ВНИИБ - Технология целлюлозно-бумажного производства. Справочные материалы. В 3-х томах. Том 1. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

372

Нейтрально-сульфитные (НСАХ)

щел

очно-сульфитные

(ЩСАХ)

варки

целлюлозы

добавкой антрахинона [22]

Зависимость эффективности НСАХ

от

расхода

химикатов представлена

табл.

4.83.

Влияние

расхода

химикатов

на

результаты

НСАХ

Таблица

4.83

Расход

химикатов

ед.

NaOH,

% от

массы

абс. сухой древесины

SO,

20,1

18,0

21,6

20,4

18,0

21.6

20,4

18,0

21,6

CO,

3,6

6,0

2.4

3,6

6,0

2,4

3,6

6,0

2.4

Общая

концентра-

ция

щелочи

в ед.

NaOH,

% от

массы

древесины

Щелочное

отношение

0,85

0,75

0,90

0,85

0,75

0,90

0,85

0,75

0,90

Общий

выход,

58,5

59,1

59,6

58,7

60,4

59,7

61,0

61,7

62,6

Непро-

вар,

1,0

1,4

4,1

1,5

4,0

4,8

2,9

5,8

13,1

Степень

делигнификации,

число

Каппа

37,1

41,4

45,9

42,0

46,9

48,2

48,1

51,0

68,9

Примечание.

Постоянные условия

при

НСАХ-варке древесины березы: скорость повышения температу-

ры 1

°С/мин;

максимальная

температура

175

°С;

время варки

при

максимальной темпера-

туре

240

мин;

количество

антрахинона

0,1%;

гидромодуль 4,5.

Варочные

растворы,

содержащие

NaOH.

остаются

сильно щелочными

на

протяжении

всей варки

конечный

рН их

около

13. Ес-

ли

растворах

вместо

Na2COi

содержится

NaOH,

то рН

щелока поддерживается

в те-

чение всей варки

интервале

9...

10. При

варке

Na?CO

выполняет роль

буфера,

а не

активного химиката.

На

рис. 4.47 показано

влияние

содержа-

ния

антрахинона

на

степень делигнифика-

ции

при

НСАХ-варках.

Наиболее важными факторами, влияю-

щими

на

результаты НСАХ-варки, являются

общая концентрация щелочи

щелочное

отношение, определяемое

как

отношение

(Na

SO-}).

Оптимальное

щелочное отношение

для

варки древесины

сосны

0,8...0,85;

березы

0,83;

ели -

0,8...0,83.

0,02

0,1 0,2 0,5

Содержание

антрахинона,

Рис. 4.47,

Влияние

содержания

антрахинона

на

степень

де-

лигнификации

при

НСАХ-варках

древесины

ели

(варки

прово-

дили

при

температуре

165

°С,

время

варки

420

мин);

1 - об-

щая

щелочность

19,4%

в ед.

NaOH,

щелочное

отношение

0,80;

-общая

щелочность

21,9

щелочное

отношение

0,94

Ниже приведены сравнительные условия НСАХ-варки

сульфатной:

НСАХ-варка

Время

при

максимальной температуре,

мин

180...260

Температура,

°С

165...

175

Общая щелочность

в ед.

NaOH,

18,5...20,0

Расход

химикатов,

% от

массы абс.

сухой

древесины:

-Na

22...24

-NaOH

-Na

COi

3,5...4,0

-Na,S

Сульфатная варка

100...120

370

19...22

13...15

6...7

Производство

целлюлозы

сульфитными

способами

373

рН

варки:

начальный

11,3...

12,0

-конечный

9,2...9,6

Щелочное отношение

0,80...0,85

Сульфидность щелока,

% - 30

Выход,

50...80

48...50

Таким

образом,

расход

химикатов, температура

продолжительность НСАХ-варки выше,

чем

сульфат-

ной,

но эти

недостатки

компенсируются

более

высоким выходом целлюлозы.

таблице

4.84

приведены сравнительные данные, характеризующие скорость процессов

делигнификации

нейтрально-

щелочно-сульфитных

сульфатной варок

(расход

антрахинона

во

всех

случаях

0,1%).

Таблица

4.84

Зависимость

скорости

делигнификации

от

способа

варки

Показатели

Степень

делигнификации,

ед.

Каппа

Время варки

при 175

°С,

мин

Общее

время варки,

мин

Относительная

скорость

варки

Общий

выход,

Содержание непровара,

Белизна небеленой целлюлозы

по

ИСО,

Способы

варки

НСАХ

280

320

0,44

ЩСАХ

160

250

0,56

сульфатная

без

добавки

140

1,0

антрахиноном

-1-1

123

Ы4

49,5

табл.

