Промывной цех сульфатцеллюлозного завода производительностью 340 тонн в сутки, целлюлоза марки ЭИ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема:

Промывной цех сульфатцеллюлозного завода производительностью 340 тонн в сутки, целлюлоза марки ЭИ



Содержание

Введение. Перспективы развития ЦБП

1. Специальная часть

1.1 Назначение цеха

1.2 Основные требования, предъявляемые к качеству целлюлозы марки ЭИ

1.3 Выбор и обоснование технологической схемы производства

1.4 Связь с другими цехами

1.5 Описание технологической схемы производства

2. Расчетная часть

2.1 Выбор исходных данных для расчета

2.2 Расчет материального баланса

2.3 Выбор основного и вспомогательного оборудования

2.4 Лабораторный контроль в цехе

Список литературы



Введение. Перспективы развития ЦБП

Современная целлюлозно-бумажная промышленность занимает важное место в мировом хозяйстве и характеризуется высокими темпами развития.

Удельный вес ее продукции составляет 35%, а в ряде высокоразвитых стран, обладающих значительными ресурсами древесного сырья и волокнистых полуфабрикатов, этот показатель значительно выше. Согласно имеющемуся процессу развитие отечественного ЦБК будет определяться тремя способами:

- требования охраны окружающей среды;

- стоимость энергии;

- степень использования древесного сырья.

Комплексное использование лесосырьевых ресурсов предполагает включение в общий баланс древесины лиственных пород отходов лесопиления и деревообработки. В связи с доступным на перспективу ростом производства и потребления целлюлозно-бумажной продукции ставится задача по решению проблемы сырьевой воды, поскольку запаса и прироста хвойной древесины в большинстве стран мира не могут обеспечить растущие потребности отрасли.

Очевидным резервом в снижении себестоимости получения целлюлозы является повышение качества древесного сырья, поступающего на переработку, т.е. чем качественней будет подготовка, а именно будет получена строго регламентированная технологическая щепа, поскольку единообразие размеров обеспечивает наибольшую равномерность протекания процесса пропитки древесины щепы варочным реагентом и, следовательно, создает условия для минимизации непровара технологической щепы.

Рентабельность производства целлюлозы не в меньшей мере зависит и от организации самого процесса подготовки древесного сырья. Кроме того, в качестве преимуществ переработки короткомерной древесины выдвигается тезис о возможности окорки древесины с большой кривизной, возврата древесины на доокорку, ведение процесса окорки в оптимальном режиме, а также ограничения, определяемые процессом рубки, в виде использования рубительных машин с наклонной подачей.

Для сокращения потерь древесины при распиловке, может быть предложена технология использования более длинных сортиментов. Распиленные на коротье балансы подвергаются окорке, при этом следует обратить внимание, что этот процесс полностью определяет рентабельность производства, так как оказывает существенное влияние на качество выпускаемой продукции, расход древесного сырья и химикатов. В связи с тем, что рынок и рыночные отношения становятся все сложнее, бумажники понимают, что их будущее связано с такой характеристикой как качество продукции, независимо от сорта бумаги.

В настоящее время требуются перерабатывающие копировальные машины и принтеры с большей производительностью, и для этих машин необходимо производить все более качественные сорта бумаги. Одна из возможностей решить поставленную задачу - получить бумагу необходимого качества, построив новую буммашину, совсем другое - улучшить качество бумаги путем модернизации оборудования. При этом необходимо учитывать такие серьезные вопросы, как критические участки БМ, ограничения, связанные с имеющимися зданиями и сооружениями, погрузочно-разгрузочным оборудованием, длительностью остановов. Кроме того, для проведения реконструкции буммашины требуются значительные инвестиции, а улучшение качества бумаги часто остается недостаточным для окупаемости этих инвестиций: удачная реконструкция буммашины также должна означать повышение производительности БМ.



1. Специальная часть

1.1 Назначение цеха

Назначение проектированного цеха заключается в процессе промывки целлюлозы. Происходит отделение отработанного черного щелока от сваренной целлюлозной массы, поэтому промывку целлюлозы следует считать первой стадией регенерации затраченной на варку щелочи, содержащейся в отработанном щелоке. Целлюлозная масса после натронной или сульфатной варки содержит от 4 до 6,5 м3 отработанного черного щелока на 1 т воздушно-сухой целлюлозы. Из общего количества щелока небольшая часть (примерно 0,3--0,4 м3 на 1 т воздушно-сухой целлюлозы, или около 5 % от общего объема) содержится во внутренних капиллярах клеточных стенок. Некоторая часть щелока (приблизительно 1--1,5 м3 на 1 т воздушно-сухой целлюлозы, или 15--20 % от общего объема) заключена во внутренних каналах и полостях волокон. Остальное количество щелока, т. е. 75--80 % от общего объема, составляет свободный щелок, окружающий отдельные волокна или пучки волокон.

