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

Подождите немного. Документ загружается.

382

4.15.

ОБОРУДОВАНИЕ

ВАРОЧНОГО

ЦЕХА

Основное

оборудование варочного

цеха

включает варочные котлы, емкости

для

приема целлюлозы

из

котлов

(сцежи

или

вымывные

бассейны)

оборудование

для

подготовки

щелока

перед

биохимической

пере-

работкой

или

выпаркой (фильтрация щелока

от

волокна

отдувка сернистого ангидрида).

4.151

ВАРОЧНЫЕ

КОТЛЫ

Варочные котлы, установленные

России

на

заводах

по

производству сульфитной целлюлозы, имеют

емкость

нетто

от 50 до 340

работают

при

максимальном давлении

от 0,5 до 1,2

МПа.

Корпуса старых варочных котлов,

основном, клепаные, изготовлены

из

углеродистой стали

защищены

изнутри

от

коррозионного действия варочного раствора кислотоупорной керамической обмуровкой.

Корпуса

современных

варочных

котлов

(поставки

50-х

годов

позже)

изготавливаются

сварными

из

лис-

тов

двухслойной

стали.

Наружный

слой

котельная сталь марки

20К,

внутренний плакирующий слой

кислотостойкая сталь

ма-

рок

10Х17Н13М2Т,

10Х17Н13МЗТ,

а в

котлах

последних

поставок

08Х17Н15МЗТ.

Толщина наружного

слоя

определяется расчетом

зависимости

от

емкости котла

рабочего давления.

Наиболее распространенные размеры варочных футерованных котлов, работающих

на

сульфитцеллюлоз-

ных

заводах,

показаны

табл.

4.93.

Таблица 4.93

Размеры

варочных

котлов

(клепаных)

для

варки

сульфитной

цел/колош

Объем,

м'

ПО

130

180

225

280

320

330

Общая высота,

мм

9600

11725

12000

14250

14000

16600

14900

15850

15500

Диаметр,

мм

4500

4506

4900

5200

5500

6000

6500

6600

Высота

цилиндрической

части,

мм

3500

4000

4400

5850

6800

5100

6000

Отношение высоты

диаметру

2,13

2,6

2,45

2,74

2,55

2,76

2,29

2,40

2,36

Биметаллические

варочные котлы изготавливаются пяти условных типоразмеров

емкостью 160, 200,

250,

280 и 320 м .

Конструкция котла представляет собой цилиндрический сосуд, соединенный сферически-

ми

поясами

верхним

нижним

коническими днищами. Верхний

нижний

конусы заканчиваются горлови-

нами,

выполненными

из

стали 08Х17Н15МЗТ.

На

верхней горловине устанавливается механизированная

крышка

пневмоприводом.

верхнюю горловину вварены штуцера

для

подачи свежей воды, щелока, пара

отвода

сдувочных

газов.

Внутри горловины смонтирована сдувочная

сетка

из

перфорированной кислотостойкой стали

для

исключе-

ния

попадания щепы

целлюлозы

со

сдувочными

газами

трубопроводы.

верхнем конусе котла установ-

лен

стационарный паровой уплотнитель

кольцевой коллектор

для

промывки внутренней поверхности кот-

ла.

Внизу

цилиндрической

части

котла

имеется

кольцевая сетка,

через

которую

по

четырем штуцерам произ-

водится забор кислоты

цир

кул

ционно-подогревательную

систему.

нижней сферической

части

котла

имеется

штуцеров

соплами

для

подачи

оборотного

щелока

котел

из

наружного кольцевого коллектора

для

разбавления целлюлозы

при

опорожнении котла.

нижней горловине установлена

сетка

из

кислотостойкой

стали,

которая исключает попадание щепы

трубопроводы,

вварены

штуцера

для

подачи

кислоты

котел,

отбора

щелока

подачи

циркуляционной

ки-

слоты.

нижней

горловине крепится литой вымывной штуцер

из

нержавеющей стали

10Х17Н12МЗТЛ

вре-

занными

штуцерами

для

подачи щелока

пара.

На

корпусе

котла

также

имеются

штуцера

для

отбора

проб

установки

приборов

КИП и А.

Производство целлюлозы сульфитными способами

383

нижнему

сферическому

поясу

котла

приварены

четыре опорные лапы, которыми

он

опирается

на ме-

таллические колонны

креплением

их к

фундаменту

помощью болтов.

Для

всех типоразмеров котлов угол верхнего конуса принят

°,

нижнего

- 60 °.

