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.

Отходы

Откови

Отсортированная

масса

Рис

Центробежный сучколовитель типа

Сунд-Импко:

—ротор,

—сито.

3 —

подвод

воды,

4 —

регулирующий клапан,

5—

выход

отходов,

6—отвод

сортированной

массы;

7—подача

массы,

8—вал

Рис.

Сучколовитель типа

Камюр-Дунбар:

—

ванна;

2 —

обрезиненные валики

10% от

количества жидкой массы; давление,

под

которым

она

подамся,

равно

кПа. Отходы, состоящие

наполовину

из

хорошего

волокна,

при

Кон-

центрации

около

выводятся через

нижний

патрубок

торцевой

стенке

Сучколовители

типа

Сунд-Импко

строятся

трех

величин

производительностью

от 200 до 300 т

целлюлозы

сутки

1.3.3.

Другие

типы

сучколовителей

Кроме

описанных,

па

ра(личных

предприятиях

рубежом

применении

нашли

еще

некоторые

типы

сучколовителей

На рис 9

показана

схема

устрой-

ства сучколовителя типа

Камюр-Дунбар,

который можно

назвать

плоским

сучколовителем

подвижным

дном

Плоская

ванна

сучколовнтеля

pai-

мером

2X1,13

м и

глубиной

около

600 мм

разделена

поперечными

нерст-

родками

нижними

прорезями

на

три

зоны Первая

юна

сверху

плоит

>а-

крьгаается

крышкой,

остальные

две

открыты

Дно

ванны

образовано

плоию

примыкающими

друг

другу

валиками,

вращающимися

одинаковой

частотой

(400

мин-

Валики

выполнены

из

стальных труб,

облицованных

сло?м

твердой

резины

толщиной

10 мм, в

котором вырезаны

поперечные

эллиптиче-

ские

канавки

[15,

215] Несортированная масса

концентрацией

—

f;5°'

поступает

сквозь продольное

отверстие

передней

стенке

ванны

первое

отделение,

хорошее волокно проходит вниз

между

валиками через

ofвер

стия,

образующиеся

при

соприкосновении

между

собой

обрезиненных

высту-

Рис.

10.

Сучколовитель

плоской

сеткой-

—

подача массы,

2 —

переливной ящик,

—

подвод

воды,

4 —

перэдшвная

труба,

S--

ограничители

ведомый вал,

—

ведущий

вал;

~-редуктор,

#'—электродвигатель

—

спрыски,

//—

выход

отсортированной

массы;

12 —

выход

сучков

пев.

Сучки остаются

на

подвижном

дне и под

действием

враЩения

валиков

передвигаются

сквозь

нижние

щели

перегородке

во

второе

отделение,

где

процесс сортирования продолжается. Основное

количество

сепарированного

волокна отделяется

первой зоне,

значительно

Меньшее

—

во

второй,

^оР

третьей процесс разделения заканчивается. Сучки

последних валиков

(

два

лчваются

сливной желоб, куда подводится

разбавитбльная

вода

ОтделеН-

ные

сучки выводятся

из

сучколовителя

по обе

стороны

ваннь!,

отс^рти-

рованная масса собирается

конусе

под

подвижным дном

При

начальной

концентрации массы 1,5% производительность сучколовителя

ойисвнных

раз-

меров

достигает

125 т

целлюлозы

сутки

Валики

приводятся

во

вращение

через

клиноременную

передачу

от

электро-

.1Б<1гателя

мощнос!ыо

kBr;

удельный

расход

элсктроэнериш

составляет

•коло

кВт'Ч/т

целлюлозы,

и по

этому

показателю

сучколовители

под-

гяжным

дном

стоят

одном

ряду

вибрационными.

Счема

сучколовителя ленточного типа

плоской сеткой

показана

-.:

рис

[11,

505] Рабочей частью

его

служит бесконечное гибкое

оно,

"отовленнос

из

металлических

прутков

диаметром

7,5 мм,

расположи

чних

-з

расстоянии

70 мм

друг

От

друга,

продольных проволок диаметром

мм.