Задача промывки состоит в том, чтобы как можно полнее, с наименьшими потерями растворенных веществ отделить весь щелок от целлюлозной массы, причем, так как черный щелок подвергается выпариванию и сжиганию, важно собрать его в виде концентрированного, неразбавленного раствора. После промывки необходимо получать промытую массу, не содержащую больших остатков щелока, так как санитарные и экономические требования диктуют необходимость сокращения до минимума сброса в канализацию загрязненных вод, содержащих щелочь и растворенные органические вещества.

В существующих методах частично используются для отделения щелока механические процессы (отжим, прессование, фильтрация), основным же техническим приемом является промывка водой, при которой часть щелока удаляется из целлюлозной массы путем вытеснения без разбавления, а часть неизбежно смешивается с водой за счет взаимной диффузии. В соответствии со сказанным, принято различать промывку по методу вытеснения и промывку по методу смешения с последующим отжимом или отфильтровыванием щелока. К первому типу относится промывка в сцежах, в варочных котлах и диффузорах периодического и непрерывного действия, ко второму - непрерывная многоступенчатая промывка на барабанных и ленточных фильтрах, в пресс-фильтрах, в винтовых и дисковых прессах.

Теория процесса промывки разработана недостаточно. Теоретические и экспериментальные исследования процесса промывки целлюлозы ведутся в направлениях: характеристики и анализа происходящих физико-механических процессов и физико-химических явлений; разработки методик оценки результатов промывки; разработки методов расчета баланса щелоков в промывных системах; экспериментального исследования работы различных промывных аппаратов.

1.2 Основные требования, предъявляемые к качеству целлюлозы марки ЭИ

Настоящий стандарт распространяется на хвойную сульфатную целлюлозу марки ЭИ-К, предназначенную для производства многослойной кабельной бумаги, применяемой при изоляции силовых маслонаполненных кабелей до 35 кВт включительно.

Технические требования:

- целлюлоза должна выпускаться в листах;

- целлюлоза по показателям качества должна соответствовать нормам, указанным в таблице 1.



Таблица 1 Показатели качества целлюлозы

Наименование показателя	Норма	Метод испытания
1 Степень делигнификации	273	По ГОСТ 10070-74
2 Динамическая вязкость 0,8 %-ного медно-аммиачного раствора целлюлозы, мПа - с(мП), не менее	55(550)	По Гост 12395-76
3 Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА до 60 ШР и массе отливки площади 1 м2 75гр: разрывная длина	9300	По ГОСТ 14363.4 -70
4 Массовая доля золы, %, не более	0,63	По ГОСТ 18641-73
5 РН водной вытяжки	6,0 - 8,0	По ГОСТ 12523-77 и п. 42 настоящего стандарта
6 Удельная электрическая проводимость водной вытяжки, мк см/см, не более при модуле 1:50 при модуле 1:20	27 54	По ГОСТ 8552-72
7 Сорность - число соринок на 1 м2 площадью от 0,1 до 1,5 мм2, не более соринки площадью свыше 1,5 мм2	2000 не допускается	По ГОСТ 14363,3-70
8 Влажность, %	205	По ГОСТ 16932-71
9 Расчетная влажность, %	12	-

1.3 Выбор и обоснование технологической схемы производства

Для проекта выбираю непрерывный способ промывки целлюлозы на многоступенчатой промывной установке.

Промывка на барабанных фильтрах строится по многоступенчатой противоточной схеме с замкнутой системой использования промывных вод и щелоков. В последовательную работу включается от трех до пяти фильтров. Горячая свежая вода подается только в спрыски последнего фильтра; полученный с последнего фильтра слабый фильтрат используется для разбавления массы перед поступлением на этот же фильтр и частично подается на спрыски предпоследнего фильтра, фильтрат которого в свою очередь расходуется для разбавления массы перед этим же фильтром и частично идет на спрыски предыдущего и т. д. до первого фильтра, куда поступает масса из выдувного резервуара, разбавленная крепким оборотным щелоком. Крепкий щелок, отобранный на первом фильтре, используется для разбавления массы перед ванной фильтра и в выдувном резервуаре, а избыток его идет на варку и на регенерацию. Основной достаток: система не имеет сбросов в сток, и потери ограничиваются щелочью, удержанной массой после последней ступени промывки.

Из нижней части выдувного резервуара масса, разбавляется крепким щелоком до концентрации 3,2 % . Дальше, масса дополнительно разбавляется крепким оборотным щелоком до 1,2 %. Вакуум создается барометрической трубой, конец которой опущен в приемный бак для щелока. Сухость папки, сходящей с барабана, составляет 15 %. После последнего фильтра масса, промытая горячей водой, разбивается в мешалке, разбавляется оборотной водой и поступает в бассейн перед очистным отделом.

