Автоматизация технологического процесса варки целлюлозы в варочном котле периодического действия

После закачки горячего варочного щелока температура содержимого котла составляет 155-160 °С. Нагрев варочного щелока во время варки осуществляется подачей пара высокого давления в паровые сопла, установленные на циркуляционном трубопроводе. В фазе варки в варочном котле поддерживается требуемый уровень температуры и давления до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение Н-фактора. Циркуляция осуществляется следующим образом: варочный щелок отбирается через циркуляционное сито в нижней части котла, подогревается паром высокого давления в трубопроводе и возвращается в котел через верхнее вы-теснительное сито и через нижний конус. Температура варки составляет 165 °С. Регулирование концентрации эффективной щелочи во время варки осуществляется подачей горячего белого щелока по линии 8 в циркуляционный трубопровод. Избыток горячего черного щелока возвращается в бак ГЧЩ.

После окончания варки начинается вытеснение горячего варочного щелока холодным промывным фильтратом и теплым щелоком. При этом температура содержимого котла резко снижается и прекращаются химические реакции. Процесс вытеснения начинается с подачи щелока из бака черного щелока КЩ в нижнюю часть котла, чтобы использовать высокую температуру в варочном котле для деактивации комплексных соединений кальция, растворенных в щелоке при пропитке. Окончательное вытеснение проводится с использованием промывного фильтрата, поступающего из бака для вытесняемого щелока ПрЩ. Вытесненный горячий черный щелок направляется в сборник горячего черного щелока по линии 18 для следующей варки, а также на выпарку по линиям 10 и 30. Количество использованного вытесненного щелока соответствует общему объему фильтрата от промывки небеленой массы. В конце ступени вытеснения температура массы в котле ниже 100 °С. После этого давление в котле за счет снижения температуры также снижается до уровня атмосферного. Вымывка массы начинается с подачи промывного щелока в нижний конус котла на разбавление. Масса с концентрацией 5 % откачивается насосом из котла в вымывной резервуар.

В процессе варки сдувки из котла поступают по линии дегазации в бак горячего черного щелока, частично конденсируются, а несконденсировавшиеся парогазы откачиваются вентилятором через терпентинный конденсатор на сжигание вне варочного цеха. Аналогично, все паровые сдувки из щелоковых баков направляются сначала по линии 7 в бак горячего черного щелока, а затем вентилятором откачиваются на сжигание вне варочного цеха.

1 - подача холодного белого щелока; 1а - белый щелок на регулирование а.щ. на пропитку; 2 - пар высокого давления;3 -вытесняемый из котла теплый черный щелок после пропитки; 4 - подача белого щелока на регулирование а.щ. во время варки; 5 - теплый черный щелок на выпарку; 6 - щелок на выпарку; 7 - дегазация баков; 8 - мыло; ТП - теплообменник; Т.В. - теплая вода; Г.В. - горячая вода; П.С. - паровые сопла на трубопроводе циркулирующего варочного щелока; КЩ - бак теплого черного щелока (К-бак).

Рисунок 5 - Принципиальная технологическая схема варки Super Batch-Kоз.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Материальный баланс

Исходные данные представлены в таблице 1

Таблица 1 - Исходные данные для расчета материального баланса

Расчет материального баланса ведется на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.

Материальный баланс загрузки и пропитки

Количество абсолютно-сухой древесины на 1 м котла:

,(1)

где ? 2 - средняя плотность древесины, кг/м3;

а - степень объемного заполнения котла, пл. м3/м3

кг/м3.

Выход абсолютно-сухой целлюлозы с 1 м3 котла:

,(2)

где В - выход целлюлозы из древесины, %;

кг/м3.

Выход воздушно-сухой целлюлозы с 1 м3 котла:

(3)

где 0,9 - коэффициент сухости воздушно-сухой целлюлозы;

кг/м3.

Выход воздушно-сухой целлюлозы из котла за одну варку:

, (4)

где VK - объем котла, м3;

кг.

На 1 т воздушно-сухой целлюлозы необходимо загрузить абсолютно-сухой древесины:

,(5)

где 880 - содержание абсолютно-сухого волокна на 1 т целлюлозы, кг;

В - выход целлюлозы из древесины, %;

кг/тв.с.ц.,

или (6)

где ? 1 - насыпная плотность щепы, кг/м3;

м3/т,

или ,(7)

где р2 - средняя плотность древесины, кг/м3;

пл. м3/т в.с.ц.

С древесиной в котел поступает жидкости:

,(8)

где W1 - относительная влажность щепы, %;

кг Н2О/т в.с.ц.

Количество пара, подаваемого на уплотнение и пропарку щепы, на 1 т в.с.ц. зимой:

,(9)

где т1 - теплоемкость древесины, КДж/кг? °С, т1=1,34;

т2 - теплоемкость воды, КДж/кг?°С, т2=4,19;

t1 - температура пропарки, °С;

t2 - температура щепы зимой, °С;

l - энтальпия пара при Р 1,2 МПа;

l' - энтальпия жидкости при t =90 °С;

? - теплота плавления льда, КДж/кг?°С, ? =334

=602,5 кг/т в.с.ц.

Количество пара, подаваемого на уплотнение и пропарку щепы, летом:

,(10)

где t2'- температура щепы летом, °С;

кг/т.

Количество пара, конденсирующегося в котле (принимаем 90 %),

зимой:

,(11)

кг/т.

Количество пара, конденсирующего в котле, летом:

,(12)

кг/т.

Количество пара, уходящего из котла с воздухом в период загрузки котла:

- зимой:

,(13)

кг/т.

- летом:

,(14)

кг/т.

Количество жидкости в котле на 1 т в.с.ц.

,(15)

где ГМ - гидромодуль варки, ГМ=4; кг/т.

Необходимо залить черного щелока на пропитку:

-зимой

,(16)

кг/т

-летом

,(17)

кг/т

или ,(18)

где d2 - плотность черного щелока, подаваемого на пропитку, кг/м3 ;

м3/т в.с.ц.,

,(19)

м3/т в.с.ц.

Далее материальный баланс считаем на летние показатели.

Сухих веществ в черном щелоке на пропитку на 1 т в.с.ц.

,(20)

где С2 - концентрация черного щелока, подаваемого на пропитку,%;

кг/т.

Принимаем, что в сухом остатке органических веществ - 70 %, минеральных веществ - 30 %.

Черный щелок на пропитку содержит:

- минеральных веществ

,(21)

кг/т.

- органических веществ

, (22)

кг/т.

Расчет показателей белого щелока представлен в таблице 2

Таблица 2 - Расчет показателей белого щелока

Страницы: 1, 2, 3, 4