Непенин Н.Н., Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. В 3-х т. Том 3. Очистка, сушка и отбелка целлюлозы. Прочие способы получения целлюлозы

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.-

60.

Схема обезвоживания

прессе:

а — в

обычном прессе;

б — а

отсасывающем

прессе;

—

верхний

вал;

2 —

нижний

вал;

3 —

целлюлозное полотно;

4 —

сукно;

5 —

отток

воды,

6 —

вакуум-камера;

/ —

первая зона,

—

вторая зона

Рис.

61.

Схема пресса

типа

Вента

нип:

—желобчатый

обрезиненный

вап;

? —

сук-

но; 3 —

вакуумная

сукномойка

стиями.

Во

второй зоне обезвоживания

// как в

обычном прессе,

так и в

отса-

сывающем

происходит

обратное всасывание воды

за

счет капиллярных

сил

из

сукна

целлюлозное

полотно,

так как

капилляры

целлюлозной

папке

гораздо тоньше

(5—15

мкм),

чем у

сукна

(50—100

мкм).

При

отжиме

в от-

сасывающем

прессе имеется

еще

третья фаза процесса

—

удаление воды

из

ячеек

отсасывающего вала.

Часть

воды испаряется

всасывается внутрь

ка-

меры, часть опять поглощается сукном, часть выбрасывается центробежной

силой

стекает

корыто. Таким образом,

сукном циркулирует

всегда

значительное количество воды.

Уэльстром

[30]

показал,

что

сукном уносится

примерно

в 10 раз

больше

воды,

чем

стекает

корыто,

и что

гидравлическая

нагрузка

зазоре между валами определяется главным образом влажностью

^укна.

Чем

ниже влажность сукна,

тем

эффективнее работа пресса.

Выяснение

механизма

отжима воды

прессах [10,

с.

230;

26,

29]

^помогло

усоверешнствованию

процесса,

особенно

бумажном

производстве.

целлюлозном

производстве

иэ

этих

усовершенст-

вований

нашли

практическое

применение

пресс

типа

Вента-нип

пресс высокого

давления.

Пресс типа

Вента-нип

(рис.

61)

111

представляет собой усовершенствованную конструкцию обычного

пресса.

На

поверхности твердой резиновой облицовки нижнего вала

наносятся спиральные канавки шириной

0,5—0,5

мм и

глубиной

2,5—3,2

мм, с

промежутками

между

ними

в 2,5 мм [5, с.

429].

Эти

канавки служат

для

беспрепятственного отвода воды, отжи-

маемой прессом

из

целлюлозного полотна

сукна. Верхний

вал

отличие

от

обычного пресса также

одевается

резиновой рубаш-

кой,

но из

более

мягкой резины,

чем

нижний.

Для

очистки кана-

вок

служат специальные шаберы. Благодаря быстрому

отводу

воды

из

зоны отжима значительно меньшее

ее

количество всасы-

вается обратно

из

сукна.

результате

по

сравнению, например,

отсасывающим прессом

сухость

полотна после пресса

при

оди-

наковых

условиях отжима оказывается

на

3—4%

выше

и,

кроме

того, отпадает расход энергии

на

вакуум-насос.

Пресс

высокого

давления известен давно.

Он

отличает-

ся

тем,

что

работает вовсе

без

сукна

всегда устанавливается

по-

следним

серии мокрых прессов, непосредственно предшествуя

сушильной

части. Отличительной особенностью пресса высокого

давления

является рифленая, покрытая бороздками поверхность

обоих

валов. Чаще всего

на

поверхность валов

наносят

мелкую

винтовую нарезку

глубиной канавок

0,7—1,2

мм, с

шагом меж-

ду

ними

2—3

мм и с

углом наклона между плоскостями впадин

55—60°

[13,

с.

98].