Разность уровней между осями барабанов и максимальным уровнем щелоков в приемных баках составляет 8 м, что обеспечивает создание необходимого вакуума. Для уменьшения пенообразования при поступлении щелоков в баки концы труб опущены в гидравлические карманы, всегда заполненные щелоком. От всех баков, верх которых герметично закрыт, отходят широкие трубы для отвода накапливающейся пены в пеносборник, на верхней крышке которого установлен центробежный пеноразбиватель. Пеноразбиватель представляет собой широкий и короткий патрубок для выхода пены, над отверстием которого с частотой 1000 мин вращается перфорированный диск с изогнутыми лопастями на вертикальном валу. Щелок, образующийся после разбивания пены, стекает обратно в бак, а воздух выбрасывается вентилятором через небольшой циклон, улавливающий остатки пены, в атмосферу. Со дна пеносборника щелок, получающийся после разрушения пены, откачивается насосом в приемный бак второго фильтра. Основным производственным затруднением при промывке целлюлозы на барабанных фильтрах является вспенивание щелока. Накапливаясь в ваннах фильтров, пена затрудняет контроль уровня массы, ухудшает условия формования папки, увеличивает потери щелочи. Для уменьшения пенообразования, сокращения потерь щелочи, повышения производительности и для обеспечения нормальной работы вакуум-промывной установки, очень большое значение имеет поддержание постоянного рабочего режима: концентрации массы, количества массы и щелоков, циркулирующих в системе, расхода и температуры промывной воды. Поэтому совершенно обязательно оборудование установки целым рядом автоматических контрольных приборов и регуляторов.

1.4 Связь с другими цехами

Промывной цех связан со многими цехами: варочный цех, очистной цех, цех коммуникаций, ТЭЦ, регенерация черного щелока. Из цеха коммуникаций приходит вода, из ТЕЦ пар и электроэнергия. Из варочного цеха целлюлоза поступает на промывку далее идет на промывку из промывного цеха на регенерацию черного щелока.



1.5 Описание технологической схемы производства

Промывка целлюлозы на многоступенчатой промывной установке производится следующим образом. Масса из выдувного резервуара 1 при концентрации 3,2 % разбавляется крепким щелоком, подаваемым из первого бака 5 до концентрации 1,2 %. После масса непрерывно поступает в ванну первого фильтра 4. Целлюлозная папка, образовавшаяся на барабане, промывается щелоком (фильтратом), подаваемым на спрыски фильтра насосом из бака второго фильтра. Отмытая папка из первого фильтра при концентрации 15 % поступает в промежуточную ванну 4, где разбавляются щелоком, подаваемым из бака второго фильтра до концентрации 1 %, а затем на второй фильтр, где промывается щелоком третьего фильтра. Щелок с первого фильтра самотеком сливается в первый бак. Таким же образом работают второй, третий и четвертый фильтры. Целлюлозная папка, образовавшаяся на барабане четвертого фильтра, промывается последовательно горячей и холодной водой. Промытая масса с последнего фильтра при концентрации 15 % поступает в концевую ванну, разбавляется оборотной водой и направляется на очистку.

В черном щелоке содержится значительное количество поверхностно-активных веществ, состоящих в основном из мыла, образующегося во время варки целлюлозы. Вследствие этого в каждом баке щелока образуется пена. Причиной пенообразования является смешение щелока с воздухом в процессе промывки целлюлозы на фильтрах. Присутствие поверхностно-активных веществ усиливает пенообразование. Из баков пена отсасывается в пеносборник 6 и разрушается в нем при помощи механического пеногасителя 7. Щелок из пеногасителя непрерывно откачивается насосом во второй бак. Воздух, освобождающийся при разрушении пены, отсасывается из пеносборника вентилятором 8в атмосферу. Современные промывные установки оснащены дистанционным управлением и приборами для автоматического регулирования промывки целлюлозы. Промывка целлюлозы происходит по принципу противотока. На первой ступени отбирают крепкий щелок на регенерацию, на разбавление массы в выдувном резервуаре. Щелок с промежуточных ступеней промывки используется на предшествующих стадиях промывки. На последнюю ступень подается горячая вода.