Основные

размеры биметаллических котлов

для

производства сульфитной

бисульфитной целлюлозы,

изготовляемых заводом

АО

«Петрозаводскмаш»,

даны

табл.

4.94.

Таблица

4,94

Биметаллические

варочные

котлы

Наименование

Емкость

нетто,

Температура среды,

°С

Избыточное

рабочее давление,

МПа

Габаритные размеры,

мм:

внутренний диаметр,

высота цилиндрической части,

высота общая

опорами,

Масса котла,

Материал

корпуса

Материал

гарнитуры

котла (сетки,

штуцера,

бобышки КИПиА, трубо-

проводы,

запорная арматура,

крышка

Т. П.)

Марка котла

КВСи-160

160

1,2

4,365

16,10

59,1

КВСи-200

200

160

1,0

6,510

17,83

63,6

КВСи-250

250

180

4,986

18,29

84,4

КВСи-280

280

180

5,757

18.01

88,5

КВСи-320

320

180

1,0

6,865

20,71

99,3

двухслойная

сталь

20к+08Х17Н15МЗТ

сталь марок 10Х17Н13МЗТ, 08Х17Н15МЗТЛ, 12Х18Н12МЗТЛ

4152

УСТАНОВКА

ДЛЯ

ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ

ЦИРКУЛЯЦИИ

ЩЕЛОКА

ВАРОЧНЫХ

КОТЛАХ

Для

осуществления равномерного провара щепы

котле

по

всей

его

высоте должна поддерживаться оди-

наковая

температура

крепость варочного раствора.

Это

достигается

за

счет

принудительной

циркуляции

щелока

котле

во

время

варки

за

счет

оснащения варочных котлов

циркуляционными

установками. Уста-

новки

для

принудительной

циркуляции

щелока применяются

как при

прямом,

так и

непрямом

нагревании

содержимого котла паром.

Различие

применяемых

типах

циркуляционных

установок заключается:

- в

способах забора щелока

возврата

его в

котел,

- в

способоах подогрева щелока,

- в

интенсивности

циркуляции

щелока.

Лучшей

системой

циркуляции

является система

забором щелока

из

нижнего пояса

цилиндрической

час-

ти

(примерно

1/3 от

низа цилиндрической части), подогревом

его в

подогревателе

подачей

примерно

2/3

его

объема

верхний конус котла

и 1/3 в низ

котла. Производительность циркуляционного насоса должна

обеспечивать

5-6-кратный

обмен кислоты

котле

течение часа

или не

менее

л/мин

на 1

м'

емкости кот-

ла.

Поверхность

теплообменника

определяется

соответствии

заданной скоростью подъема температуры

котле

составляет около

0,3...0,4

на 1

емкости варочного котла. Пар, подаваемый

подогреватель,

должен быть насыщенным

или с

незначительным перегревом. Применение

перегретого

пара может привести

образованию

накипи

на

поверхности трубок

нарушить герметичность

за

счет

развальцовки трубок.

Забор

щелока

из

котла

циркуляционную систему производится через перфорированное сито

отвер-

стиями

диаметром

7 мм.

Живое сечение отверстий сетки

должно

составлять

0,07...0,08

м"

на 1

м'

щелока,

перекачиваемого

в 1

мин.

Все

детали

циркуляционной

установки, соприкасающиеся

варочной кислотой, включая рубашку

кожу-

хотрубчатого

теплообменника, должны изготавливаться

из

кислотостойкой стали.

Все

работающие

вновь устанавливаемые биметаллические варочные котлы снабжены системой прину-

дительной циркуляции

подогревом кислоты

теплообменнике. Теплообменники

для

котлов импортной

по-

ставки 50-х годов

пластинчатые (фирм Розенблад

Рамен),

для

котлов

более

поздней поставки

отечест-

венных

кожухотрубчатые.

Технические характеристики

циркуляционно-подогревательных

устройств

представлены

табл.

4.95.

384

Оборудование варочного цеха

Таблица

4.95

Техническая

характеристика

циркуляционно-подогревательных

устройств

Показатели

Объем

варочного

котла,

Тип

подогревателя

Поверхность нагрева,

м"

Избыточное давление, МПа:

- в

трубном пространстве

- в

межтрубном пространстве

Расчетная

температура,

°С:

трубном пространсте

- в

межтрубном пространстве

Среда:

- в

трубном пространстве

- в

межтрубном пространстве

Производительность

циркуля-

ционного

насоса,

/час

Напор

насоса,

м.

вод.

ст.

