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.
ления.
При
этом
диффузоры размещаются
в
верхней части отбель-
ных
башен
с
восходящим
потоком
массы,
и
масса,
поднимаясь
вверх,
при
проходе через диффузор
не
изменяет
своей
концентра-
ции.
Наиболее
благоприятная
концентрация
массы
для
промывки
в
непрерывных
открытых диффузорах составляет
10—12%.
Это
позволяет
при
оборудовании всех башен, входящих
в
отбельную
установку,
непрерывными
диффузорами осуществить
техноло-
гию
средней
концентрации,
при
которой целлюлоза про-
ходит весь процесс
отбелки
и
промежуточной промывки
при
одной
и
той же
концентрации
массы, например,
10%
(рис. 150). Лишь
в
башне хлорирования надо установить
при
этом дополнительный
диффузор
5 для
предварительного сгущения массы
от 3 до 10%
перед промывным диффузором
4.
Схема открытого
гтромывного
диффузора непрерывного дейст-
вия
рассмотрена
ф>
втором томе «Технологии целлюлозы»
(с.
304).
Фильтрующее
устройство состоит
из
нескольких кольце-
вых
двусторонних
пЬлых
сит,
концентрически
вставленных одно
в
другое. Сита
подвешены
на
поперечном коллекторе,
соединен-
ном
с
поршнем
гидравлического
цилиндра, который медленно
поднимает
сита
вверЯ
на
расстояние
150 мм с
такой
же
скоростью,
с
какой поднимается вверх поток массы. Промывная вода через
коллектор
и
вертикальные сопла подается
в
промежутки между
ситами
и
вытесняет жидкость
из
слоя массы внутрь
сит,
откуда
фильтрат
по
коллектору поступает
к
сливным трубам. Водяной
коллектор
вместе
с
Соплами медленно
вращается
от
центрального
вала,
на
котором закреплены скребки, сбрасывающие промытую
массу
в
приемный карман, откуда
она
поступает
к
смесителю сле-
дующей ступени
промывки
(см. рис. 150). Поршень гидропривода
сит, дойдя
до
верхнего
положения, переключается
на
быстрое
дви-
жение вниз,
и
сита,
быстро
опускаясь, самоочищаются
за
счет тре-
ния
о
слой массы.
kaK
видно, диффузор промывает массу
в ос-
новном
за
счет вытеснения отработанного раствора промывной
водой: расход воды равен количеству вытесненного
из
массы
фильтрата. Большей частью
он
составляет
8—10
м
3
/т
целлюлозы,
что
примерно равно тому количеству отработанного раствора,
ко-
торое сопровождает массу, выходящую
из
башни
при
концентра-
ции
10%.
Опыт зарубежных
предприятии,
применивших
непрерывную промывку
в
диф-
фузорах
в
системе отбелки, однако, показывает,
что при
подобных объемных
соотношениях добиться
достаточно
полной отмывки растворенных
веществ
от
массы
за
одну
ступень промывки
в
диффузоре
не
удается.
В
частности,
при
промывке щелочной
масКы
раствор,
сопровождающий промытую
массу,
всегда
сохраняет
щелочной
ptt
Поэтому непрерывные диффузоры открытого
типа
не
получили широкого
распространения
для
промывки
целлюлозы
в
процессе
отбелки
На
отечественных заводах
они не
нашли
применения
311
Больше
надежд
специалисты связывают
с
использованием
для
промывки
целлюлозы
в
процессе отбелки
пресс-фильтров
и
сдвоенных
ф и л
ь
\
р - п р с с с о в, ус
гронетсэ
которых
было
описано
во
втором томе «Технологии целлюлозы». Пресс-фильтр
представляет
собой вращающийся
от
привода стальной
толсто-
стенный
перфорированный
барабан,
плотно
охваченный
двухсек-
ционной
ванной
серповидного
сечения
[5].
В
первое
отделение
за;.чы
иод
давлением
0,3—0,4
МПа
подается
п
омываемая
масса.
Жидкость
фильтруется
внутрь барабана,
и мл
его
поверхности
образуется
уплотненный
слой
массы,
коюрый
во
втором
отделении
з'анны
промывается
водой, также подаваемой
под
давлением.