2. Расчетная часть

2.1 Выбор исходных данных для расчета

Для наглядного представления о количествах жидкости и растворенных

веществ, циркулирующих в системе непрерывной противоточной промывки на барабанных фильтрах, рассчитаем примерный баланс щелоков для четырехступенчатой промывки на однозонных фильтрах. Расчет будем вести на 1 т воздушно-сухой целлюлозы средней жесткости. Условия работы установки примем следующие:

Количество:

- щелока, поступающего с массой из котла, м³/т целлюлозы .6,6[3с 112]

- растворенных веществ (сухого остатка), содержащихся в этом щелоке,

кг/т целлюлозы… …… 1443[3с 112]

Концентрация массы, %:

- в нижней части выдувного резервуара… 3,2[3с 112]

- при поступлении на фильтр… …… 1,2[3с 112]

- при сходе с барабана фильтра…… 15[3c 112]

- расход горячей воды на промывку, м³/т целлюлозы… .8[3c 112]

2.2 Расчет материального баланса

Прежде всего, поскольку система промывки замкнута и не имеет сброса в канализацию, будет справедливо уравнение суммарного жидкостного баланса установки:

V_о + W = V + M,

где V_o - количество щелока, поступающее с массой из котла (за вычетом

паров, выделяющихся при выдувке);

W - расход воды на промывку;

V - количество получаемого (используемого) щелока, возвращаемого на

варку и направляемого на регенерацию;

М - количество воды, уходящее с промытой массой.

В нашем случае V_o и W известны, а количество воды с промытой массой на 1 т воздушно-сухой целлюлозы будет равно:

Следовательно, общее количество используемого щелока составит:

V = V_o + W - M

V = 6,6 + 8 - 5,4 = 9,2 м³/т целлюлозы.

Аналогичное уравнение будет справедливо и для суммарного баланса растворенных веществ (сухого остатка):

G_o = G + N,

где G_o -- количество сухого остатка в исходном щелоке, поступающем из

котла;

G -- количество сухого остатка в используемом щелоке;

N -- потери сухого остатка с промытой массой.

Допустим, что при нормальной работе потери щелочи с промытой массой на нашей установке составляют 30 кг стандартного сульфата (95 % Na₂SО₄) на 1 т целлюлозы. Если принять, что в сухом остатке щелока содержится примерно 23 % Na₂О, то в пересчете на массу сухого остатка потери составят:

Тогда количество сухого остатка в используемом щелоке будет:

G = Go - N = 1750 - 54 = 1696 кг/т целлюлозы,

а концентрация его должна составить:

с = 1696 : 9,2 = 184 кг/м³ (по сухому остатку),

что отвечает плотности 1,09 г/см³ (при 15 °С).

Начальная концентрация щелока, приходящего из котла, была:

с_о= 1750 : 6,6 = 265 кг/м³

Отношение концентраций используемого и исходного щелоков (или относительная концентрация):

а отношение объемов используемого и исходного щелоков, или относительный объем:

при эффективности промывки:

Выражение для концентрации используемого щелока связывает между собой все основные величины материального баланса:

Переменными, очевидно, будут расход промывной воды W, концентрация с и потери при промывке N. Если условно предположить, что потери с промытой массой будут оставаться постоянными независимо от расхода воды, тогда для нашего примера получим следующую приблизительную зависимость между расходом воды на промывку и концентрацией используемого щелока:

Расчет жидкостного баланса по всей системе промывки не представляет трудностей: для этого достаточно знать концентрацию массы. Потери волокна при промывке практически можно не учитывать, так как они очень незначительны и не превышают 0,1 %. Возвращаясь к нашему примеру, подсчитаем количество циркулирующей в системе жидкости на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.

Количество щелока, поступающее с массой из выдувного резервуара:

Количество оборотного крепкого щелока, идущее в резервуар на разбавление: 26,62 - 6,6 + 20,02 м³. Количество щелоков, сопровождающих массу при поступлении на фильтры:

Поступает на разбавление щелока в бачок перед первым фильтром:

66,8 - 26,62 = 40,2 м³.

Всего используется оборотного крепкого щелока для разбавления массы:

20 + 40,2 = 60,2 м³.

На каждый фильтр подается жидкости на спрыск 8 м³/т, а с массой уходит жидкости 5,4 м³/т., следовательно, количество фильтрата с каждого фильтра составит 66,8 + 8 - 5,4 =69,4 м³.

За вычетом оборотного щелока количество используемых щелоков, отбираемых с первого фильтра, будет равно 69,4 - 60,2 = 9,2 м³, как уже ранее определено из суммарного жидкостного баланса. Количество фильтрата, подаваемого в промежуточные мешалки (между фильтрами) для разбавления массы от концентрации 14 % до концентрации 1,25 %, равно 66,8 - 5,4 = 61,4 м³.

Остается фильтрата для подачи в спрыски предыдущего фильтрата (проверка): 69,4 - 61,4 = 8 м³.

Расчет полного баланса сухого остатка по всей схеме сложнее и требует предварительного составления системы уравнений. Процесс промывки на фильтре складывается из двух стадий: отсасывания избытка щелока с образованием и уплотнением слоя массы и собственно промывки слоя массы из спрыска. Примем для нашего примера, что перед поступлением в зону спрысков слой массы обезвоживается до концентрации 8 %, т.е. с массой остается на 1 т воздушно-сухой целлюлозы:

Следовательно, в зоне фильтрации и предварительного обезвоживания отсасывается щелока без разбавления 66,8 - 10,12 = 56,68 м³. В спрысковой зоне всего отбирается щелока 69,4 - 56,68 = 12,72 м³.