Мощность насоса,

кВт

Общий

вес

установки,

кг

Изготовители

ПО

«Петрозаводск-

маш»

160

трубча-

тый

1,6

1.25

180

200

320

2-х

ходовой

120

1,6

1,25

200

250

варочная

кислота

Пар Пар

720

125

29530

1600

160

33400

АО

Раума-

Репола

320

трубчатый

2-х

ходовой

160

Варочная

кислота

Пар

1500

160

АО

Розенблад

320

пластинчатый

жидкостном

ходе

паровом

ходе

АО Ра-

мен

320

100

0,65

варочная

кислота

и пар

4.15.3.

СЦЕЖИ

Сцежи

служат

для

приема массы

из

котлов

и ее

промывки

от

щелока. Сцежами оборудованы варочные

цеха

старой

постройки.

цехах

более

поздней постройки

качестве емкостей

для

приема массы

из

котлов

применяются

вымывные бассейны.

Нормальный

полный

объем выдувной сцежи

двухкратный

от

объема

варочного котла.

Объем

сцежи

для

вымывки

составляет

1,25...

1,5

объема котла.

Площадь пола сцежи должна составлять

6...7

м на

воздушно-сухой целлюлозы

(брутто)

от

одной

варки.

сырой массы

из

сцежи (после

стекания

щелока) весит

650...700

кг и

содержит

125 кг

абс.

сухого

ве-

щества.

После

стекания

масса

сцеже занимает

объем,

равный

60...65%

емкости варочного котла.

Существующие сцежи

плане имеют прямоугольную, круглую

эллиптическую формы.

Стенки

сцеж, выполненных

из

бетона,

защищаются

от

агрессивного воздействия сульфитного щелока

паров

его

вскипания

кислотоупорной керамической футеровкой

или

облицовкой листовой кислотостойкой

сталью.

Последний

способ

защиты является

наиболее

надежным.

Фильтрующий

пол

рекомендуется

выполнять

из

перфорированных

листов кислотоупорной хромоникель-

молибденовой стали

толщиной

3 мм с

диаметром отверстий

4...5

мм,

шагом

14...

16 мм.

последние годы

на

некоторых

предприятиях

установлены круглые биметаллические сцежи диаметром

м и

высотой цилиндрической части

11,25

м.

Данная сцежа предназначена

для

приема

массы

из

котла

ем-

костью

до 320

опоражниваемого

как

способом выдувки,

так и

вымывки.

Сцежа снабжена

размывочными

аппаратами

типа Р-2, имеющего следующие технические характеристики:

производительность

по

воде,

/мин

-давление

воды,

МПа

0,4...0,5

диаметр спускного клапана,

мм 500

-диаметртрубы

шпинделя,

мм

160

-высота

над

сцежей,

мм

2070

-диаметр

подводящего водопровода,

мм 200

масса,

кг

1380.

Производство

целлюлозы

сульфитными способами

385

Большинство работающих сцеж оборудовано установками

для

пневматического перемешивания массы

при

их

разгрузке,

для

чего

под

ложным полом сцеж смонтированы трубопроводы

перфорацией

для

подачи

воздуха

от

компрессора.

Для

успешной работы установки концентрация массы

сцеже

во

время

размешивания

воздухом должна

составлять

2...4%.

Высота

слоя массы после стекания щелока должна быть равномерной

по

всей площади

сцежи

составлять

не

более

метра. Отверстия

трубопроводах

для

выхода воздуха должны иметь диаметр

не

менее

5 мм.

Количество расходуемого

воздуха

составляет 0,75

м'/мин

на 1

м'

пола сцежи

или 4,5

м7мин

на

тонну целлюлозы.

Размывка массы

помощью гидрантов

или

шлангов

более

трудоемка.

Расход воды

сцеже

на 1 т

воздушно-сухой целлюлозы:

-на

промывку

массы,

/ступень

до 10

- на

вымывку

массы

из

сцеж,

пневматическим размешиванием

25...30,

размывкой брандспойтами

50...90.

Потери волокна обычно

составляют

0,3.-.0,6%.

4.15.4

ВЫМЫВНЫЕ

БАССЕЙНЫ

При

промывке целлюлозы

на

специально предназначенном

для

этих целей оборудовании

(промывные

установки,

отдельные фильтры, столовые

промыватели

и т. п.) для

приема массы

из

варочных котлов уста-

навливаются

вымывные

бассейны. Вымывные бассейны могут быть

как

горизонтальными,

выполненными

из

железобетона

внутренней кислотоупорной футеровкой,

так и

вертикальными, изготовленными

из

двухслойной

стали.