"-то

натянуто

между двумя

обрезинснными

валами,

вращающимися

под-

шипниках,

которые

укреплены

на

кронштейнах

Рабочая

ширина

сита

сптав-

=ет

1500

мм,

расстояние

между

центрами

валов

2750

мм;

площадь

ита

—

вна

Масса поступает

установленный

перед

ситочным столом

чре-

вной

ящик

разливается

по

ширине

сита равномерным слоем,

огран,

ч«.н-

ым

боков линейками. Хорошее волокно

избытком

воды

проватир'<

тсч

>-возь

ячейки

сита

и по

наклонным

желобам

стекает

сборный

п,)

С\чки

непровар, задержанные

на

сите, орошаются водой

из

спрыске

сбрасываются

ведущего вала

приемный

желоб.

Производительность

ленточного

сучколовителя описанных размеров составляет

80—100

целлю-

лозы

сутки. Приводным является концевой ведущий вал, получающий вра-

щение

через редуктор

от

электродвигателя мощностью

кВт. Удельный

расход

энергии

составляет около

кВт-ч/т

целлюлозы.

Заканчивая

рассмотрение грубого

сортирования,

следует

ука-

зать,

что

современной схемой можно считать организацию

этого

процесса

в две

ступени:

на

первой ступени устанавливают

высокопроизводительные центробежные сучколовители,

на

второй

отделенные

на них

сучки

со

значительным количеством

увлечен-

ного

тонкого волокна дополнительно пропускают

через

вибраця-

онные

.сучколовители.

Отсортированная целлюлоза

от

обеих

сту-

пеней

смешивается

направляется

на

тонкие сортировки.

1.4.

ТОНКОЕ СОРТИРОВАНИЕ

1.4.1.

Основы

теории

сортирования

целлюлозы

тЧ

Процесс

очистки целлюлозной массы

от

тонкого сора путем

механического сортирования

на

перфорированных

ме-

таллических ситах

до

последнего времени остается недостаточно

изученным

теория

его

плохо разработана

[2, 32, 36,

38], Одним

из

наиболее обстоятельных является исследование проф.

И. Д.

Ку-

гушева,

результаты которого изложены

в его

совместной

К-

А.

Смирновым

Шонографии

[8]. Приведем некоторые поло-

жения

из

этой работы.

Сортирующее сито является фильтрующей решеткой, задержи-

вающей

сор

размерами больше отверстий сит. Прохождение

во-

локнистой

суспензии

сквозь сито сопровождается отложением слоя

волокон

над

отверстиями,

который

образует

дополнительную

фильт-

рующую

решетку,

способную

задержимать

включения,

размеры

которых

меньше

отверстий

сита.

Толщина

плотность

волокнис-

того

фильтрующего

слоя

оказывают

значительное

влияние

на

про-

цесс

сортирования.

На

практике

сфемятся

создать

условия,

обес-

печивающие

оптимальную

толщину слоя,

путем

периодического

его

разрушения

помощью

вибрации

или

гидродинамического

воздействия

лопастей.

При

этом

часть

воды

отсортированных

во-

локон

проникает

сквозь отверстия

сита

обратном

направлении,

что

способствует разбавлению

сгустившейся

на

сите

массы

раз-

рушению

отложившегося слоя, после

чего

процесс

сортирования

продолжается. Большую роль играют величина

перемычек

(рас-

стояний)

между отверстиями

степень перфорации

сита,

опреде-

ляемая

отношением суммарной площади отверстий

общей

по-

верхности

сита.

И. Д.

^угушев

и К. А.

Смирнов

[8, с. 45]

вывели

уравнение,

согласно которому сорность целлюлозы

результате

прохождения

сквозь сито уменьшается

тем

успешнее,

чем

меньше

размер отверстий;

эта

зависимость подтверждается эксперимен-

тальными

данными.