4.85

приведены данные, характеризующие результаты размола

различных

видов целлюлозы

мельнице

Валлей. Нагрузки

на

ножи

при

размоле целлюлозы НСАХ-варки

6,9 кг,

ЩСАХ-варки

сульфатной

-5,5

кг.

Таблица

4.85

Влияние размола

различных

видов целлюлозы

мельнице

Валлей

на

основные

показатели.

Время

размола,

мин

Степень

помола,

°ШР

Плот-

ность,

кг/м

Индекс

сопротивления

раздиранию,

м Н •

м"/г

Индекс

прочности

при

растяже-

нии,

Н м/г

Растяже-

ние при

разрыве,

Коэффи-

циент све-

торассея-

->,

ния,

м /кг

Коэффици-

ент

вето-

поглоще-

ния,

/кг

Непроз-

рачность,

Целлюлоза

- с у

я с

антрахиноном

Н,5

12,0

12,5

14,5

33,0

368

418

453

532

653

14,2

13,1

11,4

9,5

7,9

45,9

59,2

73,7

94,4

107,3

3,2

3,4

3,5

4,1

3,9

27,7

26,0

24,5

21,0

14,7

5,86

5,75

5,84

5,68

5,37

94,5

92,1

88,9

83.7

Целлюлоза

щелочно-сульфитная

антрахиноном

10,5

11,5

12,5

13,5

15,5

449

474

508

549

595

14,8

12,2

10,8

9,4

8,8

39,7

56,8

70,6

82,4

98,0

4,6

4,2

4,3

20,7

18,7

16,7

17,5

16,8

17,8

16,1

14,6

16,7

17,7

98,6

96,9

95,5

96,4

96,5

374

Нейтрально-сульфитные

(НСАХ)

щелочно-сульфитные

(1ДСАХ)

варки целлюлозы

добавкой

антрахинона

[22]

Окончание

табл.

4 85

Время

размола,

мин

Степень

помола,

°ШР

Плот-

ность,

кг/м

Индекс

сопротивления

раздиранию,

мН • м /г

Индекс

прочности

при

растяже-

нии,

Н м/г

Растяже-

ние при

разрыве,

Коэффи-

циент

све-

торассея-

ния,

М"/КГ

Коэффици-

ент

свето-

поглоще-

ния, м~/кг

Непроз-

рачность,

Сульфатная

целлюлоза

13,0

12,5

14,5

17,0

32,0

58,0

505

499

558

606

658

698

19,8

17,8

14,1

12,6

10,7

10,1

43,3

51,1

73,2

93,9

103,6

112,0

4,5

4,1

4,0

4,1

4,3

4,4

29,0

27,6

24,8

21,5

17,9

15,5

11,8

11,2

10,6

10,4

10,0

98,0

96,2

95,7

93,4

93,0

91,4

Целлюлоза

НСАХ-варки

после

кислородно-щелочной

обработки

15,0

"•

Ь,5

17,0

25,5

40,0

523

578

640

677

698

12,4

10,4

9,0

8,3

/,5

57,1

76,7

94,6

105,0

112,0

3,9

4,1

4,2

4,3

4,0

23,4

21,9

18,2

15,8

14,8

4,48

4,85

4,66

4,61

4,78

91,0

88,8

85,1

83,1

82,9

Производство целлюлозы сульфитными способами

375

4.13.

ОТБОР

ЩЕЛОКА

ПРОМЫВКА

МАССЫ

Щелок отбирается

из

варочного котла (при опорожнении

его

вымывкой)

и из

сцежи (при выдувке). При-

меняют

также последовательный отбор щелока

из

котла

и из

сцежи.

Наиболее эффективным

из

применяемых

настоящее

время

способов

отбора

щелока является отделение

щелока

от

целлюлозы

на

вакуум-фильтрах

применением

ступенчатой промывки массы.

этом случае масса

выпускается

из

котла вместе

со

щелоком

мешальным

бассейн

затем подается насосом

на два или

более

двухзонных

вакуум-фильтра, работающих последовательно.

При

этом обеспечивается максимальный

отбор

щелоков

при

наименьшем

их

разбавлении водой.

Количество

отбираемого

щелока.

зависимости

от

различных условий

на

практике объем отбираемого

на

использование щелока колеблется

пределах

от 7,5 до

1 1

на

целлюлозы

при

содержании

сухого

ве-

щества

от 80 до

1 1

г/л

(для

ЦВВ - 40

г/л).

