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.

ляющими

внутренность корпуса

на три

части.

Несортированная

масса

под

давлением

от

0,07

до 0,4 МПа

нагнетается

первое

верхнее

отделение

и,

переливаясь через борта направляющей

во-

ронки,

попадает

кольцевое пространство

между

ситом

рото-

ром.

Ротор

выполнен

виде вертикального сплошного стакана,

обращенного

дном вверх.

На

боковой

его

поверхности

по

спирали

расположены

полусферические выступы, вызывающие пульсацию

слоя массы

пространстве

между

ротором

ситом. Тонкое

во-

локно

проходит сквозь отверстия сита диаметром

от 1,2 до 3 мм

попадает

среднюю кольцевую камеру,

откуда

отсортированная

масса отводится через выводной патрубок.

Отходы

опускаются

вниз

выводятся

из

сортировки через нижнюю камеру.

Для об-

легчения

выхода отходов

нижнюю камеру подается разбавитель-

ная

вода

через

внутреннюю

полость

нижней части

ротора.

Ко-

личество отходов регулируется задвижкой

на

отводном патрубке.

Для

вывода тяжелых посторонних загрязнений предусмотрен

пат-

рубок

верхнем

отделении.

Ниже приведена техническая характеристика отечественных

сортировок

типа

СЦН.

Марка сортировки

СЦН-0,4

СЦН-0,9

Суточная производительность,

воздушно-

сухой целлюлозы

30—160

75—300

Площадь

сита,

0,45

0,9

Диаметр

ситового

барабана,

мм

....

380 560

Высота

ситового

барабана,

мм 380 560

Частота вращения ротора,

мин—

Мощность электродвигателя,

кВт . .

1450—1820

1035—1160

55 100

СЦН-2,0

150—600

2,0

800

820—985

250

Обращают

на

себя

внимание широкие

пределы

изменения

про-

изводительности

сортировки

[13,

с.

241].

Это

обусловлено боль-

шой

зависимостью производительности

от

концентрации массы

диаметра отверстий

сит

(табл.

2).

Таблица

Диаметр

отверстий

сит,

мм

Суточная

производительное

1ь

сортировок,

СЦН-0,4

СЦН-0,9

СЦН-2,0

1,4

1,6

1,8

2,0

Концентрация массы

1-2%

30—50

30—60

75-125

100—150

Концентрация

массы

1,5

'2,5%

60-80

80—110

150—200

200—275

150-250

200-300

300—400

450—550

При

использовании

центрисортеров

качестве вторичных сор-

тировок

их

иногда снабжают ситами

со

щелевыми отверстиями

шириной

0,45

мм; это

способствует улучшению эффективности

сортирования,

но

неизбежно

ведет

значительному

снижению

производительности.

Напорные

сортировки

цилиндрическим

ротором могут рабо-

тать

при

концентрации массы

до 3%; они

находят

себе

примене-

ние для

сортирования всех видов целлюлозы,

в том

числе непро-

мытой.

Из

современных

конструкций

вертикальных

сортировок давле-

ния

необходимо упомянуть сортировку типа

юнискрин

(рис. 20). Сортировка имеет

два

сита цилиндрической формы:

на-

Рис 20.

Вертикальная сортировка давления типа юнискрин:

—

корпус,

—

грубое

сито,

—

сортировочное

сито;

—

вход

массы;

—

отвод

по-

сторонних

загрязнении,

б —

выход

отсортированной массы,

7 —

отвод

отходов,

4 —

оо-

гор,

—

клипоременный

привод,

10 —

электродвигатель

ружное

крупными

отверстиями,

служащее

для

задержания

тя-

желых

посторонних загрязнений,

внутреннее сортировочное

от-

верстиями

диаметром

1,8 мм,

задерживающее костру

мелкий

сор. Масса

при

концентрации

около

вводится

под

давлением

0,5 МПа в

корпус сортировки через

тангенциальный

патрубок,

попадает

наружную камеру,

приобретает

спиралеобразное дви-

жение

проходит через

грубое

сито

сортировочную камеру,

где

задерживаются

отходы. Тонкое волокно, прошедшее сквозь отвер-

стия

ситочного

цилиндра,

выводится

из

корпуса через широкий

нижний

отвод.