Эффективность

очистки,

можно

вычислигь

из вы-

ражения

100«б,

•аде

—'среднее

арифметическое количество соринок

в 1 м

посту-

пающей

массы;

—

то же в 1

отсортированной массы;

—

объемный расход поступающей массы,

;

—

то же

отсортиро-

ванной

массы.

На

рис.

показана экспериментально полученная зависимость

эффективности

очистки

от

диаметра отверстий сита

для

сульфит-

ной

целлюлозы

при

сортировании

центробежной сортировке.

Как

видно, эффективность

возрастает

уменьшением размера

от-

верстий

сит и в то же

время

не

видно правильной зависимости

от

концентрации массы. Практически

для

тонкого сортирования

целлюлозы

применяют сита

круглыми отверстиями диаметром

от 1,2 до 3 мм в

очень широких

пределах

изменения степени

.пер-

форации—

от

0,05

до

0,75.

'''

Необходимый

напор,

м, для

преодоления гидравлического

//»

*N;

г-~ъ

Рис 11

Зависимость

эффективности

очистки

центробежной сортировке

от

диаметра отверстий

сит и

от

кои

центрации

массы

-концентрация

массы 0,6%,

2-0,9%

1—

12%

1,5%

сопротивления

сита

при

протекании

воды

достаточной

точностью

можно

рассчитывать

по

эмпирической формуле

[8, с.

37]:

//=--(',135

(-=-)'•"

где

—

скорость потока, м/с;

—

коэффициент

перфорации.

Следовательно,

напор

резко

возрастает

уменьшением коэф-

фициента

перфорации

—

практически обратно пропорционально

его

лвадрату.

Теоретическая

производительность

сортировки

по

абсолютно сухому волокну

на 1

общей поверхности сита,

т/(м

-сут),

может

рассчитываться

из

выражения

=acnkw

24-36'Ю,

где

—

опытный коэффициент (учитывающий степень

забиваемо-

сти

отверстий

сита

волокном);

—

концентрация массы,

—

частота

пульсации,

-1

;

ц|/2£//—скорость

прохождения

жид-

кой

массы

через

отверстия,

м/с,

под

действием

напора

Н,

м,

(\L

—

коэффициент расхода,

g=9,81

м/с

);

—

коэффициент перфорации

сита.

Опытный коэффициент

а для

сульфатной беленой целлюлозы

колеблется

пределах

от

0,32

до

0,62.

Концентрация

массы,

проходящей

через

отверстия сита,

на-

ходится

логарифмической зависимости

от

начальной

концентра-

ции

поступающей суспензии:

с/с

=—<о£,

где

—

коэффи-

циент концентрации,

представляющий

собой

вероятностную

фунж-

цию.

После

подстановок

всех

величин

формула

для

расчета

тео-

ретической

производительности,

т/(м

-сут),

приобре-

тает

вид

ЛЬ

0-24.

Анализ этого уравнения показывает

наличие

максимума

призводительности

при

значении

&=1/ш,

что

подтверждается

экспериментальными

данным!

.Для

примера

на рис 12

показана зависимость удельной производительности

центро-

бежной сортировки

для

сульфатной целлюлозы

зависимости

от

коэффициент

перфорации сита

при

различных исходных концентрациях массы

и при

двух

значениях

частоты вращения ротора.

Как

видно,

максимум

производителе

нооти

наблюдается

при

значении

k=0,15.

.0,18

Зависимость производительности сортировки

от

начальной концентрации

массы

носит сложный характер.

Из

приведенной выше формулы можно

а-

ключить,

что

производительность увеличивается прямо пропорционально

на-

альной

концентрации

массы

однако

изменением

концентрации

одновре-

менно

изменяются

коэффициент

концентрации

м и

опытный коэффициент

результате

для

каждых

сортировок

рода

волокна существует свой

опти-

мум

концентрации массы, который обеспечивает максимальную

проич-

'EJ_:

---,Hih.Tt.