Для

перемешивания массы бассейны оборудуются

мешальными

устройствами.

Наиболее предпочтительна

установка

биметаллических вертикальных бассейнов, которые

требуют

зна-

чительно меньших объемов строительных

работ

по

сравнению

железобетонными.

Емкость

бассейнов определяется объемом

количеством установленных варочных котлов

режимом

варки.

качестве вымывных бассейнов используются бассейны

высокой

концентрации емкостью 630,

250 и

2000

м без

верхнего разбрасывателя массы. Материал бассейнов биметаллических марок

2ОК+12Х18НЮТ

или

2ОК+1

ОХ

17Н13

М2Т/ЗТ.

Бассейны

нижней

части оборудованы горизонтальной трехлопастной мешалкой винтового типа. Привод

мешального

устройства

от

электродвигателя

через редуктор.

Для

исключения

«всплывания»

массы

для

таких бассейнов необходимо предусматривать

дополнительное

ее

перемешивание

помощью установки циркуляционного насоса.

При

этом забор массы производится

из

нижней

зоны бассейна,

подача

ее в

среднюю часть

под

уровень массы. Производительность насоса

для

бас-

сейна

2000

...1500

м7час,

напор

10 м

вод. ст., мощность двигателя

кВт.

15.5.

ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ

ОЧИСТКИ

ЩЕЛОКА

ОТ

ВОЛОКНА

Перед подачей крепкого сульфитного щелока

на

биохимическую переработку производится

его

очистка

от

целлюлозного волокна

остаточного свободного

S02-

Для

очистки щелока

от

волокна применяются барабанные фильтры отечественной

импортной поставки,

которые

по

своей конструкции идентичны. Щелок

из

ванны

проходит внутрь

сетчатого

вращающегося бара-

бана

отводится через торец

по

трубе

в бак

щелока.

Ранее

поставленные заводом

Уралхиммаш

фильтры

БгВК-6.28

имели

величину фильтрующей поверхно-

сти

барабана 6,28

(диаметр барабана

м,

длина

2 м).

Намеченный

производству взамен него новый

фильтр марки

БгВК5-1.8

будет

иметь следующие параметры:

поверхность фильтрования,

м" 5

-диаметр

барабана,

мм

1800

-длина

барабана,

мм

1000

-гидравлическая

производительность

по

щелоку,

м/час

не

менее

150

частота вращения барабана, об/мин 2,2;

3,5

мощность электродвигателя привода барабана,

кВт 1,1

386

Оборудование

варочного

цеха

габаритные размеры,

мм:

длина

2380

ширина

2070

высота 2370

масса

фильтра,

кг

1300

-материал узлов

деталей,

соприкасающихся

обрабатываемой средой сталь

ЮХ17Н13МЗТ

Более

современным

аппаратом

для

улавливания волокна

из

щелока

является

«Центрифильтр»

фирмы

Альстрем

(Финляндия),

изготовляемый

середины 80-х годов.

Конструкция центрифильтра

принцип

его

работы

сходны

напорной сортировкой

центрисортер.

Подача

щелока производится тангенциально

верхнюю часть аппарата, откуда

он

попадает внутрь сита.

За

счет центробежных сил, создаваемых вращающимся

сплошным

цилиндрическим

ротором, щелок прохо-

дит

через сито барабана

выводится

по

патрубку

из

аппарата. Волокно собирается

нижней части

отво-

дится

массный бассейн непромытой целлюлозы.

Фирма

выпускает

три

типоразмера центр

фильтров

СР-150,

СР-200

СР-400.

Наружный диаметр этих

аппаратов

510,

620 и 770 мм,

высота соответственно 1270, 1450

1655

мм и

масса (без электродвигателя) 500,

800 и

1600

кг.

4.15.6.

РЕГЕНЕРАЦИОННЫЕ

ЦИСТЕРНЫ

На

большинстве заводов

качестве

регенерационных

цистерн используются шаровые цистерны

диа-

метром внутренней поверхности 10500

мм или

корпус

варочных

котлов

различной

емкости. Цистерны изго-

тавливаются

или из

углеродистой стали

защитой

от

коррозии внутренней поверхности

керамическими

ки-

слотоупорными

плитками,

или из

листовой кислотостойкой стали,

или из

биметалла

плакирующим слоем

из

кислотостойкой стали.

