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.
27.
Трехступенчатая
установка
вихревых
очистителей:
/
—
очиститель;
2 —
трубопровод неочищенной массы;
3 —
трубопровод очищенной массы;
4 —
трубопровод
отходов;
5 —
поддержи-
вающая рама;
6 —
патрубки
к
очистителям
может быть равно
25:5:1
или
22:6:1
и т. д.
Аппараты каждой
из
ступеней связываются
между
собой
в
общие батареи трубопро-
водами
для
подачи
массы
и
отвода
отходов.
Чаще
всего
применя-
ется рядовое расположение циклонов
в
группе
или
батарее,
как
наиболее экономичное
по
занимаемой производственной площади,
но
встречается
и
круговое расположение.
При
этом сами гидро-
циклоны
могут занимать вертикальное (наиболее обычно)
или го-
ризонтальное
положение.
Для
примера
на
рис.
27
показана отечественная
трехступен-
чатая установка вихревых конических очистителей
(цент-
риклинеров)
типа
УВК-50-02,
составленная
из
стандартных
аппа-
ратов ОК-02, расставленных
в
вертикальном положении
в два
ряда. Установка имеет суточную производительность
50 т по
воз-
душно-сухой
целлюлозе. Габаритные
ее
размеры: длина
6 м,
высо-
та 2,5 м,
ширина
3 м.
Первая ступень включает
20
гидроциклонов,
вторая—6,
третья
—
2, т. е.
соотношение числа аппаратов
по
сту-
пеням
составляет
10:3:1.
Такое соотношение
принято
для
обыч-
ных
видов целлюлозы,
к
которым
не
предъявляется
повышенных
требований
по
сорности.
В
случае,
если такие требования предъ-
являются,
применяют
типовые установки
УВК-01,
также трехсту-
пенчатые,
но с
соотношением числа центриклинеров
по
ступеням
191:4:1.
Ниже приведена техническая характеристика некоторых
цент-
риклинерных
установок отечественного производства
[13,
с. 256 и
258].
Марка
установки
.
. .
УВК-15-01
УВК-90-01
УВК-800-01
УВК-700-02
Суточная производитель-
ность,
т
воздушно-сухой
целлюлозы
15 90 800 700
Количество
центриклине-
ров:
1-й
ступени
...
19
112
992
266
2-й
ступени
. . 4 10 320 76
3
и
ступени
.1
К SO 20
Суммарная мощность
на-
сосов,
кВт
....
39
297
1737
2067
Удельный
расход электроэнергии,
по
этим данным, составляет
в
среднем
60—70
кВт-ч/т
целлюлозы.
Радиклон
(рис.
28)
представляет
собой
центриклинерную
батарею,
скомпонованную
в
одном
цилиндрическом закрытом
корпусе,
причем центри-
клинеры
внутри
этого
корпуса
расположены радиально
в
горизонтальном
по-
ложении.
Масса
при
концентрации около 0,5%
под
давлением
0,2 МПа
посту-
пает
в
радиклон
снизу
через
центральный
патрубок
и
распределяется
в
коль-
цевом
пространстве,
отгороженном вертикальными кольцевыми
стенками,
в ко-
торое
выведены
входные
устья
горизонтально
лежащих
центриклинеров. Каж-
дый
центриклинер
снабжен
двумя
тангенциально
присоединенными
и
его
го-
52
Рис.
28.
Устройство
радиклона:
1
—
вход
неочищенной массы;
2 —
выпуск
от-
ходов;
3 —
выход
очищенной массы
ловке
входными патрубками. Отсортиро-
ванная
масса
из
центральных выходных
патрубков
центриклинеров
выводится
в
общий кольцевой
канал,
расположенный
по
периферии
кожуха
радиклона.
Отходы
из
всех центриклинеров, выходящие
из их
конических
насадок, попадают
в
сборную
центральную
камеру,
разбавляются
водой
и
выводятся
из
радиклона через общий
нижний
патрубок. Давление
на
выходе
очищенной массы
поддерживается
на
уров-
не
0,1
МПа. Производительность одного
центриклинера
в
радиклоне типа Р-40
со-
ставляет
40
дм
3
/мин,
типа
Р-100
и
С-100—
100
дм
3
/мин.
В
одном радиклоне типа Р-40
устанавливают
от 150 до 250
центрикли-
неров,
что
дает
общую
производительность
от
6 до 10
м
3
/мин.
