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.

ци*

массы

14% и

продолжительности обработки

4 ч

обеспечивает

24-14--10;

„_.

производительность

.„„

„

=380

воздушно сухой целлю-

лозы

сутки.

Обращает

на

себя

внимание наличие

установке

двух

смесителей: первый

служит

для

смешения массы

паром

для

подогрева

до

70°С,

второй

—

для

смешения

реагентом

(ClOj),

расход

которого точно измеряется ротаметром.

На

рис.

143

показано устройство башни типа

Камюр

восхо-

дящим потоком массы. Башня снабжена

ротационным

смесителем.

Рис.

143. Отбельная

башня

типа Камюр

для

массы средней

концентрации:

б - -

вакуум-фильгры;

—смеситель;

3 —

ротационный

дозатор,

—

радиальное

смеси-

тельное

устройство;

—

скрепер;

—

баки

для

фильтратов

301

_1_

18 гг

Концентрация

массы,/.

Рис.

144.

Удельный

объем

башни,

/т

еловой

целлюлозы,

при

различной концентрации

мас-

сы,

находящейся

под

различным

гидростати-

ческим

давлением:

—

кПа

(глубина

0,3

м);

2 — 50 кПа (1 м): 3 —

150

кПа (3 м);

—

компактная набивка

Рис.

145.

Определение

продолжительности

прохождения массы

через

башню

восходя-

щим

потоком массы

при

хлорировании

(при

низкой

концентрации)

и при

гипохлоритной

отбелке

(при

средней концентрации) двумя

методами:

по

концентрации

КС1

и с

помощью

меченых

атомов

—

интегральные кривые;

—

кривые

концентра-

ций,

хлорирование;

— — —

—гипо-

хлоритная отбелка

60 70

(Хлорирование)

мв

ао

гво

по

гво

гэо

(Гипоялоритная

о/пИелна)

Продолжительность

прохождения,

ми»

300

302

нижней

части

скреперным устройством (гребками)

для вы-

грузки массы

верхней части,

что

соответствует

типу

г на

рис. 138.

Такого типа башни фирма

предлагает

для

отбелки либо диокси-

дом

хлора, либо гипохлоритом. Смешение массы

паром произ-

водится

смесителе,

за

которым

установлен

ротационный

дозатор,

регулирующий производительность башни

по

целлюлозе.

Реагент

(ClO;j

или

NaOCl)

подается

через

штуцер,

устроенный

нижней

горловине

башни,

смешивается

массой радиальным смеситель-

ным

^тройством.

Кромке

величин, вошедших

приведенную выше упрощенную

формулу

ДЛя

расчета полезного

объема

башни,

реальных

усло-

виях

нЗДо

учитывать степень «упаковки» целлюлозной

мас-

сы

бащне

[65,

с.

877].

Полезный

объем

башни восходящего типа

используется

практически

на

100%,

тогда

как в

башне

нисхо-

дящий

пото'ком

массы только

на

75—80%

из-за потерь

объема

на

зону

разбавления массы, расположенную

нижней части

баш-

ни.

Степень «упаковки» массы близка

100%

башнях, запол-

неннь1х

.массой

низкой концентрации,

в то

время

как при

запол-

нении,

объема

башни массой средней

высокой концентрации

ней

неизбежно появляется

воздух,

и чем

выше концентрация,

тем

брлЬшб

содержит

масса

воздуха.

На

плотность упаковки

боль-

шое

в^и-яние

оказывает гидростатическое

давление

столба массы,

т. е.

цЫсот'а

Столба

массы

башне. Увеличение степени «упаков-

ки»

означает

увеличение концентрации массы

по

мере

увеличения

высоты слоя.

Рис.

144

наглядно

показывает,

как

возрастает

плот-

ность, упаковки целлюлозной массы

по

мере увеличения глубины

расположения

слоя, если считать

от

верхнего уровня

[65,

с.

879].