Количество Сахаров (общих РВ), содержащихся

щелоках, используемых

для

переработки,

достигает

230.

..235

кг/т воздушно-сухой целлюлозы

марки

Ж-3

при

концентрации

РВ в

щелоке

2,4.

..2,

Количество

сбраживаемых

РВ

составляет

66...

% от

общих

РВ.

Выход спирта

достигает

82 л на

воздушно-сухой

целлюлозы.

Щелок

варочном котле

по

окончании варки распределяется следующим образом

(в м /т

воздушно-сухой

целлюлозы):

Остается

котле после варки

зависимости

от

степени уплотнения щепы

котле, выхода целлюлозы

из

древесины

способа варки (глухим

или

острым паром)

................................................

5...

Удаляется

из

массы путем свободного стекания

......................................................

1...2

Остается

массе после свободного стекания

............................................................

..6

втом

числе находится

полости клеток

....................................................................

1,5...

1,8

клеточных

стенках

................................................ .

....................................................

0,3...

0,5

промежутках между щепочками,

пучками

отдельными волокнами

.................

3,5...

4,0

повышением жесткости целлюлозы ускоряется стекание щелока,

но

увеличивается количество щелока,

удерживаемого волокнами.

Дня

характеристики различных методов отбора щелоков

промывки

целлюлозы удобно пользоваться

следующими тремя показателями (выраженными

в % или

долях

единицы):

степень

отбора

или

степень использования

т|,

выражаемая отношением количества органических

веществ (или

сухого

остатка)

отобранном щелоке

соответствующему

их

количеству

исходном

щелоке

(£„„)

(4.49)

л-ис\

относительная

концентрация/

равная отношению концентраций органических веществ (или

сухого

остатка)

отобранном

(с

от

б)

исходном щелоке

(с

исх

)

(4.50)

обратная величина

степень разбавления

К;

относительный

объем

т,

выражаемый отношением объемов отобранного

исходного

HCX

щелоков:

к.

(4.51)

Поскольку

£>

отб

•

отб

CHCX

•

У„п,

очевидно,

что ц = т

-f.

некоторых случаях пользуются

термином

степень

(фактор) разбавления

для

обозначения разности между объемом отобранного щелока

объемом

исходного щелока

на I т

целлюлозы.

Примеры

применяемых

схем

отбора

щелоков

промывки сульфитной целлюлозы приведены

на

рис.

4.48,

4.49

[2,

23].

376

Отбор

щелока

промывка массы

Пар

50_?

wcr

использование

рячая^

вода

Холодная

)

вода

-Оц.

-N0

/7ор

50^

но

использование

•

Холодная вода

Горячая вода

крепкий

щелок

---

^оротный

щелок

2-й

оборотный

щелок

Рис.

4.48.

Схема ступенчатой

промывки

отбора

щелоков:

а - при

вымывке,

б - при

выдувке;

1 -

варочный

котел,

—

сцежа;

3 - бак

крепкого используемого щелока;

4 - бак

первого оборотного

щелока;

5 - бак

второго оборотного

щелока,

6 -

откачка щелока

на

переработку;

7 -

отгонная колонка

Пары

на

конденсацию

Горячая

вода

Рис.

4.49.

Схема отбора

щелоков

промывки

сульфитной целлюлозы

на

двухзонных

фильтрах давления:

вымывной резервуар;

-разбавительным

бак;

3 -

сучколовители,

4-фильтры

давления;

5 -

воздуходувки,

баки

для

фильтратов;

7 -

бак

для

используемого щелока;

8 -

осевые

массные

насосы

табл.

4.86

приведены количественные

качественные

показатели

щелоков,

образующихся

при

получении

различных видов целлюлозы. Оценка различных вариантов схем отбора щелоков представлена

табл.

4.87.

Таблица

4.86

Количество

качество щелока,

получаемого

при

варке

целлюлозы

Показатели

Количество щелока

при

варке целлюлозы,

/T:

еловой

пихтовой

Ма

ЦВВ

6,9

7,6

Ж-1

7,9

9,0

рки

целлюлозы

Ж-3

8,1

9,5

Ж-5

8,4

9,7

вискозная

8,8

10,2

Производство

целлюлозы

сульфитными

способами

377

Окончание

табч

4 86

Показатели

Содержание органических веществ

щелоке

при

варке целлюлозы, кг/м

еловой

пихтовой

Ма

цвв

Ж-1

рки

целлюлозы

Ж-3

103

Ж-5

107

вискозная

111

Таблица

4.87

Влияние

величины

относительного объема

па

степень отбора щелоков

Коэффициенты

отбора

при

промывке

котле водой

пр

(общий

Степень

отбора

т|

Относительная концентрация

пр

(общий

Степень

отбора

т|

Относительная концентрация

Под

парогазовым давлением отобрано

щелока,

от

40 до 70

от

70 до 90

от 90 до

1 1

относительном

объеме

0,8

объем

используемого

щелока

208 м )