В
радиклонах типа
Р-100
— от 100 до 300
центриклинеров
(производительность
от 10 до 30
м
3
/мин),
С-100
— от 50 до 450
центриклинеров
(производительность
от 5 до 45
м
3
/мин).
Очистку
массы
в
радиклонах,
как
пра-
вило,
ведут
в три
ступени.
На
первой
ступени
устанавливается один радиклон,
а
вторая
и
третья
ступени
совмещаются
в
другом радиклоне, разделенном допол-
нительной
горизонтальной перегородкой
на
две
части.
При
одинаковой производитель-
ности
для
радиклонов требуется примерно
в
5—6
раз
меньше площади,
чем для
обычных
центриклинеров
при
рядовой
вер-
тикальной установке.
К
числу недостатков приходится отнести невозможность
визуального наблюдения
за
процессом работы
и
затруднения
при
ремонте,
так как
радиклон
представляет
собой
полностью
закрытую
конструкцию.
Для
облегчения ремонта предусмотрена возможность подъема
кожуха
при
помощи
гидравлического устройства,
а для
кратковременного контроля можно снимать
верхнюю
крышку. Радиклоны мраки Р-40 применяются
для
очистки
беленой
целлюлозы, марки
Р-250
— для
очистки небеленой целлюлозы.
53-
16.
ОБЕССМОЛИВАНИЕ
И
ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ
ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
1.6.1.
Типы
смолоотделителей
и
фракционаторов
При
производстве
целлюлозы
для
химической переработки,
в
особенности сульфитной,
практически
необходимой
дополнитель-
ной
операцией, которую приходится выполнять
в
очистном
отделе,
является
отделение мелкого,
так
называемого
нулевого
во-
локна,
содержащего значительное количество смолы
и
золы
и
ухудшающего многие химические показатели целлюлозы. Уда-
ление
из
массы мелочи
требует
значительного разведения
массы
—
примерно
до 1
:250
и
выше,
т. е. до
концентрации 0,4%
и
ниже.
Современными конструкциями смолоотделителей
и
фракциона-
торов
волокна
являются
аппараты типа
Аттис,
Валвик
и
отечест-
венный
ОВ-06.
Рис.
29
Отделитель
мелочи
типа
ОВ-06:
/
—
корпус,
2 —
перегородки;
3 —
рама
с
сетками;
4 —
сопло;
5
—
патрубок;
6 —
распределительный
коллектор:
7 —
выход
одержанного
волокна;
8 —
выход
освет-
ленного
фильтрата
Фильтр
типа
Аттис
представляет
собой
сетчатый
бара-
бан, открытый
с
одного конца
и
насаженный консольно
на
вал,
вращающийся
с
частотой
20—25
мин-
1
.
Поступающая
масса
при
концентрации
0,8—1,2%
подводится тангенциально
со
стороны
за-
крытого
торца
внутрь
барабана
и
направляется
на
сетку
с
внут-
ренней
стороны.
Мелочь
с
избытком воды проходит сквозь сетку
и
попадает
в
ванну фильтра,
а
длинное волокно
при
концентрации
2—2,5%
выходит
из
барабана
с
открытого конца.
Диаметр
отвер-
стий
сита составляет
от
0,02
до 0,5 мм.
Фильтрующая способность
сетки
близка
к 100
м
3
/(м
2
-ч).
фильтр
типа Аттис
с
барабаном
диаметром
1 м и
длиной
1 м
имеет производительность около
25 т
целлюлозы
в
сутки
и
требует
электродвигатель
мощностью
1,1
кВт.
54
Снижение
смолистости
при
фракционировании
сульфитной целлю-
лозы
составляет
примерно
50% при
потерях
мелкого
волокна
около
2%.
Фракционатор
типа
Валвик
и
выпускаемый
по его об-
разцу отечественный
фракционатор
марки
ОВ-06
(рис.
29)
могут
быть использованы
не
только
для
удаления
из
массы смолы
и
мел-
кого волокна,
но и для
разделения массы
на
фракции
по
длине
волокна. Фракционатор [15,
с.
242] представляет собой
по-
лый
металлический
ящик сечением
2,6X2,6
м и
высотой
2,2 м,
внут-
ренность
которого
разделена
горизонтальной перегородкой
на два
отделения
по
высоте.
В
каждом
из
отделений
имеются
две
верти-
кальные сетчатые рамы, делящие
его
внутренность
на три
камеры.