Валы должны быть установлены относительно

друг друга так, чтобы углубления нарезки одного вала приходи-

лись

против выступов нарезки другого вала. Назначение бороздок,

как

и в

пресс типа Вента-нип, состоит

отводе выжимаемой воды

по

возможности беспрепятственно

предотвращении

ее

обратного

впитывания

полотном целлюлозы.

Особо

прочная конструкция

пресса высокого давления позволяет доводить сухость целлюлозы

после

него

до

50—55%

при

суточной производительности

25—30

целлюлозы

на 1 м

ширины

пресса.

По

ходу

прессовой части степень обезвоживания целлюлозы

при

отжиме

обычных прессах возрастает примерно следующим

образом: после первого пресса

25—32%,

после

второго

—

30—38%,

после

третьего

—

36—42%.

Давление

прессах

принято

характе-

ризовать

величиной линейного давления, приходящегося

на 1 см

рабочей

длины вала

или

ширины

целлюлозного полотна.

По

прак-

тическим

данным одного

из

сульфитцеллюлозных

заводов, имев-

шего

на

пресспате четыре обычных пресса, линейное давление

характеризовалось

следующими цифрами [12,

с.

585],

кН/см:

на

первом

прессе

—

0,3,

на

втором

—

0,65,

на

третьем

—

0,75,

на

чет-

вергом—

Линейное давление

кН/см (100 кгс/см) надежно

обеспечивает достижение сухости

целлюлозы

42—43%.

Чтобы

до-

стичь

сухости

в 50% и

выше

прессах высокого давления, уста-

навливаемых

после обычных прессов, приходится применять

ли-

нейное

давление прессования

от

2,45

до 4,9

кН/см

(от 250 до

500

кгс/см).

Дополнительный

расход

энергии

на

пресс высокого

давления,

112

однако, относительно невелик

составляет

около

кВт

-ч/т

цел-

люлозы.

Эта

затрата вполне окупается экономией пара. Кроме

того, установка пресса высокого давления

увеличивает

производи-

тельность

сушильной части

по

целлюлозе.

Например, предполо-

жим,

что

пресспат вырабатывал

при

сухости

40%

перед сушкой

100 т

воздушно-сухой целлюлозы

сутки

и,

следовательно,

его

сушильная

часть рассчитана

на

испарение

''.Т

0,88-

100

000 = 132 000 кг

воды

сутки.

При

сухости целлюлозы перед сушкой

50% та же

сушильная

часть сможет пропустить

за

сутки

юолпл

(НЮ—50)-0,88

1ГПЛ/ЛП

132

000:

f—-—

—

150000

кг

воздушно-сухой

целлюлозы,

т. е.

производительность преспата

может

быть увеличена

в 1,5

раза.

Из

практики

хорошо известно,

что

масса

при

повышении

ее

температуры

интенсивнее отдает

воду.

Это

объясняется

основном

понижением

вязкости воды. Отсюда возникла мысль

полезности

повышения

температуры массы

для

улучшения

ее

обезвоживания

мокрой части машины. Целесообразность

подогрева

можно

установить, если сопоставить

достигнутый

эффект

повышения

су-

хости

количеством тепла, затраченного

на

подогрев. Способ подо-

грева путем подачи горячей

воды

(60—70°С)

через

спрыск

на по-

лотно целлюлозы,

как

показывают расчеты,

не

дает

возможности

существенного

сокращения

удельного

расхода

пара. Бесспорным

же

является повышение производительности сушильной части

вследствие

уменьшения

количества выпариваемой воды. Кроме

того, подогрев массы

на

сетке улучшает работу

гауч-пресса

мок-

рых

прессов, уменьшая

прилипание

ленты

прессам

дробление

ее

между

ними.

Поэтому

на

практике широко применяется подо-

грев массы

на

сетке перед гауч-прессом.

При

подогреве между мокрыми прессами целлюлозное полотно

пропускают

по

нагретой поверхности одного

или

двух

подогре-

вательных

цилиндров,

устройство

которых

аналогично

устройству сушильных цилиндров. Подогревательные цилиндры

устанавливают обычно

между

вторым

третьим

прессами;

на

них

подогревается целлюлоза, содержащая

35—36%

сухого веще-

ства.