Некоторая часть этого количества будет вытеснена из массы спрысковой жидкостью также без разбавления; условно примем, например, что она составит 25% (т.е. коэффициент вытеснения к_в = 0,25), или 12,72 0,25 = 3,18 м³. Всего неразбавленного фильтрата будет отобрано на фильтре 56,68 + 3,18 = 59,86 м³.

Количество неразбавленного щелока, которое смешивается со спрысковой жидкостью в зоне спрысков, равно: 10,12 - 3,18 = 6,94 м³ . Этот объем (считаем условно) смешивается со всем количеством спрысковой жидкости, откуда получается 6,94 + 8,0 = 14,94 м³ разбавленного щелока, имеющего одинаковую концентрацию. Из них 5,4 м³ удерживаются массой после отжима ее до концентрации 14 %, а остальные 14,94 - 5,4 = 9,54 м³ уходят в фильтрат и смешиваются с 59,86 м³ неразбавленного щелока, образуя общий объем фильтрата, равный 59,86 + 9,54 = 69,4 м³, как было подсчитано выше. По отношению к общему количеству щелока, отобранному в спрысковой зоне, объем разбавленного щелока составит:

т.е. коэффициент смешения равен ксм = 0,75, как и должно было получиться, так как

кв + ксм = 1

Теперь мы можем составить систему уравнений материального баланса сухого остатка по всей системе. Предварительно примем во внимание, что часть потерь щелочи с промытой массой будет приходиться на адсорбированную щелочь, которая, будучи выведена из жидкой фазы, не может принимать участие в процессах смешения щелоков. Примем, что количество адсорбированной щелочи будет эквивалентно 20 кг сухого остатка на 1 т целлюлозы (4,6 кг Na₂О) и условно исключим его из уравнений материального баланса. Таким образом, за начальное количество сухого остатка щелока, поступающего из котла, примем не 1750 кг/т, а только 1730 кг/т.

Принимаем следующие обозначения концентраций щелоков в г/дм³ или кг/м³: промышленность целлюлоза оборудование схема

С₁ - фильтрата (используемого щелока) от первого фильтра;

С₂ - щелока, поступающего с массой на первый фильтр;

С₃ - щелока, удерживаемого массой после первого фильтра;

С₄ - фильтрата от второго фильтра;

С₅ - щелока, поступающего с массой на второй фильтр;

С₆ - щелока, удерживаемого массой после второго фильтра;

С₇ - фильтрата от третьего фильтра;

С₈ - щелока, поступающего с массой на третий фильтр;

С₉ - щелока, удерживаемого массой после третьего фильтра;

С₁₀ - фильтрата от четвертого фильтра;

С₁₁ - щелока, поступающего с массой на четвертый фильтр;

С₁₂- щелока, удерживаемого массой после четвертого фильтра.

Составляем уравнения материального баланса сухого остатка. Для первого фильтра:

разбавление массы в выдувном резервуаре и перед фильтром:

1730 + 60,2_с1 = 66,8_с2

смешение в зоне спрысков:

6,94_с2 + 8,0_с4 = 14,94_с3

образование фильтрата из неразбавленного и разбавленного щелоков:

59,86_с2 + 9,54_с3 = 69,4_с1

Для второго фильтра:

разбавление массы в промежуточной мешалке перед фильтром

5,4_с3 + 61,4_с4 = 66,8_с5

смешение в зоне спрысков:

6,94_с5 + 8,0_с7 = 14,94_с6

образование фильтрата из неразбавленного и разбавленного щелоков:

59,86_с5 + 9,54_с6 = 69,4_с4

Для третьего фильтра (аналогично):

5,4_с6 + 61,4_с7 = 66,8_с8

6,94_с8 + 8,0_с10 = 14,94_с9

59,86_с8 + 9,54_с9 = 69,4_с7

Для четвертого фильтра:

5,4 _с9 + 61,4_с10 = 66,8_с11

6,94_с11 + 0(вода) =14,94_с12

59,86_с11 + 9,54с12 = 69,4с10

Алгебраическое решение этой системы уравнений дает следующие значения концентраций, кг/м3:

1) 6,94с11 + 0 (вода) = 14,94с12

2) 59,86 с11 + 9,44(0,46с11) = 69,4с10

64,2 с11 = 69,4с10

3) 5,4с9 + 61,4с10 = 66,8(1,081с10)