Для

вывода отходов

посторонних

загрязнений

.42

имеются

отдельные отводные патрубки, расположенные несколько

выше.

Ротор

сортировки,

на

котором закреплен ситочный цилиндр,

волучает

вращение

частотой

480

мин-

через клиноременную

передачу

от

вертикального электродвигателя. Сортировка произ-

водительностью

300—500

целлюлозы

сутки имеет электродви-

гатель мощностью

245

кВт.

Удельный

расход

электроэнергии

со-

ставляет, таким образом,

среднем около

кВт-ч/т

целлюлозы.

На

рис.

показана зависимость производительности сортировки

юнискрин

от

концентрации массы

и от

диаметра отверстий сита.

Противодавление

на

выходе

отсортированной массы нормально

должно составлять

не

менее

0,04

МПа.

500

400

100

Диаметр

отверстий,мм

Рис

21.

Производительность сортировки

типа

юнискрин

зависимости

от

диаметра

отверстий

сита

Все

разновидности закрытых напорных сортировок типа цент-

рискрин,

центрисортер,

юнискрин

могут успешно работать

на

горячей

непромытой

массе

со

щелоком,

частности

суль-

•фатцеллюлозном

производстве,

так как

закрытая конструкция

повышенное давление

внутри

сортировки надежно гарантируют

от

пенообразования

1.4.6.

Сортировки типа

IWC

связи

развитием технологии

переработки

массы высокой

концентрации

(которую

литературе обозначают символом

МС

—•

medium consistency)

недавнее время появились сортировки

М С,

приспособленные

для

сортирования целлюлозной массы

при

концентрации

от 8 до

15%.

На

рис.

показана одна

из

таких

конструкций

[28].

Сортировка типа

МС

представляет собой горизонталь-

ный

цилиндрический кожух, внутри которого установлен ситовой

барабан,

открытый

обоих концов.

качестве ротора использует-

ся

быстро

вращающийся горизонтальный

вал с

насаженными

на

него

четырьмя

острыми винтовыми лопастями.

Масса

концентра-

цией

около

10%

подается винтовым насосом высокой концентра-

ции

через открытый торец

сортировки,

попадает внутрь

ситового

барабана

и за

счет

работы

быстро

вращающихся

лопастей ротора

«флюидизируется»,

т. е.

превращается

равномерную

по

своим

свойствам вязкую жидкость.

таком

состоянии

тонкое

волокно

проходит сквозь

отверстия

сита,

а сор и

костра задерживаются

им,

продвигаются

выходному

концу

ситового

барабана

под-

хватываются

насаженным

на вал

ротора

центробежным

колесом,

выбрасывающим

отходы наружу через

предназначенный

для

этого

патрубок.

Отсортированная

масса

выводится

из

корпуса

сортиров-

ки

через другой, более

широкий

верхний

отвод. Подача разбави-

тельной

воды полностью отсутствует,

весь процесс сортирова-

ния

практически

протекает

при

одинаковой

концентрации.

Рис.

'22.

оризонтальная

сортировка

для

массы

высокой

концентрации

типа

МС:

/—вход

массы;

2 —

выход массы;

3 —

выход

отходов;

4 —

сито;

5 —

ротор

винтовы-

ми

лопастями

Кроме

горизонтальных,

выпущены

практически

применяются

вертикальные сортировки

МС

двух

разновидностей:

верти-

кальным

цилиндрическим

ситом (рис.

23, а) и с

круглым плоским

ситом (рис.

23,

б).

Первая разновидность

по

устройству аналогич-

на

описанной

ранее (см. рис.

22) с той

разницей,

что

корпус

и ро-

тор

расположены вертикально,

а не

горизонтально.

Масса

вводит-

ся в

корпус

снизу,

подхватывается крыльями ротора

и под

дейст-

вием центробежной силы

развивающегося давления проталки-

вается через отверстия сита. Отходы поднимаются вдоль

сита

вверх

выходят

камеру,

которой установлено насосное

колесо,

вы-

брасывающее

их в

трубопровод,

отсортированная масса, про-

шедшая

сито,

выходит

через

боковой широкий штуцер.