По
вы\
ле
из
ванны
промытый слой массы дополнительно
отжимается
!._
оссовым
валом. Простота устройства
облегчает
обслуживание,
а
высокое
давление,
под
которым
происходят
фильтрация
и
про-
мывка,
обеспечивает очень высокую удельную производительность
преос-фильтров,
которая
достигает
25—35
т
воздушно-сухой цел-
люлозы
в
сутки
на 1 м
2
поверхности
барабана.
Пресс-фильтры получили признание
и,
будучи очень компакт-
ными
и
эффективными, начинают вытеснять барабанные фильтры
в
качестве промывных аппаратов
в
отбельных установках,
в
част-
ности
включающих ступень кислородно-щелочной
отбелки.
Для
примера
на
рис.
151
изображена
«короткая»
трехступенчатая
схе-
ма
отбелки
Х/Д—ЩО
2
—Д
на
шведском
заводе
«Норрсундет»
[б!
1
,
где
промывка
целлюлозы после
всех
трех ступеней отбелки
ведется
на
пресс-фильтрах.
Отбелке
подвергается хвойная суль-
фатная
целлюлоза, прошедшая предварительную кислородно-ще-
лочную
делигнификацию
до
числа Каппа
20.
Схема обеспечивает
получение
беленой
целлюлозы
белизной
90% при
минимальной
сорности
(1—2
мг/кг). Кислородно-щелочная
отбелка
ведется
в
промывном
отделе
после
двух
ступеней промывки
целлюлозы
от
черного
щелока
на
пресс-фильтрах.
Из
двух
ступеней промывки
после кислородно-щелочной обработки одна производится
также
на
пресс-фильтрах [67].
Двухбарабанные прессы, называемые также
двухбарабан-
ными
сгустителями [26,
с.
269], применяются
для
сгущения
массы
до
20—40%
без ее
промывки
перед
ступенью
кислородно-
щел
УШОЙ
отбелки, если
она
проводится
пои
высокой концентрации.
За
рубежом
эти
прессы
изготовляются
фирмой
«Сунд»
для
уста-
новок
типа
«Му-Ду-сил».
Устройство
двухбарабанных
сгустите-
лей
отечественного изготовления было описано ранее (см. 1.7.3
в
главе
1).
Из
другого
вспомогательного оборудования отбельных
оiлилов
следует
упомянуть
насосы
для
перекачки
массы средней
и
высокой
концентрадин.
Насосы типа
МС для
массы средней
концентрации
зарубежной
конструкции
описаны
в
главе
1. Для
перекачки
массы
высокой
концентрации
(до
18—20%)
могут
использоваться
насосы
шестеренчатого
типа
(рис 152)
Масса
в
насос
загружается
с
помощью
винтового
питателя
с
отельным
приводом.
Шесте-
д
Рис. 151.
«Короткая»
схема
отбелки
Х/Д—ЩО
2
—Д
на
аьоде
сундет»:
Юрр-
бассейн
небеленой
целлюлозы,
2
—бтшня
хлорирования
)-
башня
ыю
.эоод-
ного
щелочения;
4 —
башня
отбечки
С1О
2
.
J
—
пресс-фильтры
Рис. 152.
Насос
для
перекачки массы высокой концентрации:
/-корпус
2 -
питательный
винтовой
конвейер;
3
-
шестерня;
4
-
Т™,.™™™'
«
—
ВЫХ01
млссы
6-муфта
7
-
редуктор;
8
-
электродвигатели;
9 -
клиноремен-
Д
ныи
привод
10-
подвод
воды
на
уплотнение сальников
313
ренчатые
насосы могут развивать
напор
до 20 м и
подачу
до 500 т
целлю-
дозы
в
сутки. Устройство
массных
бассейнов
в
отбельном
отделе
совершенно такое
же, как в
очистном
отделе
(см. 1.8.1
в
главе
1).
4.2.3. Установки
для
кислородно-щелочной
отбелки
В
первые годы промышленного освоения метода кислородно-
щелочной
отбелки целлюлозы сложились
два
типа
установок
—
типа
«Му-Ду-сил»
и
типа
«Сапоксаль»
[53, 56].
Схема установки
типа
«Му-Ду-сил» фирмы
«Сунд»
показана
на
рис.
153.
Масса обезвоживается
на
пресс-фильтре
1 до
25—30%,
и в
вин-
товом открытом смесителе
2 к
ней
присоединяют
необходимое
ко-
личесто
NaOH
и
добавляют
0,05%
MgCO
3
в
качестве ингибитора.