5,4с9 + 61,4с10 = 72,21с10

10,81_с10 = 5,4_с9

4) 6,94_с8 + 8,0(0,50_с9) = 14,94_с9

6,94_с8 + 4_с9 = 14,94_с9

6,94_с8 = 10,94_с9

5) 59,86_с8 + 9,54(0,634_с8) = 69,4_с7

59,86_с8 + 6,05_с8 = 69,4_с7

65,91_с8 = 69,4_с7

_с7

6) 5,4 _с6 + 61,4_с4 = 66,8(1,053_с7)

5,4_с6 + 61,4_с7 = 70,34_с7

5,4_с6 = 8,94_с7

7) 6,94_с5 + 8,0(0,604_с6) = 14,94_с6

6,94_с5 + 4,83_с6 = 14,94_с6

6,94_с5 = 10,11_с6

8) 59,86_с5 + 9,54(0,687_с5) = 69,4_с4

59,86_с5 + 6,553_с5 = 69,4_с4

66,414_с5 = 69,4_с4

9) 5,4_с3 + 61,4_с4 = 66,8(1,045_с4)

5,4с3 + 61,4с4 = 69,806с4

5,4с3 = 8,406с4

10) 6,94с2 + 8,0(0,64с3) = 14,94 с3

6,94с2 + 5,136с3 = 14,94с3

6,94с2 = 9,804с3

11) 59,86с2 + 9,54(0,708с2) = 69,4с1

59,86с2 + 6,753с2 = 69,4с1

66,613с2 = 69,4с1

12) 1730 + 60,2_с1 = 66,8(1,042_с1)

1730 + 60,2с1 = 69,595с1

1730 = 9,395с1

= 1,042 184,14 = 191,87

= 0,708 191,87 = 135,84

= 0,642 135,84 = 87,21

= 1,045 87,21 = 91,13

= 0,687 91,13 = 62,61

= 0,604 62,61 = 37,82

= 1,053 37,82 = 39,82

= 0,634 39,82 = 25,25

= 0,50 25,25 = 12,62

= 1,081 12,62 = 13,65

= 0,46 13,65 = 6,28

Потери растворенного сухого вещества с промытой массой составят:

5,4_с12 = 5,4 6,28 = 33,91 кг

С учетом адсорбированной щелочи потери будут: N = 33,91 +20 =53,91 кг, что по отношению к общему количеству сухого остатка, поступившему из котла, равно:

Проверим полученную концентрацию используемого щелока по суммарному материальному балансу. В используемый щелок должно поступить:

G = G_o - N = 1750 - 53,91 = 1696,09

кг сухого остатка

Концентрация его должна составить: как и получено выше.

Следовательно, система уравнений материального баланса решена правильно, и можно рассчитать общий материальный баланс по всей системе (таблица 2).

Разумеется, расчет материального баланса можно сделать не в кг сухого остатка, а в кг щелочи (Na₂O). Для этого в данном случае достаточно перемножить все полученные цифры на 0,23 (содержание Na₂O в сухом остатке было принято равным 23 %).

Таблица 2 Таблица материального баланса

Статьи прихода и расхода	Количество сухого остатка, кг/т целлюлозы
Первый фильтр
Со щелоком из котла	1730,0(+20)
С первым фильтратом на разбавление	184,36 60,2 = 11098,5
Итого с массой на фильтр	191,87 66,8 = 12816,9
Со вторым фильтратом на спрыск	87,21 8,0 = 697,7
Итого приходит на фильтр	11796,2
Уходит с первым фильтратом	184,36 69,4 = 12794,6
Удерживается массой после фильтра	135,84 5,4 = 733,5
Второй фильтр
С массой после первого фильтра	733,5
Со вторым фильтратом на разбавление	87,21 61,4 = 5354,7
Итого с массой на фильтр	91,13 66,8 = 6087,5
С третьим фильтратом на спрыск	37,82 8,0 = 302,6
Итого приходит на фильтр	6390,1
Уходит со вторым фильтратом	87,21 69,4 = 6052,4
Удерживается массой после фильтрата	62,61 5,4 = 338,1
Третий фильтр
С массой после второго фильтра	338,1
С третьим фильтратом на разбавление	37,82 69,4 = 2624,7
Итого с массой на фильтр	39,82 66,8 = 2660
С четвертым фильтратом на спрыск	12,62 8,0 = 101
Итого приходит на фильтр	2761
Уходит с третьим фильтратом	37,82 69,4 = 2624,7
Удерживается массой после фильтрата	25,25 5,4 = 136,4
Четвертый фильтр
С массой после третьего фильтра	136,4
С четвертым фильтратом на разбавление	12,62 61,4 = 774,9
Итого с массой на фильтр	13,65 66,8 = 911,9
С водой на спрыск	0,0
Итого приходит на фильтр	911,9
Уходит с четвертым фильтратом	12,62 69,4 = 875,9
Удерживается массой после фильтрата	6,28 5,4 = 33,9 (+20)



2.3 Выбор основного и вспомогательного оборудования

Расчет и выбор вакуум-фильтров для промывки целлюлозы

Вакуум-фильтры бывают высоковакуумные и фильтры, работающие под давлением. Выбор типа фильтра производится исходя из задач промывки и экономической целесообразности. Вакуум-фильтры выбирают по площади фильтрующей поверхности, вычисляется по формуле:

где Q - производительность цеха по целлюлозе, т/с;

L-съем целлюлозы с 1м² площади фильтрующей поверхности, т/м² сутки.