сорти-

ровке

плоским

ситом

масса

вводится

также

снизу

через

широкое

отверстие

центре сита выводится

на его

поверхность,

над

которой

на

вертикальном

валу

вращается ротор

лопатками

типа

центробежного

колеса.

Развиваемый напор вместе

давле-

нием

массы

на

входе достаточен

для

того, чтобы

протолкнуть

тон-

кое

.волокно

сквозь отверстия плоского сита. Отходы,

задержан-

ные

ситом, выбрасываются

тем же

колесом

боковой

трубопровод.

Сортировки

типа

МС

могут

применяться

как

сортировки пер-

вой

ступени

обычных

системах

сортирования

или для

сортиро-

вания

горячей массы после

ее

сепарирования

процессе

выдувки.

Подчеркивается [25],

что

ротор сортировок

МС

обеспечивает

до-

е=О

Рис.

23.

Схема устройства вертикальных

сортировок

типа

МС:

цилиндрическим

ситом;

—с

плоским ситом;

;

—

вход массы;

2 —

выход

отсор-

тированной

массы;

3 —

выход

отходов

статочную

флюидизацию

не

только

отсортированной

массы,

но

отходов,

что

облегчает

их

выброс

из

корпуса

сортировки.

Раз-

ность давлений массы

на

входе

выходе

из

сортировки

должна

быть

равна

создаваемому ротором напору

или

быть несколько

больше его. Отверстия

сите могут быть

круглыми

или

щелевид-

ными.

Концентрация массы

при

работе

среднем составляет 10%.

Ниже приведены некоторые данные

работе

сортировок типа

МС

сульфатцеллюлозном

сульфитцеллюлозном производстве [25].

Завод

. .

Тип

сита

Целлюлоза

2 3

Цилиндрическое

Цилиндрическое Плоское

Сульфатная

вы-

Сульфитная

сокого выхода

Назначение сортировки Отделение

не-

Первичное

сор-

Первичное

сор-

провара

тирование

Отверстия

сита:

вид

Круглые

размер,

мм 5

Живое

сечение сита,

14,5

Степень удаления костры,

соринки

более

1 мм

0,99

соринки

от

0,25

до 1 мм

....

0,74

Отношение

концентраций массы

в от-

ходах

поступающей

1,30

Щелевидные

2 2

17,0

Полное

0,93

1,30

Полное

0,96

1,20

По

отзывам

[28],

сортировках

МС

достигается нормальная

эффективность очистки.

Разумеется,

за

счет

того,

что

сортирова-

ние

происходит

при

высокой концентрации массы, достигается зна-

чительная

экономия

удельном расходе электроэнергии

не

только

при

самом сортировании,

но

также

и при

перекачке массы

насо-

сами

Кроме того, после сортирования

отпадает

надобность

сгу-

щении

отсортированной массы. По-видимому, сортировкам типа

МС

предстоит большое будущее.

1.5

УДАЛЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

«ТОЧЕЧНОГО» СОРА

1.5.1.

Фортрапы

центриклинеры

Примерно

начала

1950-х годов всеобщее

признание

завоевал

метод

очистки

целлюлозной массы

от

минеральных

загрязнений

мелкого

«точечного»

сора

вихревых очистителях,

ис-

пользующих действие центробежной силы. Поскольку величина

центробежного ускорения

центробежной силы обратно пропор-

циональна

квадрату радиуса вращения потока,

качестве центро-

бежных

очистителей

используют небольшие

по

размерам

трубы

цилиндрической

или

конической формы. Первыми были центробеж-

ные

очистители, имевшие форму вертикальных цилиндрических

труб небольшого

сечения

—

фортрапы

[11,

с.

519].

Схема фор-

трана

показана

на

рис.

24.

Фортрапы обеспечивают более

или

менее

удовлетворительную очистку целлюлозы

от

тяжелых

мине-

ральных

загрязнений,

но

плохо

удаляют

мелкий «точечный»

сор

не

только органического происхождения (частички коры,

кострин-

ки),

но и

минерального (мелкие песчинки

и т.

п.).

Значительно

эффективнее очищают массу

от

мелких

загрязне-

ний

вихревые очистители конической формы

—

центриклине-

ры;.

Схематически

устройство

центриклинера показано

на

рис.

25.