Как

&идно,

верхних слоях массы,

где

гидростатическое давление

невелико,

еще

сохраняется концентрация массы около

12%,

но

большей части объема башни уплотнение достаточно

для

того,

чтобы

к&нцентрация

повысилась

до

18—20%,

хотя надо заметить,

что

различная

масса уплотняется по-разному,

температура

при-

сутствие-,

разных реагентов могут

оказать

влияние

на

степень

уплотнения. Минимально необходимый удельный

объем

состав-

ляет

примерно

/т

целлюлозы,

а для

башни,

работающей

массой

средней

концентрации,

он

равен

7—8

/г.

Очевидно,

что

за

счёт.увеличения

концентрации, кроме увеличения продолжи-

тельности

обработки, достигаются

другие выгоды, такие,

как

сокращение

расхода

пара

увеличение скорости реакции.

Распределение

скорости массных потоков

по

высоте одной

и той

же

отбельной

башни, проконтролированное

помощью меченых атомов натрия

по

извинению

концентрации

КС1,

введенного

массы

[65,

с.

880],

оказалось

примерно

одинаковым

(рис. 145)

как при

работе

на

массе низкой концент-

рации

хлорировании),

так и на

массе средней концентрации

(при

гипо-

хлорИ'Тноп

отбелке), несмотря

на то, что

продолжительность прохождения

башни была различной:

100 мин при

хлорировании

и 300 мин при

гипохло-

отбеЖе.

303

4.2.2. Вспомогательное

оборудование

отбельных

установок

Современные

отбельные

установки, кроме отбельных башен,

включают

много различного вспомогательного оборудования.

На-

ружные

поглотительные

колонки отбельных башен,

по-

казанные

выше (см. рис. 138,

з и

142), представляют собой пус-

тотелые вертикальные трубы большого диаметра

(от 1,2 до 2,5

м),

внутри

которых

нет

никаких

перемешивающих устройств.

Колрнки

изнутри

имеют такую

же

антикоррозийную

защиту,

как и

сами

башни,

или

изготовляются

из

титана. Продолжительность пребы-

вания

массы

колонке

составляет

10—15

мин,

а их

объем

не

пре-

вышает

5—6%

объема

отбельной

башни.

Назначение

погло-

тительной

колонки

—

обеспечить равномерную

прошпку

массы

раствором

реагента

равномерный

ее

прогрев перед входом

башню.

Очень

важную деталь отбельной установки представляют

со-

бой

смесительные

аппараты.

Для

смешения целлюлозной

массы

паром

отбельными реагентами применяют главным

об-

разом механические смесители самых разнообразных конструкций

[26,

с.

328;

29,

с.

292;

31, с.

133].

Для

смешения массы

низкой

концентрации

газообразным хлором используются конструкции

смесителей,

изображенные

на

рис. 146. Смеситель типа

Камюр

(рис.

146,

а)

состоит

из

короткого цилиндрического корпуса,

тор-

ца

которого

по

входному патрубку поступает масса концентрацией

3—4%;

патрубок врезан штуцер

для

ввода

газообразного хло-

ра.

Внутри смесителя поток массы подхватывается

пропеллерно-

винтовой

мешалкой,

энергично

перемешивается

хлором

выбра-

сывается

через выходной патрубок

противоположной торцевой

крышке.

Продолжительность обработки составляет всего несколько

секунд.

смесителе типа Пеннсалт (рис. 146,

б)

поток

массы

подвергается

четырех-пятикратной

циркуляции,

что

увели-

чивает

продолжительность обработки

делает перемешивание

бо-

лее

совершенным. Смеситель состоит

из

вертикального кожуха,

разделенного

не

доходящей донизу перегородкой

на две

полови-

ны;

пропеллерная мешалка установлена

отверстии перегородки

верхней

ее

части. Хлор вводится снизу. Инжекторные

сме-

сители

(рис. 146,

в, вид

сверху) очень распространены. Корпус

смесителя

—

горизонтальный

цилиндрический;

внутри

его от

элект-

родвигателя

клиноременным

приводом вращается

ротор;

кор-

пусу примыкают входной

выходной патрубки

для

массы.

Во

входной

патрубок

помощью инжектора вводится газообразный

хлор

или

хлорная вода. Применяются инжекторные смесители

более

простой конструкции, представляющие собой установлен-

ную

массопроводе

трубу

Вентури,

узкое

горло которой инжек-

тируется

хлор-газ.