последние

годы разработаны

два

типа регенерационных цистерн: шаровая

регенерационная

цистерна

емкостью

600

м°

цистерна

(резервуар)

цилиндрической формы емкостью

500

м"

Техническая характеристика шаровой

регенерационной

цистерны следующая:

-объем

цистерны,

600

-диаметр

корпуса

(по

внутренней

поверхности),

мм

10500

расчетное давление

газовом пространстве цистерны,

МПа 0,6

минимальная допустимая

рабочая

температура

оболочки цистерны,

°С

-40

масса стальных конструкций (без площадок

обслуживания),

70.6

-материал

корпуса сталь

08Х21Н6М2Т

-тип

опор вертикальные стойки

из

труб

количество опор,

шт 8

Регенерационный

резервуар

цилиндрической формы

представляет

собой

вертикальную

сварную

емкость

днищем сферической формы. Резервуар опирается

на

стандартную цилиндрическую опору. Техническая

характеристика резервуара следующая:

-объем,

м'

500

-диаметр

корпуса (внутренний),

мм

6000

-радиус

сферических днищ,

мм

3000

-высота

цилиндрической части,

мм

13700

общая высота,

мм

22120

-толщина

обечейки

днищ,

мм 36

рабочее давление

газовом пространстве,

МПа не

более

1,0

пробное давление,

МПа

1,3

температура рабочей среды,

°С

не

более

материал:

корпус

2ОК+08Х17Н15МЗТ

штуцера

фланцы

10Х17Н13МЗТ

опора сталь ВСтЗСп2

-масса,

кг

125900

Производство целлюлозы сульфитными способами

387

4.15.7.

ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ

ОТГОНКИ

ИЗ

СУЛЬФИТНЫХ

ЩЕЛОКОВ

Отгонка

SO?

проводится

целью

снижения

расхода основания

для

нейтрализации щелока, увеличения

выхода

спирта

дрожжей

регенерации

свободного

легко отщепляемого SO2.

На

некоторых предприятиях отгонка

из

щелока производится

путем

подачи

воздуха

баки

щелока.

Данный

способ недостаточно эффективен

и не

позволяет регенерировать отдутый

S02-

Наилучшие

результаты

по

полноте освобождения щелока

от

остаточного свободного

достигаются

путем

его

отгонки паром

на

тарельчатой колонне.

Техническая

характеристика

отгонной

колонны

для

щелока следующая:

-производительность

по

щелоку,

м /ч

100...

110

-диаметр

колонны,

мм

2000

-высота

колонны,

мм

18750

число тарелок решетчатого

типа,

шт 27

размеры прорезей

тарелках,

мм

60x8

рабочеее давление,

МПа

0,035

-температура,

°С

100

-общий

вес,

кг

10975

материал сталь Х17Н13М2Т

-расход

пара

на

1м

щелока,

кг

50...

Выходящая

из

отгонной

колонки

парогазовая смесь охлаждается

спиральных теплообменниках,

где

происходит конденсация

отделение водяных паров,

и в

виде крепкого

направляется

на

поглощение

цех

регенерации.

388

БИСУЛЬФИТНЫХ

ЩЕЛОКОВ

4.16.1.

НАЗНАЧЕНИЕ

ПРОЦЕССА

РЕГЕНЕРАЦИИ

процессе сульфитной, бисульфитной, модифицированной бисульфитной варок

зависимости

от

выхода

целлюлозы

отработанный варочный щелок

переходит

40...55%

органических

веществ

древесины.

Вместе

варочными химикатами

количество

сухого

остатка

варочного

щелока

составляет

0,85...

1,4

тонны

на

тонну воздушно-сухой целлюлозы. Реально

сложившейся

структуре

использования

от-

работанных щелоков утилизируется

не

более

половины

сухого

отстатка.

В это

количество

входит

переработ-

ка

части

Сахаров

на

спирт

дрожжи,

использование

упаренных

щелоков

(бражки

или

барды)

различных

отраслях промышленности

сельского

хозяйства,

также сжигание

щелоков

на

ряде

сульфитцеллюлозных

предприятиях. Остальное сбрасывается

на

очистные сооружения

или

непосредстенно

водоемы,

что

вызыва-

ет

сильное

загрязнение

окружающей

среды.

Именно

это

является

основным

сдерживающим

фактором

разви-

тия

сульфитцеллюлозного производства.

сожалению, заметного возрастания спроса

на

концентраты отработанных щелоков

не

наблюдается.

Та-

ким

образом,

основным

путем

решения

проблемы

утилизации

отработанных

щелоков

снижения

загрязне-

ния

водоемов является регенерация варочных щелоков

получением тепла

возвратом большей части хими-

катов

варочный процесс.

