза сульфидности щелока сокращаются выбросы метилсернистых соединений.

23. ТЕХНОЛОГИЧ. И ТЕПЛОТЕХНИЧ. КПД СРК

ВТС(12-17) – формула, ВТС, МДж/кг сух.ост; Сс- сод-е С в сух. Ост-ке в кгС/кг сух. Ост. Если известно сод-ие S,Na,H₂ то 2 ур-ие. Вкл-ие в ф-лу S,Na,H₂ не знач-но ув-т точность, т.к. соотнош-ие м/у Н и С пост-но, а большая часть S связ-на с неорг-ми соед-ми и не уч-ет в опред-нии ВТС. Тепло сгор-ия сух-х вещ-в в Щ зав-т от зольности, чем <, тем теплотв-ая спост-ть <, поэт Щ от варки мягкой Ц им-т пониж-й 14,5 МДж/кг против 17,5 у ЦВВ. Тепло сжиг-я топлива измер-ое с пом-ю ВТС треб-ся конд-ция всех паров воды, обычно это не возможно, поэт для опред-ия тепловой эфф-ти исп-ют пок-ль МТС. Этот пок-ль общий для котлов, раб-щих на биотопливе, мазуте, угле. МТС выч-ют путём вычет-ия из ВТС теплп для испар-ия влаги как образ-ся, так и сод-ся в топливе:

---

МТС=ВТС-I₂₅[(M_H2O/M_H2)C_H2+1(1-x)],где I₂₅ – тепло испар-я воды при 25 С, МДж/кг=2,443; C_H2 – сод-ие Н в сухом ост-ке, кг/кг; х – конц-ия сух-х вещ-в в Щ на сжиг-е.

Тепловой баланс СРК:

Приход тепло горения сухого вещ-ва щелока Q

Расход: Тепло испарения воды из щелока Q1;

Тепло эндотермичекских реакций ( гл-м образом восст-е Сфата) Q2; тепло плавления минеральной части Q3; физическое тепло плава Q4; неполнота сгорагия Q5(уголь в плаве и золе, СО и вод-д в газах); потери тепла с дымовыми газами Q6; потери тепла теплоотдачей Q7; тепло на получение пара в котле-утилизаторе Q8.

Теплотехн-й КПД

Технол-й КПД

На вел-ну теплотехн-го КПД вл-ют затраты на испарение воды Q1 и потери с дымовыми газами Q6. Вел-на технол-го КПД зав-т только от потерь тепла( главным образом, с дымовыми газами). Вел-на потерь с дымовыми газами зав-т от их темп-ры и от избытка в-ха.

20. СОСТАВ И НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОГО ЩЕЛОКА.

При варке древесной щепы органич-е в-ва (Л., ГЦ, ЭВ) растворяются в варочном растворе и вместе с мин-ми компонентами вар-го щелока образуют отработанный вар-й р-р – черный щелок.

При промывке ц. черный щелок отделяется в виде водного раствора с конц-й сухих в-в 14-18 % в завис-ти от выхода ц. и эффективности промывки, причем орг-е в-ва составляют 60-70 % от сухих в-в щелока. Главной целью выпарки явл-ся увел-е конц-и сухих в-в в щелоке путем испарения воды до конц-и, позволяющей производить сжигание щелока в СРК. В наст-е время конц-и сухих в-в в упар-м ЧЩ должны составлять не < 75-80%.

Gсух = Gорг + Gмин;Gорг = Gдр – 880 =880*100/52 – 880 = 812 кг/т;Gмин = (Gдр*a/100)*1,5 = (1692*17/100)*1,5= 431 кг/т ,Где а – расход АЩ(активной щелочи), %

1,5 – коэф-т пересчета Na₂O в соб-е ед.

Gсух = 812+431=1243 кг/т;Сс.в. = Gсух/Vобщ = 1243/4,53 = 274 кг/м³;Vисп = Vо + F,Где F – фактор разбавления, м³/т в.с.ц. F = 1,0 – 3,0 м³/т. Vисп = 4,53 + 3,0 = 7,53 м³/т

Количество щелока на упаривание, столько же необходимо подать воды на промывку.

Потери сухих в-в при промывке около 10 %

Сс.в. = 1243*0,9/7,53 = 149 кг/м³ ( в этом щелоке)

К основным св-вам ЧЩ относят плотность, вязкость, t кип-я, поверхн-е нат-е, теплоемкость.