По рассчитанной площади фильтрующей поверхности вакуум-фильтры выбирают в справочнике бумажника.

Пример: Производительность цеха по целлюлозе 350 т/с, съем целлюлозы с 1м² фильтрующей поверхности 7,5 т/м² с, тогда фильтрующая поверхность вакуум-фильтра будет равна:

Устанавливаем вакуум-фильтры марки…. БВУ60-3,4

Поверхность фильтрации, м²…... 60

Диаметр барабана, м…. 3,4

Длина, м………….5,7

Скорость вращения барабана,об/мин…….0,75-3

Вес фильтрата с приводами, кг………..28200

Габаритные размеры

Длина……………...8800

Ширина……………...5400

Вес……...5300

Фильтратные баки

Объем фильтратных баков определяют по формуле:

где а - количество фильтрата (из материального баланса);

Q - суточная производительность цеха;

T - время пребывания фильтрата в баке;

К- коэффициент заполнения бака щелоком.

Пример: Q = 340 т/с

К = 0,8

а = 69,4м³

t=8-12 мин

Задаемся высотой бака и по формуле находим диаметр бака:

где V - обьем бака, м³;

- 3,14;

Н - высота бака = 10 м.

Если промывка 4-х ступенчатая, то устанавливаем 4 фильтратного бака по одному для каждого вакуум-фильтрата.

Зная объем бака, можно найти Д и Н бака, задавших соотношение между Д и Н.

Например: Д:Н-1:2, тогда Н=2Д и пользуясь формулой:

где V - объем бака, м;

Д - диаметр бака, м;

Н - высота бака, м;

- 3,14.

Найдем Д бака по формуле:

а высота бака Н = 2 Д = 2 4,7 = 9,4

Выдувной резервуар

Полученную емкость выдувного резервуара определяем по формуле:

где - суточная производительность цеха, т/с;

t - время нахождения целлюлозы в выдувном резервуаре, ч;

К - массовая доля волокна, %;

n - коэффициент, учитывающий зону разбавления.

Пример: Q_c = 340 т/с; t = 2 часа; К = 12 %; n = 0,8 %.

По полученной емкости выбираем выдувной резервуар…… объемом = 400 м³

[2 с 104]

Давление расчетное, МПа……………..0,3

Температура расчетная, °С……...130

Диаметр корпуса, м……6,0

Высота по фланцам, м…….18,21

Частота вращения мешалки, мин…...20

Установочная мощность, кВт……22

Масса, т…….63,6

Бассейн промытой массы

Объем бассейна рассчитывается по формуле:

где М - количество воды (слабого щелока), уходящее с промытой массой, м³ ;

Q_c-суточная выработка целлюлозы, т/с;

t - время нахождения массы в бассейне, ч;

n - коэффициент, учитывающий зону разбавления массы.

Пример: М=5,4 м³; Q_c = 340 т/с; t = 2 ч; n = 0,8.

Тогда:

Выбираем бассейн высокой концентрации [3с341]

Объем бассейна номинальный, м……315

Концентрация массы, %:

на входе……....10-20

на выходе……..3-4,5

Давление рабочее в аппарате…гидростатическое

Давление оборотной воды, подаваемой на разбавление, МПа, не менее…..0,3

Количество перемешивающих устройств….1

Диаметр винта, м……1,25

Частота вращения винта, об/мин……...118

Мощность установочная, кВт...55

Диаметр ротора разбрасывания, мм……..800

Частота вращения ротора разбрасывания, об/мин..250

Мощность установочная, кВт………….7,5

Диаметр цилиндра, м:

большого……6,4

малого……….4,0

Высота цилиндра, м:

большого………6,6

малого……………….1,8

Общая высота аппарата, м………….13,4

Расчет насосов

Производительность насоса рассчитывается по формуле:

где а - количество перекачиваемой жидкости или массы на 1 т целлюлозы;

Q_с - суточная производительность цеха, т/с;

К - коэффициент запаса = 1,2.

Выбор насосов производится по количеству перекачиваемой массы в час и по высоте, на которую надо поднять массу. Производительность насоса выбираем на 20-30 % больше, чем поток перекачиваемой массы. При выборе насосов следует для массовых потоков подобрать насосы бумажной массы, при перекачивании черного щелока - щелоковые насосы, для подачи горячей воды - насосы для воды.