Центриклинер

представляет собой вертикальную короткую

трубу

Рис.

24.

Схема очистителя типа

фортран'

1—трубопровод

несортированной

массы;

—

вход

млс-

сы;

з —

труба

фортрана;

4, 5 —

перегородки;

б —

сбор-

ник

для

отходов;

—

трубопровод

сортированной

мае

сы; 8 —

подача

воды

или

стакан конической формы

цилин-

дрической верхней головкой,

которой

примыкает подведенный

по

касательному

направлению

патрубок

квадратного

се-

чения

для

подачи массы.

Масса

подается

насосом

при

концентрации около 0,5%

под

давлением

0,3—0,4

МПа

и'

получает

спирально-вихревое направление

движе-

ния

вниз

по

стенкам гидроциклона.

В от-

личие

от

фортрана

центробежная сила

не

остается

постоянной,

возрастает

по

мере опускания потока вниз вдоль

оси

циклона

вследствие уменьшения радиуса

вращения

возрастания окружной ско-

рости.

Если

входа массы

головку

скорость вращения потока составляет

около

5,5

с~

центробежная сила

в 280

раз

превышает силу

тяжести,

то

внизу

конуса

центриклинера скорость враще-

ния

возрастает

до 66

с^

центробеж-

ная

сила становится

60000

раз

больше

силы

тяжести

[12,

с.

647].

Производст-

венный

опыт [18] подтверждает,

что

после трехкратного пропуска сульфитной

целлюлозы через центриклинеры сор-

ность снижается

на 70% и

более.

При

этом

снижение

сорности происходит

за

счет эффективного улав-

ливания

мелкого

точечного

сора.

Отходы

скапливаются внизу

ко-

нуса гидроциклона

оттуда

непрерывно отбираются,

поток

от-

сортированной массы

устремляется

виде

внутренней спирали,

образующейся внутри конуса, вверх

центральному отводному

патрубку.

Давление

на

выходе

отсортированной массы

из

центри-

клинера

поддерживается

на

уровне

15—20

кПа.

На

выходе отхо-

дов

стремятся

поддерживать

разрежение,

чтобы

удалить

воздух,

растворенный

поступившей

массе.

этой целью сборник отхо-

дов

иногда

подсоединяют

вакуумной

системе.

Центриклинеры выпускаются

диаметром головки

от 75 до

300 мм. Чем

больше

диаметр

циклона,

тем

больше

его

производи-

тельность,

но тем

хуже

эффективйость очистки

от

мелких загряз-

нений.

Поэтому

центриклинеры малых размеров применяются

для

тонкой очистки

от

точечного

сора,

центриклинеры большого раз-

Рис.

25.

Схема

вихревого

очи-

стителя

типа

центриклипер:

—

вход

массы;

2 —

выход

очи-

щенной

массы;

я —

выход

отходом

мера (называемые

м а гн а

клинер

ами)

—

-для

очистки массы

от

крупных минеральных загрязнений

перед

тонким

сортировани-

ем

на

сортировках.

При

выборе центриклинеров необходимо учи-

тывать

характер

сора

и род

волокна.

табл.

3, по

данным фирмы

«Бауэр» [15,

с.

237],

приведены основные рекомендации

по

.при-

менению

центриклинеров различных

размеров.

Производитель-

ность единичного аппарата

по

жидкой массе изменяется

преде-

лах от 75

дм

/мин

(для

центриклинера

диаметром

75 мм)

до

3,2

/мин

(для магнаклинера диаметром

305

мм).

При

средней концентрации массы 0,5%

это

составляет

пересчете

на

воздушно-сухую

целлюлозу

от 0,6 до 25

т/сут

[11,

с.

520].

уменьшением сечения входного патрубка

для

массы увели-

чивается тангенциальная начальная

скорость

вращения,

но

сни-

жается производительность

центриклинер_а.

Увеличение диаметра

выходного патрубка

для

отсортированной

массы

при

неизменном

давлении

на

входе несколько увеличивает производительность,

но

при

этом возрастает возможность перехода части неочищенной

массы

отсортированный поток.

Для

уменьшения такой возмож-

ности

выходному патрубку

для

отсортированной массы придают

форму

конуса,

обращенного вниз.