Помимо проблем утилизации

отработанных

варочных

щелоков

соответственно

снижения загрязнения

окру-

жающей среды регенерация щелоков

дает

значительное количество тепла

(от 8 до 15

ГДж/т

целлюлозы). Учитывая,

что

после

котлоагрегатов

установлены эффективные системы абсорбции, улавливающие диоксид серы

на

98...99%

более,

значительно

снижающие

выбросы

оксидов

азота

полностью

исключающие

выброс

пыли

(золы),

можно

считать

полученную тепловую энергию практически экологически безопасной (содержание диоксида серы

очи-

щенных

дымовых

газах

5...

раз

меньше,

чем в

дымовых газах

от

сжигания мазута

или

угля).

Кроме

того,

варочный

процесс

возвращается

до

80...90%

варочных

химикатов,

что

заметно

снижает

се-

бестоимость продукции.

4.16.2.

КРАТКАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА

ПРОЦЕССОВ

РЕГЕНЕРАЦИИ

ЩЕЛОКОВ

НА

РАЗЛИЧНЫХ

ВАРОЧНЫХ

ОСНОВАНИЯХ

сульфит-целлюлозном

производстве

России

настоящее

время

используют

основном

три

вида

вароч-

ного основания: натриевое, аммониевое

магниевое.

Кальциевое основание

чистом виде

не

употребляется

\же

конца

80-х годов

На

ряде целлюлозных

за-

водов использовалось

смешанное

кальциево-натриевое

или

кальциево-аммониевое

основание,

однако впо-

следствие

на

большинстве

из них

перешли

на

натриевое, аммониевое

или

магниевое основания.

точки

зрения

регенерации химикатов

тепла

из

щелоков кальциевое основание наименее подходящее.

При

сжигании щелоков

на

кальциевом основании получают только технологический пар. Сера

оксид каль-

ция

печи обычно связываются

виде

CaSO

Существовал сложный многоступенчатый способ сжигания

кальциевых щелоков

получением

СаО и

Однако регенерированная зола была сильно загрязнена уголь-

ной

золой

содержала много сульфата кальция. Способ

не

получил распространения.

При

сжигании

щелоков

на

аммониевом основании регенерируется тепло

сера

виде

SO2-

Аммониевое

основание

сгорает

и не

регенерируется. Дополнительным минусом

этом случае

является

повышенное обра-

зование оксидов

азота

при

сжигании аммониевых щелоков

за

счет

так

называемых топливных

посколь-

ку

эти

щелоки содержат около

азота.

Регенерация щелоков

на

натриевом основании сложна,

многоступенчата

очень чувствительна

услови-

ям

сжигания щелока. Натриевое основание

регенерируется

виде

плава,

содержащего

Na2S,

последующим

переводом

его в

Na?COi

или в

виде золы, содержащей, наряду

содой

№

СОз,

сульфат

натрия

Na2SO

(10...15%

от

общего

содержания натрия). Сера регенерируется

виде

сероводорода

последующим

сжига-

нием

его в

отдельных

печах

образованием

SO2-

Наиболее простым решением проблемы регенерации сульфитных щелоков

на

натриевом основании

явля-

ется

их

совместная регенерация

сульфатными щелоками

использованием образующихся регенерирован-

ных

продуктов

варочном цикле сульфатной варки.

Процесс регенерации химикатов

тепла

из

отработанных щелоков

на

магниевом основании является самым

простым

надежным.

одном котлоагрегате происходит превращение магниевого щелока

MgO

т. е. хи-

микаты,

которые могут использоваться

для

приготовления варочных растворов

без

дополнительной обработки.

Производство целлюлозы сульфитными способами

389

4.16.3.

РЕГЕНЕРАЦИЯ

ХИМИКАТОВ

ТЕПЛА

ИЗ

ОТРАБОТАННЫХ

ЩЕЛОКОВ

НА

МАГНИЕВОМ

ОСНОВАНИИ

Процесс

регенерации химикатов

тепла

из

отработанных сульфитных

(бисульфитных)

щелоков

на

маг-

ниевом

основании

состоит

сжигании упаренного

до

55...58%

щелока, отделении регенерированной золы

(в

основном MgO)

от

дымовых

газов

получении бисульфитного раствора

использованием

полученных

MgO

SO?,

содержащегося

обеспыленных дымовых

газах.