Для

примера,

шобрлжепшм

о на рис

12,

такой

нсличидой,

;ш-

.1.1

-0.9

а но

mine

KO.ICO.ICIс,1

примерно

про

»мах

0,9—1ч2?/„-

ГК

с. 5"

Это

явление

было

констатировано

во

многих работах

[1, 19, 26,

37\

при

сортировании

как

целлюлозы,

так и

древесной массы

На

основе анализа работы сортировок

собственных экспери-

ментальных

исследований

И. Д.

Кугушев

и К. А.

Смирнов

-.реко-

мендуют

качестве оптимальных

для

центробежных

сортировок

''следующие

режимы работы.

•

.-,

0.1

ИЗ

Коэффициент

перфорации

Рис

11'.

Удельная

производительность

сортировки

гидродинамическими

ло-

пасгями

для

сульфатной целлюлозы

при

диаметре

отверстий

сит

2,4

мм

(стошные

линии

—

при

= 400

мин-

штриховые—при

при

концентрации

массы

с:

—

0.9%;

2 —

1,2%;

—

1.5%;

4 —

0,6%;

5 —

0,3%

= 300

мин-

)

Для

сульфитной

целлюлозы: диаметр отверстий

сит от

1,2

до 3 мм при

коэффициенте перфорации

от

0,16

до

0,34;'кон-

центрация

массы

0,9—1,2%.

Для

сульфатной

целлюлозы:

при том же

диаметре

отвер-

стий

сит

коэффициент перфорации

от

0,22

до

0,30; концентрация

массы

0,9%.

понятию эффективности сортирования можно подойти

также

точки

зрения

теории

вероятности [17, 33]. Согласно этой

теории

число частиц (сора, волокна), которое

может

пройти

че-

рез

сито,

равно числу этих частиц, приходящих

массой, умножен-

ному

на

вероятность прохождения

их

сквозь отверстия сита

где

Р —

вероятность прохождения частиц (меньше

единицы)

;

—

объемный

расход приходящей массы;

—

концентрация

частиц

массе.

учетом явления пульсации, вызывающего обратный поток

жидкости,

число частиц, прошедших

через

сито,

будет

равно

разности

где р —

показатель массовой проницаемости сита.

Показатель

проницаемости

выражается закономер-

ностью

где

отношение

расхода

обратного

потока

проходящему

/Vi

ха-

рактеризует

интенсивность пульсации.

Как

указывает

Г. Ф.

Прокшин

[17,

с.

10],

эффективность

очистки,

характеризуемую

отношением

концентраций частиц

поступающем

проходящем потоках, можно представить

в за-

висимости

от

показателя проницаемости следующим выражением:

где

—

отношение объемного количества отходов

объему

по-

ступающей

массы.

Из

этого уравнения

следует,

что

эффективность

очистки

ухуд-

шается

при

увеличении показателя проницаемости

р. Эта

линей-

ная

зависимость применима

для

оценки эффективности очистки

массы

любыми типами частиц. Наиболее полное разделение раз-

личных типов частиц (волокна

сора)

достигается

при

максималь-

ной

разнице значений

их

проницаемости.

На

вероятность прохода

частиц сквозь

сито

влияют

изменение

формы

размеров

отверстий,

распределение отверстий

сите, изменение условий пульсации.

Г. Ф.

Прокшин [17,

с. 11]

подчеркивает,

что на

практике единст-

венной

независимой величиной, влияющей

на

эффективность очист-

ки,

является

относительное

количество

«перелива»

(доли

по-

тока'

отсортированной массы,

возвращаемой

вновь

на

сортирова-

ние).

Наиболее

полное

о?зделс'1ле

достигается

при

величине

перелив-!,

близкой

единице.

Педос*

ITI\OM

всроят

ос

гной

теории

яв-

ляется

то, что

частицы рассматриваются

как

статистически неза-

висимые

единицы.

При

повышенной

концентрации массы

это до-

несправедливо,

так как

имеет

место

взаимодействие.час-

тиц

различного типа,

что

обусловливает

отклонение

от

линейности.

