Автоматизация технологического процесса варки целлюлозы в варочном котле периодического действия

Компоненты в собственных единицах, г/л

NaOH=CNaOH?ЭNaoH/ЭNa2О=75?40/31=96,8 г/л (23)

Na2S=CNa2S?ЭNa2S/ЭNa2О=25?39/31=31,5 г/л (24)

Na2CO3=CNa2CO3?ЭNa2СО3/ЭNa2O=13,2?53/31=22,6 г/л (25)

Na2SO4=CNa2SO4?ЭNa2SО4/ЭNa2О=l,3?71/31=3,0 г/л (26)

Всего С°ОЩ=153,9 г/л (27)

Степень активности белого щелока

(28)

Коэффициент перевода общей щелочи в собственные единицы

(29)

В минеральном остатке содержится чистого Na2O

 (30)

кг Na2O/т в.с.ц.

Принимаем выход при пропитке 97,5 %, т.е. растворяется 2,5% органических веществ

, (31)

кг/т.

Тогда органических веществ в щелоке к концу пропитки

кг/т. (32)

Всего сухих веществ в щелоке к концу пропитки

кг. (33)

Материальный баланс загрузки и пропитки (летний) представлен в таблице 3

Таблица 3 - Материальный баланс загрузки и пропитки

Принимаем коэффициент вытеснения равным 0,8, тогда остается черного щелока с пропитки 20 %

,(34)

кг/т.

Вытеснено жидкости

, (35)

кг/т.

Средняя концентрация сухих веществ в щелоке к концу пропитки:

, (36)

%.

Органических веществ в жидкости с пропитки:

, (37)

кг/т.

Минеральных веществ в жидкости с пропитки

, (38)

кг/т.

Расход активной щелочи на 1 т в.с.ц., ед. Na2O/т

,(39)

где А - расход активной щелочи, %;

кгNa2O/т.

Объем белого щелока на 1 т в.с.ц.

, (40)

где С1 - концентрация активной щелочи, кг/м3;

м3/т в.с.ц.,

,(41)

где d1 - плотность белого щелока, кг/м3;

кг/т.

Необходимо залить горячего черного щелока

, (42)

кг/т.

Всего Na2O поступает в котел с белым щелоком

,(43)

где K1 - степень активности белого щелока;

кгNa2O/т.

Количество минеральных веществ в ед. NaOH, пришедших с белым щелоком в котел

,(44)

где К2 - коэффициент перевода общей щелочи в собственные единицы;

кг/т.

Принимаем, что средняя концентрация сухих веществ в черном щелоке,поступающем на варку равна 18 %.

Содержание сухих веществ в черном щелоке, поступающем на варку

,(45)

кг/т.

Принимаем, что в черном щелоке 30 % минеральных веществ и 70 % органических веществ.

Содержание органических веществ

,(46)

кг/т.

Содержание минеральных веществ

, (47)

кг/т.

В том числе Na2O

,(48)

кг/т.

С учетом остаточного щелока с пропитки общее содержание сухих веществ:

- органических веществ:

,(49)

кг/т.

- минеральных веществ

,(50)

кг/т.

Общее содержание сухих веществ к концу заливки щелоком

,(51)

кг/т.

Материальный баланс заварки и варки

Выход целлюлозы снижается с 97,5 % до 46 %, 51,5 % органических веществ переходит в раствор

,(52)

кг/т.

В течение варки со сдувками уходит 90 кг пара на 1 т абсолютно-сухой древесины.

В пересчете на 1 т в.с.ц. пара со сдувками уходит из котла

кг/т. (53)

Выход летучих продуктов, уходящих из котла в течение сдувки,

принимаем на 1 т в.с.ц., кг:

скипидар -11;

метанол СН3ОН - 5;

метилмеркаптан CH3SH - 1;

диметилмеркаптан (CH3)2S - 3;

итого органических веществ - 20 кг/т в.с.ц.

К концу варки жидкости в котле остается

,(54)

кг/т.

Общее содержание сухих веществ в котле к концу варки

,(55)

кг/т.

Общая концентрация сухих в щелоке к концу варки

, (56)

%.

Содержание органических веществ в растворе к концу варки

,(57)

.

Концентрация органических веществ к концу варки

,(58)

%.

Содержание минеральных веществ к концу варки

кг/т.

Концентрация минеральных веществ к концу варки

, (59)

%.

Материальный баланс заварки и варки представлен в таблице 4

Таблица 4- Материальный баланс заварки и варки

Материальный баланс промывки

При вытеснении горячего черного щелока из котла промывным фильтратом сдувок не происходит. Вытесняется 80 % горячего варочного щелока, остается 20 %. Фактор разбавления принимаем равным DF=2,7 м3 Н2О/т в.с.ц., или 2700 кг (Н2О) фильтрата.