0,62

0,78

0,67

0,85

0,74

0,92

относительном

объеме

m = 1,0

объем

используемого

щелока

260

)

—

0,72

0,82

Степень

отбора

относительная концентрация используемого щелока значительно повышаются

при за-

ливке

котел оборотного слабого щелока вместо воды.

этом случае

при

соблюдении относительной кон-

центрации

f = 0,8

можно достичь степени

отбора

90.

..92%.

378

4.14.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

ПОКАЗАТЕЛИ

ПРОЦЕССА

ВАРКИ

ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Удельный

расход

плотной древесины

„

880-100

з,

м /т в. с.

целлюлозы,

Y Ъ '

(4.52)

где у -

плотность древесины,

кг

абсолютно сухой древесины

на I

м'

при

фактической

ее

влажности;

выход

целлюлозы

из

древесины,

Влияние

плотности древесины

выхода целлюлозы

на

удельный

расход

плотной древесины показано

табл.

4.88.

Таблица

4.88

Удельный

расход

плотной

древесины

в. с.

целлюлозы,

м /т

Выход

целлюлозы

из

древесины,%

Удельный

расход

плотной древесины,

м /т в. с.

целлюлозы,

при

плотности древесины, кг/м

360

5,55

5,32

5,10

4,89

4,71

380

5,26

5,05

4,83

4,64

4,46

400

5,00

4,80

4,60

4,40

4,20

420

4,76

4,66

4,37

4,20

4,04

440

4,55

4,35

4,18

4,00

3,86

460

4,35

4,16

4,00

3,83

3,68

480

4,17

4,00

3.84

3,67

3,54

500

4,00

3,84

3,67

3,52

3,39

Удельный

расход

серы

С = У

а 32

100

кг/т

в. с.

целлюлозы,

(4.53)

где

шр

количество сырой кислоты,

л/т в. с.

целлюлозы;

содержание

сырой кислоте

всего

SCb,

Влияние

количества кислоты

содержания

в ней

всего

на

удельный

расход

серы иллюстрирует

табл.

4.89.

Таблица 4.89

Удельный

расход

серы, кг/т

в. с.

целлюлозы

Содержание

сырой

кислоте всего

2,8

3.2

3,6

4,0

Удельный

расход

серы

по

варке, кг/т

в. с.

целлюлозы,

при

количестве сырой кислоты,

л/т в. с.

целлюлозы

4000

4500

5000

100

5500

109

6000

108

120

6500

104

117

130

7000

112

126

140

Удельный

расход

основания

единице связанного

„

кг

связ.

8О

/т

B.C.

целлюлозы, (4.54)

где

С -

содержание

сырой кислоте связанного

Производство

целлюлозы

сульфитными

способами

379

Выход целлюлозы

из 1 м

котла

за

варку

а-7-6

—

кг

в.

с.

целлюлозы/м

котла,

(4.55)

где

а -

объемная степень заполнения котла древесиной,

м /м

котла;

плотность древесины,

кг/м

а. с.

древесины;

выход целлюлозы

из

древесины,

При

разном уплотнении

щепы

имеет следующие

значения:

Уплотнение

% О 5

15 20

а при

сухой щепе 0,35 0,37 0,38 0,40 0,42

а при

сырой щепе 0,37 0,39 0,40 0,42 0,44

0,44

0,46

0,45

0,47

0,49

Влияние

объемной степени заполнения котла

на

выход целлюлозы

из 1 м

котла показано

табл. 4.90.

Таблица

4,90

Выход

целлюлозы

из 1

м*

котла еловой древесины

плотностью

390

кг/м

при

разной

степени

уплотнения

щепы

Сульфитная

Жесткая

(Ж)

Сред

нежесткая

(С)

Мягкая

(М)

Вискозная

Выход цел-

люлозы

из

древесины,

Выход

целлюлозы

из 1

котла,

кг

воздушно-сухой,

при

объемной степени

наполнения,

м /м

котла

0,36

79,7

76,5

73,3

70,2

0,38

84,0

80,7

77,4

74,0

0,40

88,5

85,0

81,5

78,0

0,42

93,0

88,2

85,5

81,8

0,44

97,4

93,5

89,6

85,7

0,46

101,9

97,7

93,6

89,6

0,48

106,3

102,0

97,7

93,5

,-.