Устанавливаем 4 основных насоса + 2 резервных

Наименование и назначение изделия - насос для щелоков и варки кислоты с t=190 °С и объемным весом 1,05т/м³

Марка или тип…….12ХЩ-18Е- 1

Подача в м³/час………...1200

Напор, м³……..20

Мощность электродвигателя, кВт…...125

Число оборотов/минуту…….1000

КПД, %...........80

Годовой ресурс……….12

Габаритныйразмер, мм…………..10000

2.4 Лабораторный контроль в цехе

Таблица 3 Лабораторный контроль

	Наименование стадии процесса место отбора пробы или изменения параметра	Контролируемый параметр	Частота контроля	Допустимый диапазон контролируемого параметра и требуемая точность измерения	Наименование нормативно-технической документации или средства измерения	Должностное лицо, осуществляющее контроль
№
	Поступающая масса. Приемная ванна вакуум- фильтра №1	1.концентрация 2.температура 3. расход	1 раз в смену 4 раза в смену постоянно	1,2 % 0,3 не более	По утвержденной методике Термометр Е-1	Лаборант цеха Ст. диффузорщик Ст. диффузр щик
				75 оС 1оС
1.
				Q = 170 л/с измерения л/с
	Фильтрат по стадиям промывки	1.темпера-тура 2.плотность 3.общая мелочность фильтрата 4.ступень промывки 5. расход щелока разбавлен ия по ступеням 6. расход жидкости на спрыски 7. уровень в пеносборнике	8 раз в смену 8 раз в смену 4 раза в смену Постоянно Постоянно Постоянно Постоянно	1 ступень не более 75С+-1С 2 ступень 70С+-5С 3 ступень 65С+-5С 4 ступень 65С+-5С 1 ступень 1,050+- 0,005 г/мЗ измерения +-0,001 2 ступень 1,020+- 0,005 г/мЗ измерения +-0,001 3 ступень 1,007+- 0,005 г/мЗ измерения +-0,001 Не более 1,2 г/л в единицу Na20 измерения +-0,01 г/л 160-400 л/с измерения +-5 л/с 20-46 л/с измерения +- 1 л/с 60-70% измерения +-1% 43+-2% измерения +-1%	Термометр Термометр По утвержденной методике С-2, С-8, С-14, С-20 С-7,С-13,С-9 С-9,С-13,С-21, С-26 С-4
2.
						Лаборант
						Ст.
						диффузорщик



3.	Подача щелока в химцех	1. расход щелока 2.содержние волокна	Постоянно 1 раз в смену	25-60 л/с измерения +- 1 1 л/с Не более 30 м	С-9 По утвержденной методике	Лаборант
4.	Чистота промывки	остаточная щелочнос ть массы	8 раз за смену	Не более 0,24 г/л в единицу Na20 измерения +-0,03 г/л
5.	Горячая вода на промывку	1.температура 2.общая щелочность 3.расход	Постоянноо	50+-5С измерения +-1С не более 0,04 г/л в единицу Na20 измерения 0+-0,01 г/л 20+-46г/л измерения +-1 л/с	Манометрический термометр ТПГ-219поутв. Методике С-23	Ст. диффузорщик Лаборант Ст. диффузорщик
6.	Вакуум по стадиям промывки	1.разряжение	Постоянно	1 ступень 0,25-0,55бар измерения +-0,005бар 2 ступень 0,3-0,6 бар измерения +-0,05 бар 3 ступень 0,3-0,6 бар измерения +-0,05 бар 4 ступень0,3-0,6 бар измерения +-0,05 бар	Манометр
7.	Наполнение ванны вакуум-фильтра	1. уровень	Постоянно	1, 2, 3, 4 ступени 45%+-5% измерения +-1%	А-6,А-1,А-8,А- 25
8.	Подача массы в очистной отдел	1. расход воды 2.концентрация	Постоянно 1 раз в смену	180-38-л/с 1+-0,2%		лаборант
9.	Папка, сходящая с фильтров		1 раз в сутки	11% - 14% измерения +-1%	По методике



Список литературы

1. Жудро, С. Г. Технологическое проектирование целлюлозно-бумажных предприятий / С.Г.Жудро. - М.: Лесная промышленность, 1987. - 352 с.

2. Непенин, Ю.Н. Производство сульфатной целлюлозы. Учебное пособие для вузов / Ю.Н. Непенин. - М.: Лесная промышленность, 1990. - 596 с.

3. Шитов, Ф.А. Технология целлюлозно-бумажного производства / Ф.А.

Шитов. - М.: Лесная промышленность, 1978. - 381 с.

Размещено на Allbest.ru

...