-_-_-г-_-н—/гт
-
-^УГ_---й^-'
Рис
153.
Схема установки
для
КЩО
типа «Му-Ду-сил» фирмы
«Сунд»:
/
—
пресс
фильтр;
2 —
винтовой
смеситель;
3 —
вертикальный
массопровод;
4 —
питатель-
ный
винтовой
конвейер,
5 —
насос
высокого
давления;
6 —
реактор;
7
—разбиватель;
в
—
HC|J,
i)
HOV-Ut
ublwUIWlw
Аиюл^плл,
V
^f\,a^i\J^r
t
г
сопла;
S —
циркуляционное
устройство;
10 —
насос
314
NaOH+мдсе*
Р)ИС.
154.
Современ'^
$ая
модификация
ус-
тановки
для
КЩО
типа
С}нд:
/—двухбарабанный
пресс,
2
—
винтовой конвейер,
3
—
винтовой
питатель,
4
—
реактор,
5 —
разбн
ватель
массы
с
приво
дом;
6 —
выгрузочное
устройство;
7
—
выгр\з
ка
массы
По
вертикальному массопроводу
3, в
котором поддерживается
постоянный
уровень
для
создания
напора
около
0,1
МПа, масса
спускается
в
закрытый винтовой питатель
4,
куда подаются
пар
и
Кислород.
Питатель подает массу
к
насосу высокого давления
5,
нагнетающему
ее в
горловину реактора
6. В
горловине
на
корот-
ком
вертикальном валу
вращается
разбиватель
7,
превращающий
массу
в
лепестки,
заполняющие реактор
примерно
на три
четверти
его
высоты.
В
парогазовое пространство реактора добавляют
до-
полнительное количество пара
и
кислорода
для
поддержания
за-
данных давления
и
температуры-
Внутри реактора
распущенная
'315
на
лепестки целлюлоза
свободно
спускается
вниз,
подвергаясь
кис-
лородно-щелочной
обработке
за
положенное время.
В
нижней
час-
ти
реактора
масса
разбавляется
оборотной
водой
из
сопел
8
и
перемешивается
циркляционным
устройством
9.
Насос
10
откл-
чииает
обработанную
мяссу
па
промывку.
Реакторы
типа
Сунд
показали тебя достаточно надеж-
ными
в
работе,
но
конструкция
их с
течением
времени
была
усо-
вершенствована.
Рис.
154
показывает устройство установки типа
Сунд
в
современной модификации. Предварительное обезвожива-
ние
массы
до
30—35%
производится
на
двухбарабанном прессе,
после чего масса
с
добавленными
к ней
натриевой щелочью
и ин-
гибитором
поступает
в
винтовой питатель; насос высокого
давле-
_«.
Пар
Рис
155.
Схема
установки
для КЩО
типа
«Сапоксаль»
фирмы
«Камюр»
нкр
отсутствует.
Винтовой
шпатель
создает
плотную
пробку
мас-
сы,
проталкиваемую
непосредственно
в
верхнюю горловину реак-
тора.
Для
облегчения выгрузки массы
из
нижней части реактора
служит специальный
выгружатель
с
гребками, насаженными
на
вертикальный
вал с
приводом.
Перед
выгрузкой масса
разбавляет-
ся
оборотной
водой;
откачка
массы
производится насосом.
Максимальная
производительность установок кислородно-щелоч-
ной
отбелки
типа Сунд
достигла
920—930
т
целлюлозы
в
сутки.
316
Фирма
«Сунд»
использует установки своей конструкции исключи-
тельно
для
предварительной
делигнификации
не-
беленой
целлюлозы, преимущественно сульфатной, причем
в ка-
честве
щелочного реагента используется окисленный белый
щелок.
После
кислородно-щелочной отбелки масса промывается
на
бара-
банных
фильтрах противотоком
в три
ступени,
и
отмытый
белый
щелок вместе
с
растворенными
в нем
органическими веществами
направляется
в
систему регенерации,
а
масса проходит отбелку
в
пять
ступеней
с
хлорированием чаще
всего
смесью хлора
и ди-
оксида хлора.
За
счет кислородно-щелочной обработки
расход
хлора
на
отбелку снижается примерно
вдвое
и на
столько
же
снижается
загрязненность сточных
вод.
Общая схема установки
«Сапоксаль»
типа
Камюр
изо-
бражена
на
рис. 155.