Ддя

смешения

нолубеленой

массы

гипохлоритным"раствором

304

Рис. 146.

Типы

смесителей

для

смешения

небеленой

целлюлозы

хлором:

а—смеситель

гнпн

Камюр,

б —

типа

Пеннсалт;

—

инжекторный

смеситель;

—

виол

массы;

)—

выход

массы;

—

впод

хлора;

4 —

мешальное

устройство;

—

инжектои.

Л —

к.тчоремениый

привод;

—

элек.1>одви|^тель;

—

люки;

—

промьп-мой

г\

цер

305

очень широко применяются

одновальные

(рис. 147,

а, б)

двухзальные

смесители

(рис. 147,

в).

Такие смесители

выпускаются

отечественным машиностроением

для

установки

пе-

ред

ступенями отбелки гипохлоритом

диоксидом хлора. Смесите-

ли

типа

бив

позволяют одновременно подогревать массу пря-

мым

паром. Одновальные смесители

а и б

имеют

горизонтальный

цилиндрический

корпус, внутри которого вращается

вал с

билами

Рис.

147

Смесители отечественной

конструкции-

а —

одновяльный

смеситель,

б —

одновальный

смеситель-подо!-реватёль,

в —

дву

лы1ый

смеситель

подогреватель,

/—вход

массы,

2 —

выход

массы,

—

валы

с.

билами;

4— под

вод

пара,

S —

привод

различной

формы. Масса входит

корпус

через

верхний патру-

бок, выходит через

нижний

или

боковой

отвЬдной

патрубок.

Для

подвода

пара предусмотрен

ряд

штуцеров

по

длине корпуса.

Раствор отбеливающего реагента добавляется

во

входной патру-

бок

смесителя

или

задается

массу

непосредственно

после

вакуум-фильтра,

на

котором масса

сгущается

или

промывается

пе-

ред

подачей

смеситель. Одновальные смесители

надежно

ра-

ботают

при

концентрации

массы

до

10%, двухвальные могут

ра-

306

ботать

при

концентрации

12—16%.

Характеристика отечественных

одновальных

двухвальных смесителей-подогревателей массы

приведена ниже.

Смеситель-подогреватель

Одновальныи

Двухвальныи

Производительность, т/сут

воздушно-сухой

целлюлозы

800 200 400

Концентрация

массы,

% . 14 14 145

Объем

номинальный,

2,5

1,25

2,5

Расстояние

между

осями валов,

м . .

0,52

О 52

Мощность привода,

кВт

...

100 55 75

Частота вращения валов,

мин-

. . 154 185 185

Расчетный рабочий

объем

смесителя,

если

принять,

что

при

работе

он

полностью заполнен массой,

определяется

по

фор-

муле

.,_

юо

где

—

производительность,

т/ч

абсолютно сухой целлюлозы;

—

концентрация

массы,

у-—плотность

массы,

т/м

;

—

про-

должительность

обработки,

с.

При

работе

на

массе

низкой концентрации

продолжительность

смешения

можно принимать равной

с,

для

массы

средней

концентрации

20—25

с.

Помимо упомянутых, некоторое применение

имеют

дисковые

смесители, напоминающие

по

устройству мокрые

сепараторы

для

выдувной массы,

радиальные

смесители, устанавливаемые

непосредственно

отбельных башнях (см. рис. 138,

г),

винто-

вые

смесители

статические смесители

без

движущихся

частей,

устанавливаемые

внутри массопроводов.

На

отечественных предприятиях

— в

отбельных отделах Котласского

ЦБК

Сыктывкарского

ЛПК

—

для

смешения массы средней концентрации

диок-

сидом

хлора

установлены титановые статические смесители конструк-

ции

Н Н.

Калинина

[13,

с.

22].

Смеситель имеет очень простое устройство

(рис.

148). Посредине широкого массопровода навстречу потоку массы уста-

новлена

распределительная

труба

меньшего диаметра

для

подвода реагента

(раствора

СЮг).