Увеличение

сухости

за

счет

подогрева

массы

может

соста-

вить

2—3%,

подсчет показывает,

что в

этом случае тепловой

баланс оказывается

положительным.

Повышение температуры

по-

лотна целлюлозы перед последним прессом

до

65—85°С

снижает

количество

влаги

в ней

перед сушкой

на

4—5%

уменьшает

на

113

—

20%

количество

воды,

подлежащей испарению. Можно счи-

тать,

что

подогрев

полотна

на

каждые

10°С

позволяет

повысить

сухость

его на

1%.

Расход

пара

двух

подогревательных цилинд-

рах

составляет

0,15

—

0,2

кг/т

целлюлозы.

2.1.4. Производительность

мокрой

части

пресспата

Наиболее полная картина работы мокрой части пресспата

мо-

жет

быть получена

из

баланса

воды

волокна, методика

составления

которого совершенно такая

же, как и при

расчете

ба-

ланса

воды

волокна очистного

отдела.

Производитель-

ность

мокрой части пресспата

по

воздушно-сухой

целлюлозе,

кг/ч,

рассчитывается

по

формуле

ilw-fi

Ч-

н,о

где В —

ширина полотна целлюлозы,

м;

—

скорость сетки,

м/мин;

—

масса

целлюлозной папки,

г.

Если величины

В и

принимать

по

высушенной целлюлозе

на

накате,

то при

определении

ширины

полотна

на

сетке между

де-

келями

должна быть учтена усадка полотна

при

сушке, которая

для

целлюлозной

папки

может быть принята равной

1,5

—

2%.

Не-

обходимая

же

ширина сетки определится

из

ширины полотна плюс

ширина

декельных

ремней, плюс

—

мм на

кромки

за

декеля-

ми.

Из

приведенной формулы следует,

что при

данной

ширине

сет-

ки

производительность сеточного стола

прямо

пропорциональна

произведению

и,

следовательно, одна

и та же

производитель-

ность может быть достигнута либо

при

относительно

высокой

ско-

рости

малой

массе

папки, либо

при

относительно малой ско-

рости

большой массе

целлюлозного полотна.

производстве

товарной

целлюлозы

масса

папки нормируется лишь

для не-

многих

видов целлюлозы (вискозной

др.).

остальных

же

слу-

чаях предприятие вправе

решать

этот

вопрос самостоятельно.

По-

этому

на

целлюлозных пресспатах стремятся работать

при

отно-

сительно высокой массе

папки

(от 500 до

1000 г/м

)

л при

относительно небольших скоростях сетки

(30

—

м/мин),

TLK

как

низкие

скорости позволяют уменьшить расход энергии

уппоща-

ют

обслуживание машины.

При

строительстве

современных

лрес-

спатов преобладает тенденция

повышению скорости

до

200

—

250

м/мин

за

счет снижения массоемкости целлюлозной

папки

вплоть

до

120

—

150

г/м

Такие рабочие параметры

приближают

пресспат

бумагоделательной или,

по

крайней

мере,

картоно-

делательчой машине.

Удельная нагрузка сеточного стола

характеризуется

ко-

личеством

воздушно-сухой целлюлозы, вырабатываемым

на 1

114

сеточного

стола

за 1 ч, или так

называемым

съемом

массы

с 1

Тогда производительность сеточной части, кг/ч, выразит-

ся как

где q

—

съем массы

с 1

рабочей поверхности сетки, кг/ч;

—

рабочая поверхность сетки,

;

здесь

В —

ширина

полот-

на

целлюлозы,

м;

—

рабочая длина сеточного стола

между

ося-

ми

грудного

гауч-вала,

м.