Наибольшее

влияние

на

эффек-

тивность

очистки

оказывает размер сечений отверстия

для

выво-

да

отходов:

чем оно

меньше,

тем

больше

сопротивление

на

выходе

тем

выше вероятность

увлечения

соринок восходящим потоком

отсортированной

массы.

Поэтому

диаметр

отверстия

выбирается

строго

соответствии

размером центриклинера.

Таблица

Тип

(№)

центрикли-

нера

600

601

606—6

606—110

622—12

624

624-20

(магна-

клинер)

Диаметр

циклона,

мм

150

305

508

Производи-

тельность,

ДМ

/МИН

340

414

830

3220

2590—

4160

Диаметр

входа,

мм

102

152

Диаметр

выхода,

мм

102

203

Перепад

давлений,

МПа

0.28

0,28

0,25

0,32

0,35

0,035

Назначение центриклинера

Тонкая

очистка

беле-

ных и

небеленых

цел-

люлоз

после сортиро-

вок

круглыми

отвер-

стиями

сит

То

же, но

отходы

бо-

лее

загрязнены

Для

тонкой очистки

ли-

стиенной

целлюлозы

после сортировок

со

шлицевыми

ситами

То же, но

точечный

сор

удаляетэя

хуже

Тонкая

очистка суль-

фитной целлюлозы

Для

грубой очистки

от

минеральных

примесе-

коры

перед

сортиров-

ками

Отделение

крупных

тяжелых посторонних

загрязнений

перед

сор-

тировками

Корпусы

небольших

центриклинеров

изготавливаются

из

полиэтилена.

Съемная

насадка

для

выпуска

отходов,

как

наиболее

изнашиваемая

деталь,

делается

из

твердой

резины

или

керамики. Корпусы

крупных

цеитриклинеров

магнаклинеров выполняются

из

нержавеющей!

стали.

Концентрация

массы,

при

которой центриклинер работает

доста-

точно

эффективно,

колеблется

пределах

от 0,1 до 1%.

При

низкой

концент-

рации

возрастает удельный расход энергии,

при

высокой

—

ухудшается степень

очистки.

Иногда

выходному патрубку

для

отходов

присоединяют камеру,

которую тангенциально

под

давлением

подают

воду, разбавляющую отходы,

что

способствует

лучшему разделению

отходов

пригодного волокна. Важным

фактором

эффективной

работы

является

постоянство

расхода

полагаемой

массы.

Колебания

нагрузки

вызывают

пульсацию массы

корпусе

гидроцик-

лона

нарушение

гидродинамического

режима

его

работы

[16,

с.

83].

1.5.2.

Центриклинерные установки

радиклоны

Для

обеспечения

более

полного отделения сора

от

нормального

волокна очистку массы

центриклинерах

строят

по

принципу

ступенчатого

сортирования.

Чаще

всего

используются трех-

ступенчатые

системы,

редко

двухступенчатые

(в

случае понижен-

ных

требований

сорности

целлюлозы)

и еще

реже

четырехсту-

пенчатые

(в

случае

особенно высоких норм

по

сорности,

как'пра-

вило, беленых целлюлоз).

При

построении ступенчатых схем

от-

ходы первой ступени направляются

на

вторую

ступень очистки

технологический

лоток,

Исходная

г-

масса

пень

Вода

для

разбавления

•-G

•

Жступень

,г

Т)^

>S"

CfnyntMt

Рис.

26.

Схема трехступенчатой очистки массы

на

вихревых

очист1.1еля.\:

—

цещриклинеры;

насосы;

—

трубопроводы

со

^второй

—

на

третью

и т. д., а

отсортированная масса

послед-

ней

ступени очистки возвращается

на

предпоследнюю ступень

т. д., и

лишь

первой ступени отбирается поток полностью

от-

сортированной

массы.

Типичная

схема

трехступенчатого

сортирования

показана

на

рис.

26. Для

перекачки отходов

одной ступени

на

следующую

применяются насосы, развивающие необходимый

на-

пор,

причем перед поступлением

насос отходы разбавляются

водой. Число центриклинеров

первой ступени всегда наибольшее

во

второй ступени

их

меньше,

третьей

— еще

меньше

Например'

соотношение

числа

центриклинеров

трех ступенях

сортирования