На
рамы натянуты двойные нейлоновые сетки, состоящие
из
более
грубой
(№
80)
подкладочной
и
более тонкой
(№
120) фильтрую-
щей
сеток. Исходная масса
при
концентрации
0,7—1%
подается
на
сетки струями
из
четырех сопел
под
давлением
0,06—0,1
МП
а.
Под
ударным действием струй
мелкое
волокно фильтруется сквозь
сетки
и
проходит
в
среднее
отделение фракционатора, откуда
оно
удаляется через
патрубки,
соединенные
с
барометрическими труба-
ми
высотой
5—6
м,
создающими вакуум
от 1 до 3
кПа. Длинно-
волокнистая
фракция, задержанная
на
сетках,
остается
в
боковых
камерах
и при
концентрации
1,2—1,6%
из них
отбирается. Коли-
чество отделяемой мелкой фракции
при
обессмоливании хвойной
целлюлозы может составлять
от 1 до
9%.
Ниже
приведена техническая характеристика фракционаторов
типа Валвик
и
ОВ-06
[14,
с.
56].
Фракционатор
Типа
Валвик
Марки
ОВ-06
Количество жидкой массы, подаваемой через соп-
ла,
м
3
/мин
6,7
6,5—9,0
Концентрация
поступающей массы,
%
....
0,6—0,8
0,7—1,0
Давление
в
соплах,
кПа
50—60
60—100
Вакуум
в
барометрической
трубе,
кПа . . .
0,1—3,0
0,1—3,0™
При
обессмоливании мягкой целлюлозы концентрацию массы
рекомендуется
держать
более
низкой,
чем при
фракционировании
жесткой целлюлозы.
В
последнем
случае
желательной можно
счи-
тать
концентрацию порядка
1
—1,2%,
что
обеспечивает максималь-
ную
эффективность
обессмоливания
при
относительно
небольших
потерях мелкого волокна.
В
среднем
для
сульфитной целлюлозы
достигается обессмоливание
на
40—50%
при
потерях мелочи
2,5—
3,5%. Сетки меняют
1—2
раза
в
неделю
для
промывки
от
смолы.
1.6.2.
Схемы
фракционирования
и
использование
мелкого
волокна
В
большинстве случаев однократный пропуск массы через смо-
лоотделители
и
фракционаторы
не
дает
достаточно
существенного*
снижения
общей
и
в
особенности вредной смолистости целлюлозы,
55.
Рис.
30.
Схема фракционирования волокна:
а, 6 — иа
фильтрах типа
Аттис;
в — на
смолоотделителе
типа
Валвнк
поэтому
отделение мелкого волокна чаще всего производят
по
ступенчатым
схемам
— по
тому
же
принципу,
как
очистку
на
центриклинерах
или
тонкое сортирование.
Для
примера
на
рис.
30
показаны
две
схемы трехступенчатого
фракционирования
волокна
на
фильтрах типа Аттис (рис.
30, а, б)
и
схема одноступенчатого фракционирования
на
смолоотделителе
типа
Валвик (рис.
30,
в).
Ниже приведены показатели, достигае-
мые при
трехступенчатом фракционировании
на
фильтрах
Аттис.
Схема
:
Суточная
производительность
потока,
т
воздушно-сухой целлюлозы
Число
ступеней обессмоливания
Число фильтров
на
каждой
ступени
Концентрация массы,
%:
несортированной
сортированной
Потери
мелкого волокна,
%:
после
1-й
ступени
после
2-й
ступени
после
3-й
ступени
. . .
Степень
обессмоливаиия
целлюлозы,
%:
после
1-й
ступени
после
2-й
ступени
поело
3-й
ступени
....
а
100
3
1
1,6
5,0
1,3
2,4
3,2
21
39
5'1
6
100
3
3
0,6
2,5
1,К
3,2
4,3
28
50
62
56
Как
можно видеть, степень
обессмоливания
целлюлозы после
трехступенчатого
отбора
мелкого
волокна
возрастает
примерно
вдвое
по
сравнению
с
одноступенчатым,
но
потери мелкого волок-
на
при
этом
увеличиваются
более
чем в 2
раза.
А'ппараты
типа Валвик
следует
считать
более
эффективными,
чем
фильтры типа Аттис.
Поэтому
при
применении
смолоотделите-
лей
типа Валвик
в
ряде
случаев удовлетворяются одноступенчатой
схемой обессмоливания (рис.