Обезвоженная
на
пресс-фильтре
/ до
25—
30%
масса попадает
в
смеситель низкого давления
2,
куда впус-
кается
пар для
предварительного нагрева.
Щелочь
и
ингибитор
добавляются
к
массе сразу
при
сходе
с
барабана фильтра.
Из
смесителя
масса пересыпается
в
приемный
патрубок насоса высо-
кого давления
3,
который проталкивает массную пробку
через
узкий проход
в
массопроводе,
и она
попадает
в
диффузор
4, на-
ходящийся
под
высоким
давлением.
Распушенная
на
комочки
мас-
са
пересыпается
в
смеситель высокого давления
5,
куда подается
острый
пар и
кислород
из
ресивера
6.
Смеситель непосредственно
присоединен
к
верхней горловине реактора
7,
который представ-
ляет собой вертикальный резервуар, рассчитанный
на
давление
0,7—0,8
МПа,
внутри которого устроены полки
с
отверстиями.
По
центру реактора проходит медленно вращающийся
вал с
при-
водом, расположенным
под
днищем реактора.
На
валу
закрепле-
ны
высокие скребки,
с
помощью которых комочки обрабатываемой
массы,
находящиеся
в
атмосфере кислорода, постепенно пересы-
паются
с
полки
на
полку
и
доходят
до
низа реактора,
где
нахо-
дится зона разбавления массы оборотной водой. Разбавленная
до
концентрации
4—5%
масса выдувается
из
реактора
по
выдувно-
му
трубопроводу
в
выдувной резервуар
8. На
трубопроводе
име-
ются регуляторы
9 для
выпуска массы
в
соответствии
с ее
поступ-
лением
в
реактор
и
степенью
его
заполнения.
Из
выдувного
ре-
зервуара
масса откачивается
на
промывку
на
пресс-фильтр
10.
Устройство
реактора
типа Камюр изображено
на
рис. 156.
Из
рисунка видно,
что
скребки занимают
всю
высоту
этажа
меж-
ду
полками,
а
отверстия
в
полках имеют форму секторообразных
вырезов.
На
Усть-Илимском
заводе
в
1987
г.
пущена
в
эксплуатацию
установка
для
кислородно-щелочной отбелки типа
Камюр,
произ-
водительностью
750
т/сут сульфатной беленой целлюлозы. Назна-
чение
установки
—
обеспечить предварительную делигнификацию
небеленой хвойной целлюлозы перед отбелкой
по
схеме
X—Щ—Г—
Д—Щ—Д
с
целью уменьшения расхода хлора
и
сокращения
при-
317
Вход
массы
X
~"ТОЬ/
Г]
41
! !
ММ
АМ^_
Рис.
156. Реактор
для
К.ЩО
типа
Камюр:
а —
общин вид;
б —
внутренний вид;
1
—
корпус;
2
—
поступление массы;
3 —
рыхлчтель;
4
—
полки,
5
—
скребки;
6
—
вертикальный вал;
7
—
отверстия
в
полках;
8
—
привод
вала;
9 —
подвод
воды;
10 —
выход
массы
Рис.
157.
Реактор
для
КЩО
конструкции
НИИЦмаш:
1
—
рыхлитель;
2
—
поворотный
желоб;
3
—
подвод оборотной воды;
4
—
пропеллерная
ме-
шалка
с
приводом
мерно
на 50%
количества загрязнений
в
сточных водах. Небеле-
ная
целлюлоза поступает
на
отбелку после горячей 4-часовой про-
мывки
в
непрерывном варочном
котле
и
домывки
в
непрерывном
диффузоре.
Для
кислородно-щелочной отбелки используется окис-
ленный
белый щелок.
Затем
масса промывается
на
барабанном
фильтре
и
трех последовательных пресс-фильтрах типа Камюр.
Отмытый
щелок
присоединяется
к
черному щелоку
и
направляет-
ся
вместе
с ним на
регенерацию.
318
Установки
для
кислородно-щелочной отбелки типа
Камюр
рас-
лространены
в
мире несколько
шире,
чем
установки типа
Сунд,
но
это
нельзя
отнести
за
счет
каких-либо
их
преимуществ. Наобо-
рот, конструкция реактора типа Сунд представляется
более
про-
стой
и,
следовательно,
более
надежной
в
эксплуатации,
чем ре-
актора Камюр.