Приравнивая

между собой левые части приведенных

двух

урав-

нений,

выражающих производительность пресспата,

получим,

что

часовой

съем массы

с 1

кг/ч,

будет

равен

или,

если

принять

во

внимание,

что

продолжительность пребыва-

ния

массы

на

сетке можно выразить

как

т=//о>

мин,

то

величина

съема,

кг/ч,

будет

равна

Продолжительность пребывания

целлюлозы

на

сетке

зависит

от

условий обезвоживания.

Задача

повышения удельного

съема

массы сводится, следовательно,

увеличению скорости обезвожи-

вания

массы

сеточной части машины.

На

современных мощных

пресспатах этому способствуют увеличение отсасывающей мощно-

сти

отсасывающих ящиков путем увеличения

их

рабочей поверх-

ности

вакуума,

применение

отсасывающих валов новейшей кон-

струкции,

подогрев массы горячей водой

из

спрысков, надлежа-

щий

подбор числа

диаметра регистровых валиков

и т. п.

Из

соотношения

r=l/w

следует,

что

продолжительность

пре-

бывания

массы

на

сетке может

быть

сокращена

за

счет уменьше-

ния

длины сетки. Практически, однако, длина

сетки

не яв-

ляется произвольной,

так как

определяется возможностью разме-

щения

на ней

необходимого числа регистровых валиков

отсасы-

вающих ящиков. Фактическая продолжительность пребывания

массы

на

сетке колеблется

довольно широких

пределах,

состав-

ляя

—

25 с для

тихоходных пресспатов

и 5

—

с для

современ-

ных

высокопроизводительных машин. Соответственно

величина

съема

массы

с 1

сетки

на

практике изменяется примерно

от

100

кг/ч

тихоходных пресспатов

до 250

кг/ч

современных.

Для

пересчета часовой производительности

на

среднесуточную

число рабочих часов машины

сутки обычно принимают равным

не

24, а

23,5, предусматривая

30 мин на

смену

одежды,

мелкий

115

Таблица

Показатель

Вид

целлюлозы

....

Назначение целлюлозы

Суточная

производитель-

ность,

воздушно-сухой

целлюлозы

Рабочая ширина

м?шины,

мм

Рабочая

скорость,

м/мин

Масса

папки,

г ...

Рабочая длина сетки,

мм

Съем

целлюлозы,

кг/

(ч

-м

)

сетки

Число

регистровых вали-

ков

Число

отсасывающих

ящи-

Тип

гауч-пресса

1-го

пресса

...

2-го пресса

„

3-го

пре'

са

4-го

пресса

....

Сульфитная

не'еленая

Для

бумажного

производства

120—150

4200

30—45

500—750

I072J

ПО

Отсасывающий

Обычный

—

Сульфитная

беленая

Для

бумажного

прои,*во1ства

240

3960

120

400

—

220

Отсасывающий

То

же

Обычный

—

НомерХпресспата

Сульфитная

беленая

Д 1я

бумажно!

протвоктва

150

4200

9ЭО

-1000

—

Отсасывающий

То

же

О'ычнып

—

Сульфатная

не'еленая

Для

бумажного

производства

300

4200

90—180

—

Отсасывающий

То

же

Обычный

—

Сульфатная

предгидролизная

Для

химической

переработки

340

4800

40-200

—

Отсасывающий

То

же

ОЗычный

Число

подогревательных

цилиндров

Полз'сырой пресс

Саморезка

Суммарная

мощность

при-

общая

длина машины,

Цилиндровая

Нет

Есть

Нет

Трансмиссия

—

Цилиндровая

Нет

Есть

Многодвигатель-

ный

—

Воздушная

Нет

Есть

Нет

Трансмиссия

Цилиндровая

Нет

Есть

Нет

Клиноременныи

109

Цилиндровая

Есть

Нет

Есть

Много

двигатель-

ный

710

Показатель

Вид

целлюлозы

Назначение

целлюлозы

Суточная

производитель-

ность,

т воз

;ушно-сухой

целлюлозы

Рабочая

ширина

машины,

мм

Рабочая

скорость,

м/мин

Масса

папки,

г ...