Уходит из котла крепкого черного щелока (с t=160 °C)

,(60)

где 0,8 - коэффициент вытеснения;

кг/т.

В котле остается щелока

,(61)

кг/т.

Принимаем, что средняя концентрация сухих веществ в промывном щелоке, равна 12 %.

В котел поступит промывного щелока

,(62)

где d4 - плотность щелока на промывку, кг/м3, d4=1040;

кг/т.

Концентрация сухих веществ в крепком щелоке, оставшемся в котле

%.

Всего остается в крепком черном щелоке в котле сухих веществ

,(63)

кг/т.

из них: - минеральных веществ

,(64)

кг/т.

- органических веществ

, (65)

кг/т.

Всего должно вытесняться из котла щелока

,(66)

.

С крепким черным щелоком из котла уходит сухих веществ

,(67)

кг/т.

из них:- минеральных веществ

, (68)

кг/т.

- органических веществ

, (69)

кг/т.

Со слабым щелоком в котел приходит сухих веществ

,(70)

где 12 - концентрация промывного щелока, %; кг/т.

Считаем, что 70 % органических веществ и 30 % минеральных веществ.

Тогда органических веществ будет

, (71)

кг/т.

а минеральных веществ

, (72)

кг/т.

При смешении промывного и оставшегося в котле черного щелока получается:

общий объем жидкости в котле

,(73)

кг/т.

общее количество сухих веществ в котле

,(74)

кг/т.

Средняя концентрация сухих веществ после смешения щелоков составит

, (75)

%.

Дополнительно должно вытесняться из котла щелока

, (76)

кг/т.

Общее количество вытесненного щелока

,(77)

кг/т.

С вытесняемым щелоком смешения концентрацией С8=14,1 % уходят сухих веществ

, (78)

кг/т.

из них 70 % органических веществ и 30 % минеральных веществ

В котле останется жидкости

, (79)

кг/т.

Останется сухих веществ в котле

, (80)

кг/т.

из них 70 % органических веществ и 30 % минеральных веществ

Средняя концентрация сухих веществ в котле перед вымывкой

,(81)

%.

Температура в котле у щелока 91,2 °С. За счет охлаждения происходит сброс давления. Давление в котле достигает уровня атмосферного.

Материальный баланс промывки

Таблица 5 - Материальный баланс промывки представлен в таблице 5

Итого осталось в котле перед выгрузкой массы:

жидкости - 7479,8 кг/т;

целлюлозы - 880 кг/т;

сухих веществ - 1058,3 кг/т,

из них: - органических веществ - 725,06 кг/т,

минеральных веществ - 333,24 кг/т;

Средняя концентрация органических веществ в сухом остатке щелока

%.(82)

Средняя концентрация минеральных веществ в сухом остатке щелока

%. (83)

Материальный баланс смешения с вытеснительным щелоком

Выход целлюлозы из котла за одну варку

кг.

Выход целлюлозы с 1 м3 котла за варку

кг/м3.

Масса щелока в котле перед вытеснением

кг/т. или кг

Общее количество массы в котле перед вытеснением

, (84)

кг

На 1 т в.с.ц. общее количество массы составит 7479,8+1000=8479,8кг/т

Концентрация массы в котле перед вытеснением

,(85)

%

Количество массы, вымываемой из котла, при концентрации 5 %

,(86)

кг.

На 1 т в.с.ц. это составит кг/т. (87)

Количество щелока на вымывку массы

,(88)

кг.

На 1 т в.с.ц. количество щелока равно

кг/т. (89)

Расход промывного щелока на вымывку

,(90)

м3/час.

На 1 т в.с.ц. расход промывного щелока равен:

м3/час. (91)

Принимаем, что концентрация сухих веществ в вымывном щелоке равна 12 %

С вымывным щелоком поступает сухих веществ

,(92)

кг/т в.с.ц.

Всего будет жидкости после смешения

, (93)

кг/т в.с.ц.

Сухих веществ в щелоке после смешения будет

,(94)

кг/т в.с.ц.

Средняя концентрация сухих веществ в щелоке после смешения

,(95)

%.

Материальный баланс смешения с вытеснительным щелоком (на 1 т в.с.ц) представлен в таблице 6

Таблица 6 - Материальный баланс смешения с вытеснительным щелоком

Таким образом, из котла вымывается с массой на 1 т в.с.ц.:

жидкости - 19000 кг;

сухих веществ - 2440,7 кг;

целлюлозы - 880 кг.

Итоговый материальный баланс представлен в таблице 72.2 Спецификация приборов и средств автоматизации

Таблица 7 - Итоговый материальный баланс

Страницы: 1, 2, 3, 4