На
Амурском
ЦБК
введена
в
эксплуатацию установка
для
кислородно-щелочного
облагораживания сульфитной вискозной
целлюлозы
"конструкции
НИИЦмаш,
производительностью
400 т
целлюлозы
в
сутки
[26,
с.
318].
Реактор
(рис. 157)
полезным
•объемом
450 м
3
изготовлен
из
титанового
биметалла, рассчитан
на
давление
1 МПа и на
работу
при
концентрации массы
до
.25—30%.
Масса входит
в
реактор
по
центральной
трубе
и
разби-
вается
рыхлителями
на
кусочки,
которые падают
на
полки,
устроенные
в
виде ряда поворотных желобов
(рис. 158).
Желоба
Рис.
158.
Устройство
поворотных
желобов:
t —
желоб;
3 —
подшипник;
3 —
гидропривод;
4 —
приводная
тяга
319
имеют
полукруглое сечение
и
могут поворачиваться
на
180°
во-
круг своей
оси с
помощью рычагов
и
тяги, соединенной
с
уста-
новленным снаружи гидроприводом, общим
для
всех
желобов
одной палки.
Это
устройство должно обеспечивать
перебрасыва-
ние
лепестков целлюлозы
с
полки
на
полку путем периодического
переворачивания
желобов.
В
нижней
зоне реактора происходит
разбавление
массы оборотной водой. Разбавленная масса переме-
шивается
пропеллерной
мешалкой
и
откачивае!ся
насосом. Кис-
лород вводится
в
реактор
через
несколько
штуцеров посредине
его
высоты.
Как
видно,
конструкция реактора НИИЦМаш
го-
раздо сложнее
не
только
по
сравнению
с
реактором
типа Сунд,
но
и по
сравнению
с
реактором
типа Камюр.
Общая
схема
отечественной установки
для
кислородно-
щелочной
отбелки
и
облагораживания массы
в
высокой концент-
рации
показана
на
рис. 159. Небеленая целлюлоза, сгущенная
на
пресс-фильтре
1 до
25—30%,
поступает
в
смеситель
низкого дав-
ления
2, где к ней
примешивают раствор гидроксида натрия,
до-
бавляют
стабилизатор
и
нагревают паром
до
температуры
80—
85°С.
Винтовым
конвейером
3
массу загружают
в
колонку пред-
варительной обработки
4
объемом
125 м
3
, где без
подачи
кисло-
рода
ее
выдерживают
в
течение
45—50
мин.
В
колонку подведен
пар
для
дополнительного
повышения
температуры
до
95—100°С.
Выгруженную
из
колонки
массу
без
изменения концентрации
двумя шестеренчатыми насосами
5
перегружают
в
верхнюю гор-
ловину
реактора
6, где она
разбивается рыхлителем
7 и
попа-
дает
на
поворотные полки.
В
реактор
подводится
пар для
даль-
нейшего
нагрева
до
120—130°С
и
подается
кислород
для
кисло-
родно-щелочного
облагораживания.
Из
нижней части реактора
масса выдувается
в
выдувной
резервуар
8, а
оттуда поступает
на
пресс-фильтр
для
промывки.
На
случай использования
установки
для
кислородно-щелочной отбелки беленой сульфатной
целлюло-
;ы
(т
,гда
тредчарьтсльная
щслоч:кл,
о6,,^5огка
LVJ
м^лс^и-
и
_/KHci)
имеете}
шг.ртель
-члсоког^
да^лс.тя
i\
;:\да
масса
-
:-
дает
непосредственно
из
смесителя, минуя колонку
4.
Опыт
ра-
боты
отечественной
установки
кислородно-щелочной отбелки
на
Амурском
ЦБК
оказался неудачным. Наибольшие трудности
вы-
зывала
эксплуатация
реактора
В
конце
концов
установка
была
отключена
из-за неудовлетворительного качества вискозной
цел-
люлозы, получаемой
после
отбелки,
что
вызывало нарекания
по-
требителей.
Следует заметить,
что вся
работа
на
установке про-
изводилась
с
массой средней концентрации
(не
выше
14—16%),
а
не
высокой,
как
предполагалось
по
проекту.
Зарубежный
опыт
эксплуатации
установок
для
кислород
>
щелочной отбелки
при
высокой
концентрации
массы привел
к
однозначному выводу
о
том,
что эти
установки относительно
дороги
и
оправдывают себя лишь
в тех
случаях, когда
в них
про-
изводится
предварительная
делигнификация
чебе-