Рабочая длина сетки,

мм

Сульфитная

вискозная

Для

химической

переработки

372

480J

65-180

400—80

Сульфатная

небеленая

Для

бумажного

производства

100

4250

24-28

650—

"СО

10720

Номер

преспата

Сульфатная

небеленая

Для

бумажного

производства

360

5100

20—80

700—100

Сульфатная

беленая

Для

бумажного

производства

750

6400

108—200

800—1000

19000

Сульфитная

сучковая

Дтя

бумажного

производства

100

2400

36-48

6)0—800

Круглая

сетка

Продолжение

табл.

Гоказате

ть

Съем

целлюлозы

кг,'(ч-м

)

сетки

Число

регистровых

вали-

ков

. .

Число

отсасыв

1ющих

ящи-

ков

...

. .

Тип

гауч-пресса

. .

„

1-го

nt,e;oa

...

2-го

пресса

, . .

„

4-о п есс

Ч.кло

по

огрезательны

ЦИЛ

ИН

ТГО'5

. .

...

суш

:и

По-'iV.

ыро'1

пресс

....

Г •

могез

а ,

а т

Суммарная

мощность

при-

вода

кВт

О щ я

длина

машины,

—

Отсасывающий

То

же

О'ычныи

Вакуумная

Есть

Нет

Есть

Многодвигатель-

ный

650

1СО

Отсасывающий

Обычный

Возтушная

Нет

Есть

Нет

Трансмиссия

—

ioMep

пресспата

Отсасывающий

То

же

Высок,

давления

Воздушная

Нет

Есть

Нет

Многодвигатель-

ный

—

314

Отсас

ывающи

То

же

Вента-нип

ВОЗ

tyiUH

!Я

Пег

с т ь

Нет

Много

Ниигате

п -

ны

—

250

ычныи

Вы

1арления

Нет

Есть

Нет

Много

-вигатеть

ным

ремонт, промывку оборудования

и т. п.

Разумеется,

производитель-

ность

сеточного

стола

машины зависит, кроме

того,

от

пропускной

способности прессовой части машины, которая

должна

обеспечи-

вать

необходимую

сухость

целлюлозного полотна

перед

сушкой.

2.1.5.

Привод

мокрой

части

пресспата

расход

энергии

Для

проведения

движение

прессиата

ранее довольствовались

двигателем:

переменного

тока

постоянным

числом оборотов. Привод осуществлялся через

общую

трансмиссию,

располагаемую вдоль машины. Посредством шкивов

шестерен движение передается нижнему валу гауч-пресса

каждому

из

мокрых

прессов. Проходя через мокрую часть, целлюлозное полотно несколько

вытягивается

(в

сушильной части, наоборот,

укорачивается),

вследствие чего

каждый

последующий пресс должен вращаться несколько быстрее,

чем

пре-

дыдущий.

Во

избежание чрезмерного натяжения

обрывов

или

провисания

полотна

предусматривают возможность регулирования скоростей каждого

из

прессов,

что

достигается применением конических шкивов.

Для

бумагодела-

тельных

машин широкое распространение получил многомоторный

при-

вод,

при

котором

для

каждого

из

приводимых органов машины устанавли-

вается отдельный двигатель.

Эта

система

успехом применяется

для

совре-

менных

прессгаатов.

табл.

приведены некоторые сведения

пресспатах, эксплуатируемых

на

различных предприятиях [12,

с.

592;

15, с.

355]. Потребная мощность

для

привода

мокрой части пресспата

отдельных

его

агрегатов

значительно мень-

ше,

чем для

бумагоделательных машин.

Для

примера можно

указать,

что

пресспаты,

обозначенные

№ 1 и 2, в

табл.

расходуют

для

привода мокрой

части следующие мощности, кВт.