Для

оценки результатов сортирования Нельсон [29]

ввел

по-

нятие

индекса удаления

костры,

принятый

TAPPI

и ос-

нованный

на

следующем

материальном балансе:

А,—ь~,

или Q - ,.

р°\

откуда

следует,

что

Здесь

принята

такая терминология:

—

эффективность

удале-

ния

костры;

ЕС

—

эффективность очистки;

—

относительное

ко-

личество

отходов

(по

массе);

—

концентрация

костры

отсор-

тированном

потоке;

—

концентрация костры

потоке

отходов.

Индекс

удаления костры

равен единице

при

100%-ной

эф-

фективности

сортирования, когда отходы

содержат

только костру

не

содержат

хорошего

волокна. Если

Q=0,

это

означает,

что

отделения костры совершенно

не

произошло

концентрация

ее

отсортированном

потоке

и в

потоке

отходов

одинакова.

Преоб-

разуя второе

из

написанних

выше

уравнений

форму

г ~ \ —

Л _

можно

графически

изобразить результат сортирования

как

зави-

симость

эффективности

удаления

костры

от

о>-

носительного

количества отходов

при

различных значениях

качестве параметра. Пример такой зависимости

показан

на

рис.

13 для

сортирования

белимой

целлюлозы

сортировках

типа

МС для

массы высокой концентрации (см.

1.4.7),

при ис-

лопьзовании

цилиндрических

плоских

сит, задерживающих

кост-

ру

размером

более

0,25

мм

[25].

Из

рисунка

следует,

что

эффек-

тивность

удаления костры

при

одинаковых условиях

несколько

лучше

сортировках

плоским ситом

по

сравнению

сортиров-

кам;:,

имеющими цилиндрическое сито.

1.4.2.

Классификация

сортировок

схемы

сортирования

Конструкция

сортировок

для

тонкого

сортирования

целлюло-

зы

довольно разнообразны.

основном современные конструкции

сортировок

для

целлюлозы можно разделить

на

той

группы:

центробежные, вибрационные

вертикальные сортировки

давле-

ния

[14,

с.

37].

0.2

0,4

0,6

0.6

Количество

отход

1.0

Рис.

13.

Эффективное

1Ь

удаление

костры

сортировках типа

ML,

установленных

как

первичные

сортировки

при

сортировании

судь

фатной

целлюлозы

для

отбелки

(костра

крупнее 0,25

мм):

—цилиндрическое

сито

—0.93);

—

плоское

сито

=0,9Ь)

Центробежная

сорти-

ровка

состоит

из

горизон-

тального

неподвижного цилин-

дрического сита

круглыми

отверстиями,

внутри

которого

вращается ротор

лопастями

той или

иной конструкции.

По-

ступающая

под

небольшим

давлением

масса невысокой концентрации

—1,5%)

отбрасыва-

ется

на сию

центробежной силой, развиваемой лопастями.

Часть воды, сопровождаемая отсортированным волокном,

бы-

стро

уходит через

отверстия

сита,

а на

перемычках

между

отверстиями

возникает

волокнистый

фильтрующий слой.

При

этом

нормально проваренные волокна, имеющие

набух-

шем

состоянии плотность

близкую

плотности

воды,

ока-

зываются

нижней,

более

уплотненной

части

фильтрующего

слоя.

Грубые

пучки волокон, кусочки коры

костринки осе-

дают

преимущественно

верхней

части

слоя.

Чем

тоньше

этот

слой,

тем

больше

нормальных

волокон

мелких

загрязнений

мо-

жет

пройти

сквозь

него

через

отверстия

сита;

чем он

толще,

тем

больше

не

только

грубых

загрязнений,

но и

тонких

волокон

будет

им

задержано.

Под

напором

поступающей

сортировку

массы

фильтрующий слой

вместе

волокном,

не

прошедшим

сквозь

сито,

продвигается

осевом направлении

вдоль

сортировки

выходно-

му

патрубку

для

отходов.