Труба заканчивается острым конусом,

а по ее

длине

для

выхода

реагента устроены узкие щели. Смешение

раствора

ClOj

массой

происходит

зазоре

между стенками массопровода

распределительной трубой

за

счет

естественной турбулизации потока. Ширина зазора

не

должна

превы-

шть

250—300

мм,

иначе

слой становится непроницаемым

для

жидкости.

Статические

смесители прошли длительную производственную проверку

на

Котласском

ЦБК

[13,

с.

25].

Оказалось,

что

замена обычных

смесителей

на

статические способствовала существенному повышению степени белизны цел-

люлозы

при

несколько меньшем удельном расходе диоксида хлора

•307

Из

прочих конструкций заслуживает упоминания смеситель

роторно-пульсационного

типа

(рис 149)

для

смеше-

ния

массы

низкой концентрации

хлором. Смеситель

состоит^из

ротора решетчатого типа, насаженного

на

вал,

вращающийся

частотой около

1000

мин-

решетчатого

Статора,

закрепленного

на

торцевой

крышке.

Масса

входит

через

центральный патрубок

попадает

пространство

между

вращающейся

неподвижной

решетками,

что

обеспечивает

хорошее

разбивание

смешение

хлором-газом.

Из

смесителя

масса выбрасывается

под

действи-

ем

центробежной силы через боковой штуцер

корпусе.

Наилуч-

Рчкант

Hacca

Рис.

148.

Схема

статического

смеси-

теля

типа

«труба

трубе»:

—

распределительный патрубок

для

по-

дачи

реагента;

2 —

массопровод:

—

от-

верстие

распределительном патрубке;

—

крепление трубы.

5 —

вход

реагента

Рис.

149.

Роторно-пульсациоиный

смеситель:

—

корпус;

2 —

вход массы;

—

выпуск

массы;

4 —

решетчатый

ротор;

5—решет-

чатый

статор,

6 —

приводной

влл

ший

эффект смешения достигается

при

подаче

массу хлора,

предварительно диспергированного

воде

помощью инжектора.

Отечественное машиностроение выпускает

роторно-пульсационные

смесители

[26,

с.

332]

производительностью

400 т

целлюлозы

сутки

непосредственным приводом

от

асинхронного электродви-

гателя мощностью

кВт.

Питатели

массные

служат

для

непрерывной

подачи

массы,

смешанной

реагентом,

отбельные башни, работающие

под

давлением выше атмосферного

[26,

с.

333].

Используют

два

основ-

ных

типа питателей: ротационные

винтовые.

Ротационные

питатели обслуживают башни

для

горячего облагораживания

целлюлозы,

работающие

под

давлением

0,25—0,35

МПа

пр);

тем-

308'

пературах

до

130—135°С.

Питатель представляет собой слегка

ко-

нический

ротор

карманами,

вращающийся внутри точно

пришли-

фованного

нему конусообразного кожуха

патрубками

для

подвода

отвода массы. Опорожнение карманов ротора произ-

водится

помощью пара. Масса порциями поступает

отводя-

щий

массопровод,

а пар из

пустых карманов

при

обратном полу-

обороте

ротора

по

специальной трубке отводится

питатель,

где

используется

для

предварительного

подогрева

массы. Окончатель-

ный

подогрев

обычно производится

двухвальном смесителе,

ко-

торый

работает

под

таким

же

давлением,

что и

башня,

непо-

средственно

с ней

сообщается.

Роторный

питатель

работает

при

концентрации

массы

12—16%.

Винтовой питатель

для

целлюлозной массы действует

та-

ким

же

образом,

как

питатель непрерывных варочных установок

типа

Пандия

(см.

главу

7 в

первом

томе

«Технологии целлюло-

зы»).

Благодаря спрессовыванию

сужающемся перфорирован-

ном

кожухе

целлюлозная

масса

при

прохождении питателя

обез-

воживается

до

25—30%,

образуя пробку, которая проталкивается

камеру,

или в так

называемый

диффузор,

куда подается

пар

для

нагрева

раствор реагента.

'Отжатая

сквозь сетчатый кожух

из

массы вода

используется

как

оборотная. Винтовые питатели

применяются,

например,

для

подачи

массы

реакторы

для

кисло-

родно-щелочной

отбелки.