Прессйат

№

Сетка

отсасывающим

гаучем

11,0 65,0

Первый пресс

-. -. 7,0

32,0

Второй пресс

(с

цилиндром

для

подогрева)

8,0

32,о

Третий пресс

7,5

32,0

Пресспат

№ 2

имеет вдвое большую производительность,

чем

пресспат

№ 1

(при меньшей

ширине

сетки),

но

расходуемая мощность,

как

видно,

4—5

раз

больше.

Это

объясняется

более

высокой рабочей скоростью,

с ко-

торой этот пресспат работает (120 против

30—45

м/мин).

Кроме скорости

сетки, потребная мощность зависит

от

давления

прессах, разрежения

в от-

сасывающих ящиках

валах,

также

от

конструктивных особенностей

ма-

шины:

типа подшипников, вида смазки

и т. п.

Установочные мощности элект-

родвигателей принимаются примерно

на 40%

выше потребных. Суммарный

удельный расход электроэнергии

на

мокрую часть пресспата составляет обычно

30т—40

кВт-ч/т

воздушно-сухой целлюлозы.

119

22.

ТЕОРИЯ

СУШКИ

ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

2.2.1.

Состояние влаги

целлюлозной папке

Из

всех известных

технике методов сушки различных мате-

риалов

целлюлозном производстве

нашли

практическое

приме-

нение

два:

конвективный

контактный.

Конвективная,

или

воздушная, сушка заключается

том,

что

поверхность целлюлозного листа

обеих

сторон обдувается

горячим

воздухом

(или

другим газом), который

отдает

свое тепло

на

испарение

из

целлюлозы влаги

уносит

эту

влагу

виде

во-

дяных

паров. Конвективная сушка широко применяется

во

многих

отраслях промышленности,

теория

ее

подробно изучается

курсе

процессов

аппаратов химической технологии. Контактная

сушка,

или

сушка

на

нагретой поверхности сушильных цилиндров,

обогреваемых изнутри паром, значительно менее распространена

является специфической

для

целлюлозно-бумажной промышлен-

ности.

При

сушке целлюлозы

или

бумаги

цилиндровой сушиль-

ной

части пресспата

или

бумагоделательной машины, вообще

го-

воря, используются

оба

упомянутых способа сушки: пока целлю-

лозное

или

бумажное полотно соприкасается

поверхностью

ци-

линдров,

сушка происходит

за

счет контактной передачи тепла,

когда полотно переходит

цилиндра

на

цилиндр

обдувается

вентиляционным

воздухом,

происходит конвективная сушка.

Целлюлозная папка после прессовой части представляет собой

капиллярно-пористое

тело,

способное

набуханию

усад-

ке при

увлажнении

сушке.

Вода,

содержащаяся

папке,

вступает

различные

формы связи

целлюлозой.

По

классификации

А. В. Лы-

кова

[11,

с.

46],

различают

три

формы связи влаги

коллоидно-

яористым

материалом: химическую, физико-химическую

физико-

механическую. Химически связанная

влага,

удерживаемая

силами химического

сродства,

при

тепловой

сушке

не

удаляется.

Существование такой воды

целлюлозе

(например,

гидратно-овя-

занной)

признается некоторыми химиками,

но

количество

ее

очень

невелико,

и в

технических расчетах

она не

принимается

во

вни-

мание.

Физико-химическая

связь

проявляется

двух

формах:

адсорбционной

осмотической. Адсорбированная

влага

удерживается

силами адсорбции. Поглощение

ее

происходит

мик-

рокапиллярах

стенок целлюлозных волокон

сопровождается

не-

которым

их

сжатием (контракцией)

выделением тепла.

Адсорби-

рованную

влагу можно удалить

сушкой,

но при

атмосферном

дав-

лении

для

этого

требуется

повышение температуры

до

125—130°С.

Осмотически

связанная

или

структурно

связанная

вла-

га

содержится

микро-

макрокапиллярах целлюлозной папки:

ее

поглощение

вызывает набухание целлюлозных волокон

увеличе-

ние

геометрических размеров целлюлозной

папки,

удаление

при