Плотность измеряется ареометром и зависит при данной t от конц-и сухих в-в. М/у массовой долей сухих в-в в щелоке, их конц-ей и плотностью сущ-ет завис-ть:

А = С/(10*ρ), %,Где А – массовая доля сухих в-в, %

С – конц-я сухих в-в, г/л; ρ – плотность щелока, г/см³

ρ_t = ρ_a – 0.052(t_t - t_a), где ρ_t – плотность щелока при другой t

ρ_a - плотность щелока при t = t_а

Щелок при конц-и сухих в-в 16% имеет плотность 1,5 г/см³

Вязкость явл-ся функцией конц-и и t. Зависит от породы древесины, способа варки, усл-й термич-й обработки. Вязкость ув-ся с увел-ем конц-и сухих в-в и ум-ся при увел-и t. Она не должна быть выше 300-500 спз, т.к. при более высокой вязкости возникают трудности с перекакой. Если щелок хранится при атмосф-м давл-и, то его максимальная конц-я может достигать 70-75% при t щелока 115 град. Если упар-й щелок хран-ся в емкости под давлением, то его конечная конц-я может быть 85%, t = 150 град

---

Тепловая обработка щелока при t = 180 град в теч-и 30 мин может ум-ть вязкость за счет разрушения больших орг-х молекул.

t кип-я. Жидкость, в кот-й растворены орг-е и мин-е в-ва будет иметь более высокую t кип-я по ср-ю с t кип-я воды. Эта разница в t – х кип-я явл-ся специфической для каждого вида ЧЩ и зависит от количества и состава раств-х орг-х в-в.

ρ= 1,09 г/см³ 1,18 1,38

t _кип= 104˚С 106 110

Поверхностное натяжение

Обусл. сост-е орг-х в-в. Низкое пов-е натяж-е будет увеличивать способность щелока к пенообразованию. Пов-е нат-е ув-ся с ув-ем конц-и сухих в-в и ум-ся с ув-ем температуры. Пенообр-е явл-ся проблемой для вып-х апп-в, работающих на слабом щелоке. Чтобы избежать пенообр-я конц-ю питательного щелока ув-ют путем возвращ-я части упар-го щелока в расходные баки вып-й стации. Т. к. СФА мыло сильно снижает пов-е нат-е, оно должно быть обязат-но удалено перед выпаркой.

Теплоемкость щелока – отношение количества тепла, передаваемого телу в процессе, к соотв-му измен-ю темпер-ры. Зависит от сод-я сухих в-в. При ув-и их сод-я теплоемкость снижается.

Ур-е Коба – СоренсенаС = (0,98 – 0,0052*в)*4,19 кДж/кг*˚С

в – конц-я сухих в-в, %.

2) Подготовка ЧЩ к выпарке.1. Отделение мелкого волокна.

2. Съем сырого СФА мыла.3. Окисление ЧЩ.

ЧЩ сод-т 60-100 мг/л мелкого волокна, кот-е может стать причиной вып-я осадков на греющих трубах вып-х апп-в. Для уменьшения концентрации мелкого волокна до 10-15 мг/л ЧЩ фильтруют на специальном фильтре.

СФА мыло ум-ет пов-е натяжение и вызывает сильное пенообразование при выпарке, что нарушает режим работы выпарной станции. Мыло вызывает отложение осадков на пов-ти труб. Выделение мыла из щелока основано на коллоидно-химическом эффекте высаливания. Скорость и полнота процесса зависит от t и конц-и сухих в-в в щелоке. Для ум-я t ЧЩ, пост-й в баки, охлаждают в пластинчатых теплообменниках.

С_св,% 10 20 38

τ_{отстаив-я}, ч 48 12 1

На практике отстаивание мыла производится в расходных баках вап-й станции, куда направляется ЧЩ, предварительно укрепленный добавкой упар-го щелока до конц-и сухих в-в 20-22%. , где в_н - нач-я конц-я щелока; в_к – конечная конц-я; в – конц-я щелока в упаренном щелоке; G – кол-во щелока, пост-го на выпарку; G₁ – кол-во упар-го щелока. в = 20%; в_к = 55%; в_н = 15%. Gсух = 1119кг (1243*0,9). х = G = 1119*100/15 = 7460кг. G₁ = 7460*((20-15)/(55-20))=1066кг

После отстаивания в теч-и 10-12 часов снимается 70% от общего количества мыла. Выделение из частично упаренного щелока (Сс.в. =32-35%) осущ-ся на плоских мылоотделителях в выпарном цехе. Кол-во снимаемого мыла при переработке сосны достигает 130 кг/т, ели- ниже.