30,
в).
Существенным вопросом
при
практическом осуществлении про-
цесса
механического обессмоливания является
утилизация
мелкого
волокна,
отбираемого
на
фракционаторах
в
виде
сильно разведенной суспензии
и
обладающего высокой общей
и
вредной смолистостью [10,
с.
31].
В то же
время спуск больших
количеств
загрязненных
мелким волокном
и
смолой сточных
вод
в
канализсцию
по
экологическим
соображениям
исключается.
Для
очистки
вод от
фракцнонаюров
применимы
методы
флотации
[20]
или
ультрафильтрации,
после
чего
осветленную
воду можно
верну
,
ч
и
в
производственный кругооборот.
Но
наиболее целесообразно очи-
щать
ее
путем фильтрации сквозь слой длинноволокнистой массы
на
фильтрах
типа
Вако
или
дисковых
(см.
далее
1.9.3).
В
качестве длинноволокнистого подслоя используют низкосортную
бумажную
или
картонную массу, предназначенную
для
выработки
оберточных
и
упаковочных видов продукции. Уловленная
при
этом
из
сточной воды смола частично выполняет роль канифольного
клея
при
проклейке. Конечно,
эти
мероприятия можно осуществ-
лять лишь
в
разумных пределах,
ибо
среди смолистых веществ,
содержащихся
в
мелком волокне, находится вредная смола.
Для
того,
чтобы обезвредить вредное влияние смолы, собранный
на
ло-
вушках скоп иногда подвергают химической
обработке
щелочью
или
азотной
кислотой, прежде
чем
присоединить
его к
бумажной
массе.
По
неко-
торым
данным [14,
с.
56J,
содержание смолы
при
этом снижается
более
чем
на
90%.
1.6.3.
Обессмоливание
целлюлозы
с
помощью
фротапульперов
В
1980
г. на
шведском
заводе
«Думшье»
для
уменьшения
со-
держания
смолы
в
сульфитной
целлюлозе,
предназначенной
для
химической переработки,
был
использован
метод
пропускания мас-
сы
через
фротапульперы.
Фротапульпер представляет собой
размалывающий аппарат (рис. 31), через который масса проходит
при
высокой концентрации
(25—30%)
и
одновременно подвергается
щелочной
обработке [22]. Рабочая
его
часть состоит
из
двух
па-
раллельных валов, вращающихся
в
горизонтальном
кожухе
на-
встречу друг другу (рис. 32). Питательная секция валов пред-
ставляет собой сдвоенные винты, подающие массу
в
протирочную
секцию,
где шаг
винтов значительно меньше
и на
витках винтов
57
Рис.
31.
Фротапульпер.
—
впуск массы,
2 —
питательные
витки
валов;
3 —
протирочные
вит
кн
валов,
4
—
выгрузочные
витки.
S
—
выход
массы;
6 —
электродви-
гатель
Рис.
32.
Устройство
рабочих
валов
фротапульпера:
/
—
загрузочный люк;
2 —
рабочие
валы;
Я—
питательные
витки
па
лов;
4 —
протирочные
витки,
"»
—
выгрузочные витки
закреплены
пальцеобразные
выступы.
Благодаря
этому
возникают
значительные механические усилия,
под
действием которых проис-
ходит размол массы
и
протирка поверхности волокон, способст-
вующая коагуляции смоляных частиц,
что
облегчает
их
удаление
при
последующей щелочной обработке
и
промывке. Фротапульпер
называют
также винтовым
дефибратором.
На
некоторых
скандинавских
предприятиях
его
используют
для
размола сучков
и
отходов
сортировок (см.
1.9.1).
На
заводе
«Думшье»
производи-
тельностью
750 т
вискозной сульфитной
целлюлозы
в
сутки уста-
новлены
три
параллельно работающих фротапульпера
для
обес-
смоливания
небеленой отсортированной целлюлозы.
При
содержа-
нии
смолы
в
исходной целлюлозе 1,84% смолистость после пропус-
ка
массы через
фротапульперы
и
последующего щелочения сни-
жается
до
0,25%
при
расходе
электроэнергии
не
более
40
кВт
-ч/т.
После фротапульперов
масса
направляется непосредственно
в
баш-
ню
щелочения, являющуюся первой ступенью
отбелки,
где
выдер-
живается
2 ч
при
температуре
65° С.