, я

„

Сравнительные

значения

выхода

из 1 м

котла целлюлозы

различной

степени провара хвойных

лист-

венных

пород древесины представлены

табл.

4.91,

удельные показатели

на 1 т

воздушно-сухой

небеленой

сульфитной

целлюлозы

из ели - в

табл.

4.92.

Таблица

4.91

Выход

целлюлозы

из 1

котла

Выход

воздушно-сухой

целлюлозы

из 1

котла,

кг

Еловой

Пихтовой

Осиновой

Березовой

Сульфитная

целлюлоза

цвв

116

109

146

101

117

вискозная

Суточная производительность варочных котлов

„

•

24 ,

т в. с.

целлюлозы/сутки,

1000т

(4.56)

где В -

выход

в.с.целлюлозы

из 1 м

котла,

кг;

объем котла

нетто,

м ;

полный

оборот

котла

без

простоев,

ч.

Годовая производительность варочных котлов

•345

(4.57)

где

К -

средний коэффициент времени простоя,

К =

1,03...

1,08.

380

Технико-экономические

показатели процесса

варки

целлюлозы

"*"

J-V

с;

Е!

«Г

п-

*£

Св

ОС

Ь£

ОС

Показатели

Г-

•*

ГЛ

•^

,о

«=-•

Выход

целлюлозы

из

древесин

—

о"

—

о"

о.

о 5

Оборот варочного котла емкост

320

при

рабочем давлении

горячей

регенерации

опорожн

мывкой,

«N

Г-;

wi^

оо

2 of

^г

—

^1"

f^\

*^~

—

«г

Конечная температура

варки,

Выход целлюлозы

из 1

котл

В том

числе:

Ч m

wi wi

с--

<£

'Л

m О

t--

— of

о"

Ч m

£>

—

гл

(^^

*/^1

Г^1

о^

of of о"

г.

г^

^Т

о*

01 01

Ч 01 Wl

ГЛ

о^

of of

ГП

°"

Г1

!-*/

о^

'Л

Г-

СП

of of

о"

Of Of

О"

г-

о т

гчГ

'Л

О1

- I

сорт,

сучки

непровар,

Мелкое

волокно,

Безвозвратные

потери (промой

Расход

варочной жидкости,

ГЛ

—

О^

-т^

!>-

сырой

кислоты;

О1

^Г

r-i

г-1

О1

—

°i

'Ч

Wl'

О Ol

о —

—

'xf

О-

'St

варочной кислоты;

перепускного щелока;

Расход

сырья

химикатов:

гг

оо

—

Р Wl

ЗО

\С

Г~~-

Г-

ОО

Г-

ЧО ОО

О-

ЧО ОО

чО

ЧО

Г1

чо

оо

абсолютно сухой

древесин

серы,

кг

•^f

О.

каустического

магнезита

(в

на

00%

MgO),

кг

f->

'П

™

—

о.

кальцинированной соды

(в

на

95%

кг

Окончание

табл

4 92

Показатели

Расход

пара (насыщенного)

на

варку

целлюлозы,

т;

В том

числе:

давление 0,35

МПа

давление

1,3 МПа

- на

плавление серы, считая

на 1 т

серы

пар

давлением

0,6 МПа

Вторичное

тепло,

МДж:

кисложый

цех

-теплооборотной

воды

от

скруббера

ступени,

варочный

цех

—

тепло

паров вскипа-

ния

крепкого

щелока,

отбираемого

из

котла,

тепло

от

паров

вскипания

конденсата

подогревателей варочных котлов

Марки

целлюлозы

и вид

основания

Ж-0

1,43

0,86

0,57

0,1

697

615

538

1,43

0,86

0,57

0,1

738

622

538

Ж-1

1,43

0,86

0.57

0,1

697

638

538

1,43

0,86

0,57

0,1

738

638

538

Ж-2

1,43

0,86

0,57

0,1

697

638

538

1,43

0,86

0,57

0,1

738

638

538

Ж-3

1,43

0,86

0.57

0,1

738

638

538

1,43

0,86

0,57

0,1

779

638

538

Ж-4

1,43

0,86

0,57

0,1

738

638

538

1,43

0,86

0,57

0,1

779

653

538

Ж-5

1,64

1,0

0,64

0,1

779

767

617

1,64

1,0

0,64

0,1

820

784

677

вискоз-

ная

1,8

1,08

0,72

0,1

820

862

682