Окисление ЧЩ

При выпарке ЧЩ сульфид натрия, содержащийся в нем, подвергается гидролизу с образованием сероводорода, удаляемого из выпарной станции вместе с соковым паром, что ведет к потерям серы в интервале 15-20 кг/т в зависимости от сульфидности щелока. Для сокращения потерь серы рекомендуется окислять сульфит натрия в более стабильное соединение тиосульфат(окисление кислородом воздуха) 2Na₂S + O₂ +H₂O = Na₂S₂O₃ + 2NaOH + Q

---

При таком окислении летучие метилсернистые соединения(ММН) окисляются до диметилдисульфида. Чаще используют установки пленочного типа. Расход воздуха(теор-й) на окисление сульфида и метилсернистых соединений 5-15 м³ возд/м³ щелока. На практике для достижения степени окисления 95% используют десятикратный расход от теоретического.

Схема

1,2 – окислительные башни 1 и 2 ступени; 3 – бак окисленного щелока; 4 – сборная камера; 5 – газопромывная башня.

Окислителем служит воздух. Окислительная установка состоит из двух секционных башен прямоугольного сечения, заполненных насадкой из набранных в пакеты асбоцементных плит. Щелок из промывного отдела, отфильтрованный и укрепленный до конц-и сухих в-в 20-22%, подается в верхнюю часть башни первой ступени ок-я через систему форсунок и в виде тонкой пленки стекает в бак полуокисленного щелока. Воздух нагнетается вентилятором в верхнюю часть башни и движется в промежутках между пластинами прямотоком по отношению к щелоку. Полуокисленный щелок из левой половины бака перекачивается в башню второй ступени окисления, а отработанный воздух и пары отводятся по каналу между секциями в газопромывную башню, орошаемую фильтратом(хлорсодержащим).

21. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ВЫПАРНОЙ СТАНЦИИ.

; W – количество воды; G – масса ЧЩ, напр-го на выпарку; с_н, с_к – конц-и сухих в-в, пост-х на выпарку. W=7460(1- 15/75)=5968 кг/т в.с.ц.

Выпарку производят на аппаратах различной конструкции, объед-х в выпарные батареи или станции. Экономичность выпарки и расход пара на испарение воды зависит от кол-ва корпусов выпарной станции.

Экономичность выпарки и удельное потребление тепла, МДж/т:

Число корпусов Эк-ть выпарки, Уд-е потр-е тепла

кг/кг пара, МДж/т испар-й воды

4 3,7-3,6 630-650

5 4,3-4,1 550-570

6 5,1-4,9 460-480

7 6,2-5,9 390-400

В 80-х г появл-ся выпарные апп-ты, в кот-х пов-ть нагрева образована не кипятильными трубами, а плоскими нагревательными элементами – ламелами, размером 1,2*7,3 м., расположенными параллельно с шагом 40мм. Пар конденсируется с внутр-ей стороны ламелей, а щелок циркулирует из днища апп-та в верхнюю часть, где с пом-ю распределит-го ящика равном-но распр-ся по наружной пов-ти ламелей. Обр-ся пар выходит из промежутков м/у ламелями равномерно по всей высоте в паровое пространство. Благодаря системе цирк-и подача щелока не зависит от нагрузки на станцию и позв-ет ув-ть кол-во сухих в-в в щелоке до 65-66%. Экон-ть выпарки составляет 4,6 кг/кг пара. За счет внутреннего стриппинга (отдувки) ум-ся нагрузка по БПК вып-й станции. Пакет ламелей делится на 2 зоны: соковый пар с предыдущего аппарата подается в 1 зону снизу, частично конд-ся и стекает навстречу пару. При этом из конденсата отдуваются метилсернистые соед-я, кот-е вместе с неконд-м газом переходят во 2 зону последовательного конденсирования, где гезы и конд-т движутся в одном напр-и. В ерз-те обр-ся 2 потока конд-та: 1 по V 80-90% и сод-т всего 20% загрязнений (нагрузки по БПК), 2 – 20-10% и сод-т 80% нагрузки по БПК.

---

Смотрите также файлы

• ГЕРМАНО-СКАНДИНАВСКАЯ МИФОЛОГИЯ.doc

• ГП 6, 14, 22, 28, 38.doc

• Учебник по биоэнергии.doc

• Методичка по оформлению работ- 2011.doc

• fiziologia_1.doc