процессе

горения сульфитного (бисульфитного) щелока

на

магниевом

основании

происходят

следую-

щие

реакции:

Mg(HSO,)

-»

MgO + 2

Mg(HS0^2

MgO + 2

80т

MgO

SO,

-»

MgSO

MgCO^

MgO +

CO,

MgSO

MgO +

'/20

MgS0

+ С

MgO +

+ CO

MgS0

+ 2 С

MgS + 2

MgS

+ 2

MgS0

MgS +

MgO +

^2S0

+2H

CO +

Термодинамические

расчеты

фазовая диаграмма процесса сжигания магниевых щелоков показывают,

что в

окислительной

среде

при

температуре ниже

800

°С

будет

получаться только сульфат

магния.

При

тем-

пературе выше

900

°С

с\льфат

магния

полностью разлагается

на MgO и

восстановительной

среде

присутствии избытка углерода образуется сульфид

магния,

который, взаимодействуя

парами

воды, превра-

щается

в MgO и

При

температуре выше

900...1000

°С

любой

среде

полностью разлагаются карбонат

магния

до MgO и

СО

сульфиты

бисульфит

магния

до MgO и

SO?.

Повышение температуры выше 1400... 1500

°С

приводит

образованию

так

называемого

«мертвообожжеиного»

MgO, который практически

не

взаимодействует

ни с

водой,

ни с

кислотами.

Для

сжигания магниевых

щелоков

используют специальные

котлоагрегаты.

Схема регенерации

по

спосо-

бу «Б и В»

представлена

на

рис. 4.50.

Наряду

магний-регенерационными

котлоагрегатами

фирмы

«Бабкок-Вилькокс»

(США)

получили

рас-

пространение

котлоагрегаты

фирм

«Гетаверкен»

(Швеция),

«Ваагнер-Биро»

(Австрия),

«Штейнмюллер»

(Германия)

некоторых других.

Как

правило,

они

представляют собой

экранированный

одно-

или

двухбара-

банный

паровой

котел,

которому пристроена

неэкранированная

выносная

топка

форсунками

для

щелока

вспомогательного топлива.

Воздух,

подогретый

воздухоподогревателе

до

350...400

°С,

делится

на

первич-

ный

вторичный.

Это

дает

возможность создавать

две

зоны

горения:

первичную, восстановительную зону

температурой

1200... 1400

°С,

вторичную,

окислительную

температурой около

1000

°С

на

выходе

из

топ-

ки.

Вторичная зона

охлаждается

экранами. Котлы вырабатывают

пар с

давлением

до

6...6,5

МПа и

темпера-

турой перегрева

до

450..

.500

°С,

который

может

использоваться

паровых турбинах

для

выработки электро-

энергии

последующим потреблением пара

на

технологические нужды. Охлажденные дымовые газы после

воздухоподогревателей

экономайзеров

температурой

150...200

°С

поступают

на

улавливание

регенериро-

ванной

золы

получения бисульфитного раствора. Поверхности нагрева периодически очищаются

от

осев-

шей

пыли (золы)

сажеобдувочными

аппаратами, металлической

дробью

другими способами.

Финская

фирма

Альстрем

для

сжигания магниевых щелоков выпускает печи

кипящим

слоем типа Копеланд.

Печь

имеет форму конуса

широким

основанием вверху.

Под

распределительную решетку вдувается воздух,

щелок подается через форсунку, отвесно установленную

центре верхнего свода.

Над

решеткой образуется

ки-

пящий

слой горящего огарка, высота которого регулируется давлением

воздуха,

создаваемого воздуходувкой.

Дымовые газы через

циклон,

котором улавливается часть

регенерированной

золы, отводятся

под

паровой котел

для

утилизации тепла,

затем

систему абсорбции

для

получения

Mai

нийбис\льфитного

раствора.

390

Регенерация

химикатов

тепла

из

отработанных

сульфитных

бисульфитных

щелоков

Дымовой

газ

Вытяжка

газ

МдО

из

электро

фильтра

Сырая

кислота

Рис

4.50, Регенерация магниевого

основания

из

отработанных

сульфитных

щелоков.

Способ

«Babcock

Wilcox»:

I-

запасной

бак

utiawa

MgO,

—

охлаждающий

скруббер

Вентури;

3 -

абсорбционные скрубберы

Вентури;

укрепление кислоты,

5 -

отстойный бак:

—

песчаный

фильтр;

7 -

серная

горелка

кипящем слое процессы идут очень интенсивно

при

малом избытке

воздуха.

Горение происходит

без

пла-

мени,

частички огарка лишь

тлеют.

Температура

кипящем

слое поддерживается около

900..

ООО

°С.