Концентрация массы внутри сортиров-

кк

при

этом быстро возрастает

толщина

фильтрующего

слоя

на

ситах

увеличивается,

удельная производительность сита

по су-

хому волокну падает. Чтобы препятствовать загустеванию

массы,

рабочую

зону

вводится

разбавительная

вода.

Фильтрующий

слой, который

подходит

выходному

концу сортировки,

содержит

грубые

волокна,

костру

пучки неразбитых

волокон,

но

вместе

ними

неизбежно

уносится

некоторое

количество

нормально

се-

парированных

длинных

волокон.

Вибрационные

сортировки подразделяются

на

плоские

барабанные. Плоские,

так

называемые мембранные сортировки

вышли

из

употребления,

так

как они

занимают

много

места,

яв-

ляются источником

шума,

иногда

вибрации здания.

Барабанные

вибрационные сортировки

применяются

глав-

ным

образом

для

сортирования беленой целлюлозы. Сортировка

состоит

из

ситового

барабана

со

шлицевыми

отверстиями, эксцент-

рично

установленного

ванне,

которую поступает м'асса.

При

помощи

специального

привода

барабану сообщается

вибрация

по-

перечном

направлении

частотой 1250

мин-

амплитудой

2—

3,5 мм.

Одновременно барабан медленно вращается

частотой

4—6

мин-

Уровень

массы

ванне

выше,

чем

внутри барабана,

за

счет

чего создается гидростатический напор.

Под

действием этого

напора

частых

вибраций

тонкое волокно проходит сквозь шлицы

сита

отсортированная

масса отводится через полный

вал

изнутри

барабана.

Грубые

волокна,

костра

прочие загрязнения остаются

ванне, проходят

под

барабаном

удаляются переливом. Содер-

жанке

нормального

волокна

отходах

значительно меньше,

чем

центробежных сортировок. Шлицы

ситах имеют

вид

длинных

прорезей

шириной

0,25—0,5

мм. При

сортировании беленой цел-

люлозы концентрация массы составляет обычно

1,2—1,5%,

при

сортировании

небеленой—

—1,2%.

Вертикальные сортировки

давления

являются совре-

менной

разновидностью центробежных сортировок, которую при-

нято

выделять

особую

группу.

Принципиальное отличие

их со-

стоит

том,

что

тонкое волокно проходит

через

отверстия сита

только

за

счет давления,

создаваемого

насосом, нагнетающим мас-

су в

сортировку. Поскольку

это

давление меньше,

чем

давление,

возникающее

под

действием центробежных сил, обеспечивается

задержание

фильтрующем

слое

загрязнений, размеры которых

меньше отверстий сит. Поэтому

при

одинаковых размерах

отвер-

стий

сит

эффективность очистки

сортировках давления

оказыва-

ется

более

высокой,

чем в

обычных центробежных

сортировках

[15,

с.

229].

Рабочим элементом сортировок давления является

вертикаль-

но

установленное цилиндрическое сито

круглыми

или

щелевид-

ными

отверстиями. Внутри этого сита вращается ротор

лопастя-

ми

форме самолетного крыла.

При

опережающей скорости вра-

щения

ротора относительно вращения потока массы поток

про-

странстве

между ситом

лопастью

будет

двигаться

обратном

направлении

ошосительно

лопасти,

что

обеспечивает разрушение

фильтрующего волокнистого слоя

на

сите. Сортировка давления

является

единственным

типом,

пригодным

для

сортирования

го-

рячей

непромытой

массы

со

щелоком

сульфатцеллюлоз-

ном

производстве, поскольку закрытая

их

конструкция

полное

заполнение

жидкостью

под

давлением

препятствуют

пепообра-ю-

ванию.

Кроме того,

числу преимуществ этих сортировок относят-

ся

большая

производительность,

повышенная

концентрация массы

^около

2%),

малый

расход

зоды

пониженный

удельный

/ссход

энергии.

При

организации процесса тонкого

сортирования

очистном

отделе целлюлозного завода очень важно

правильное

построение

технологической

схемы.

Дело

том,

что ни

одна

из

суще-