Варка целлюлозы
из
еловой
древесины
ведется
на
этом
заводе
по
двухступенчатому способу,
щ
л
котором
для
первой ступени применяют нейтрально-сульфит-
ный
варочный щелок,
а для
второй
—
сульфитную кислоту нор-
мального
состава.
Отбелка
производится
по
схеме
щелочение—•
хлорирование
—
гипохлоритная
отбелка
—
добелка
диоксидом хло-
ра.
Удельный
расход
щелочи
на
щелочение
целлюлозы
после
фро-
тапульперов
составляет
7—8
кг
NaOH
на 1 т
целлюлозы. Отрабо-
танный
щелок после
промывки
присоединяется
к
сульфитному
ще-
58
локу,
который направляется
на
регенерацию натриевого основания
по
методу
«Стура
Коппарберг»
(см.
первый
том
«Технологии
цел-
люлозы»,
параграф
8.7.2).
Таким
образом,
смола, извлеченная
из
волокна
при
обработке
на
фротапульперах,
в
конечном
счете
сжи-
гается
вместе
со
щелоками.
1.7.
СГУЩЕНИЕ
ЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ МАССЫ
1.7.1.
Сгустители
Операции тонкого сортирования, очистки массы
на
вихревых
очистителях
и
обессмоливания целлюлозы производятся
при
зна-
чительном разбавлении целлюлозной массы водой. Перед переда-
чей
в
отбельный
отдел,
на
бумажную фабрику
или в
сушильный
отдел
избыток воды
из
очищенной целлюлозной массы должен
быть удален. Концентрация сгущенной массы зависит
от
условий
ее
дальнейшей переработки
и
может
колебаться
примерно
от 3 до
12% и
выше.
Простейшим
аппаратом
для
удаления избытка воды
из
разбав-
ленной
целлюлозной массы является
сгуститель,
представляю-
щий
собой
сетчатый
барабан,
погруженный
в
ванну, куда подает-
ся
сгущаемая масса.
За
счет разности уровней жидкости
в
ванне
и
внутри барабана, откуда отбирается отфильтрованная
вода,
возникает статический напор,
под
действием которого
и
происхо-
дит
фильтрация воды сквозь сетку. Различают
две
основные
раз-
новидности
сгустителей:
бесшаберные,
используемые
для
сгущения
целлюлозы
до
концентрации
3—4%,
и
шаберные,
которые могут
обеспечить
обезвоживание
до
7—9%.
Типовой
бесшаберный
сгуститель
марки СЦБ-04
с
барабаном диаметром
1,5м
и
дли-
ной
3 м
обеспечивает производительность
от 40 до 55 т
воздушно-
сухой
целлюлозы
в
сутки,
что при
сгущении массы
от 0,3 до 3%
соответствует
фильтрационной способности
от 30 до 40
м
3
/ч
воды
на
1
м
2
поверхности сетки.
Производительность
сгустителя зависит
от
окружной скорости
вращения барабана:
с
увеличением скорости
до
некоторой опти-
мальной величины
производительность
растет,
но
одновременно
падает степень сгущения.
Частота
вращения
сгустителя
СЦБ-04
составляет
от 8 до 14
мин-
1
,
что
отвечает
окружной скорости
40—
65
м/мин.
Оптимальной
считается скорость
60—70
м/мин,
обеспе-
чивающая возможность сгущения целлюлозной массы
до
3—4%.
Фильтрационная
способность сетки практически
не
зависит
от
концентрации
массы, поэтому производительность сгустителя
по
волокну примерно прямо пропорциональна концентрации.
Шаберные
сгустители
строятся производительностью
от
20 до 120 т
целлюлозы
в
сутки.
Шаберный
сгуститель
(рис.33)
отличается
от
обычного сгустителя наличием прижимного шабер-
ного
вала, покрытого мягкой
резиной
и
служащего
для
дополни-
тельного отжима воды
из
слоя сгущенной массы. Концы шаберного
59
ю
Желоб
о5оротнои
воды
Рис.
33.
Шаберный
сгуститель типа
CLLfc
/—цилиндр;
2
—
ванна;
3
—
шаберный
пал;
4
—
шабер;
5
—
прижимный
механизм,
6 -
ШИ1
перелива;
7 —
успокоительный щит;
8 —
спрыск;
9
—
наклонный
щит;
10 —
колпак
: I
г
60