Большая

температура опасна из-за возможности

спекания

золы вследствие

низкой

температуры

плавления

сульфата маг-

ния

некоторых

балластных соединений натрия

калия, которые могут

присутствовать

свежем

каустическом

магнезите. Процесс идет

без

использования дополнительного топлива. Более того, концентрация упаренного

ще-

лока составляет около

40%

сухих

веществ

вместо

55...58%,

что

значительно упрощает упаривание щелока. Одна-

ко

съем пара

этом способе примерно

на

20..

.40%

меньше,

чем у

традиционных.

После сжигания щелока

утилизации образующегося тепла дымовые газы направляются

на

частичное

улавливание

золы, которое производится

различных аппаратах.

Это

батарейные

циклоны,

единичные

ци-

клоны,

электрофильтры

или

мокрые

фильтры.

Как

правило,

степень

улавливания

регенерированной золы

со-

ставляет

80...90%,

электрофильтров

90...95%.

Обеспыленный дымовой

газ

поступает

систему

аб-

сорбции

для

получения

магнийбисульфитных

растворов.

Уловленная

регенерированная зола обычно

отмывается водой

от

растворимых нежелательных примесей (соединения

калия

натрия, хлориды) либо

декантерах, либо

на

вакуум-фильтрах. После этого суспензия промытой золы направляется

на

гидратацию

затем

на

получение

бис>льфитного

раствора.

Диоксид

серы,

содержащийся

обеспыленном дымовом

газе,

поглощается

системе

абсорбции

суспен-

зией гидроксида магния, полученной

из

регенерированной золы,

образованием бисульфитного раствора.

Содержание

SO?

дымовом

газе

при

этом

снижается

0,8...

1,5%

до

0,01...0,02%

ниже.

Имеются

данные

об

остаточном содержании

SO:

около

0,003%.

Степень

улавливания

составляет

97,5...99%

более. Получаемый

системе абсорбции

бисульфитный

раствор имеет содержание

8О

2общ

3,0...4,5%

при рН

4...5.

этот

раствор может направляться непосредственно

варочный

цех,

либо дополнительно укрепляться

отдельном

аппарате

за

счет

SOjOT

сжигания серы.

Производство целлюлозы

сульфитными

способами

391

Процесс получения

бисульфитных

растворов проводится

различных аппаратах: скрубберах

Вентери

(обыч-

но

последовательно установленных аппарата), башнях

подвижной насадкой

особой

конструкции

последнее

вермя

появились

специальные аппараты

восходящим движением жидкости

газа,

причем

аппараты, работаю-

щие в

области высоких

рН,

имеют

гидроциклоны

для

отделения кристаллического сульфита

магния.

системе абсорбции устанавливаются

таких аппарата

При

необходимости сульфит

магния

может

быть

расщеплен

на MgO и

последующим использованием

при

получении

варочных

растворов

нужных

со-

отношениях.

табл.

4.96, 4.97, 4.98 [25] приводятся данные обследований, проведенных

на

ряде

зарубежных предпри-

ятий

середине

70-х

годов,

характеризующие

показатели

работы

магний-регенерационных

установок.

Таблица

4.96

Теплота сгорания

магний-бисульфитного

щелока

Целлюлозные заводы

Mg-бисульфитные:

Mg-сз.льфитный

Выход

сортированной

целлюлозы,

Различный

Теплота

сгорания

сухого щелока.

кДж/кг

15172

15645

14708

15783

14708

15178

кал

/кг

3612

3725

3502

3758

3502

3614

Количество выра-

батываемого пара,

кг/т

целлюлозы

5488

7056

5880

5586

2768

4827

Применение

до-

полнительного

топлива

Да

Нет

Да

Таблица

4,97

Эффективность

работы

выпарных

станций

на

магний-бисульфитных

целлюлозных

заводах

Целлюлозные

заводы

Концентрация

твердых веществ,

% в

щелоке

поступающего

на

выпарку

12,5

10,5

8,4

10,0

после выпарной

станции

после циклонно-

го

испарителя

Количество

ступеней

выпарки

Расход

пара

на

выпарку

щелока, кг/т

2019

2820

2800

2760

Таблица

4.98

Расход серы

оксида

магния

на

варку

целлюлозы

Целлюлозные

заводы

Mg-б исул

ьф

итны

Mg-сульфитные

Расход, кг/т воздушно-сухой целлюлозы

серы

51,5

41,0

34,0

46,6

37,0

27,0

оксида магния

25,0

22,0

19,6

24,5

24,0

14,7