современных схемах многоступенчатой отбелки целлюлоза

между ступенями обработки обязательно подвергается промывке

для

отделения продуктов реакции

освобождения

от

остатков

не-

использованного

реагента. Поэтому

промывная

апппарату-

является

непременной

составной частью отбельной установки.

/для

промывки целлюлозы между операциями многоступенчатой

отбелки наиболее широко применяются

^гу^а_б

а н н

ф_иль_т-

р_ы_самых

различных конструкций: одно-

двухзонные,

низко-

высоковакуумные, фильтры давления

напорные,

бесклапан-

ные,

барометрическими трубами

и с

вакуум-трубками,

типа

ва-

куум-сгустителей

и др.

Описание барабанных

фильтров,

используе-

мых для

промывки небеленой целлюлозы после варки, было дано

(в

главе

второго тома «Технологии целлюлозы». Ранее

главе

настоящего тома

описаны

некоторые конструкции барабанных

фильтров, используемых

очистных

отделах

для

сгущения

небе-

леной целлюлозы.

• •

И»

фильтров советских конструкций

[31,

с.

121]

отбельных

отделах

отечественных

заводов можно встретить

барабанные

фильт-

ры

типов

БгВК.

(низковакуумные

гравитационные),

БВУ и

БВК

(высоковакуумные).

Из

зарубежных

конструкций

заслуживают

упоминания

барабанные фильтры типа

Камюр,

Сунд,

Раумафе-

пола,

Иех,

Вяртсиля,

Импко,

Оливер, Свенсон

и др.

Многие

из

них

нашли

применение

на

отечественых

предприятиях.

Следует

заметить,

что

после большинства

обработок-

отбельном

отделе

нужна

лишь однократная

промывка

целлюлозы. Таковы

•309-

операции

хлорирования, щелочения,

гипохлоритной

отбелки,

от-

белки

диоксидом

хлора

пероксидом

водорода

Во

всех

эти

слу-

чаях достаточно

применение

однозонных

барабанных фильтров.

Лишь

при

операциях,

где

нужно

собрать

отработанный

щелок

виде

возможно более концентрированного раствора

для

регене-

рации

или

использования,

следует

устраивать

процесс

промывки

по

ступенчатому

методу

и в

таких случаях

.целесообраз-

но

использовать двухзонные фильтры. Практически речь

.может

идти

кислородно-щелочной отбелке, горячем,

кислородно-горячем

особенности

холодно-горячем

холодном

облагораживании.

После холодного облагораживания устанавливаются

как"

минимум

два

последовательных

двухзонных

фильтра, чтобы можно было

организовать четыре ступени промывки

по

принципу

противотока.

Для

промывки

на

барабанных фильтрах

исполЬзуют

горя'чую

во-

ду, в том

числе

после холодного

облагораживания

(на

прслед-

целлюлоза.

~ГГ

Беленая!

целлюлоза.

Рис

150

Схема отбельной установки,

работающей

по

технологии

средней

КОМ-

центращш:

/—башня

хлорирования,

2 —

башни щелочения;

—башни

отбелки

диоксидом

хлора;

4 —

промывные

диффузоры,

5 —

сгущающий

диффузор;

—смесители;

—

питателышй

на-

сос;

8 —

паровой

подогреватель

ней

ступени

промывки).

Перед

холодным облагораживанием

обя-

зательно предварительное насыщение целлюлозы крепкий

ще-

лочью, которое производится также

по

ступенчатому принципу

удобнее всего может быть осуществлено

на

двух

последова(тель-

ных

двухзонных фильтрах.

Кроме барабанных фильтров,

для

промывки массы между

сту-

пенями

отбелки

1970-х годах стали использовать

непрерыв-

ные

диффузоры

типа

Камю

р. Эти

диффузоры

настоя-

щее

время применяются

для

промывки небеленой сульфатной

целлюлозы после варки.

Для

промывки

целлюлозы

системах

многоступенчатой

отбелки применяются непрерывные диффузоры

исключительно

открытого типа, работающие

без

повышения

дав-

310