165795 (Извлечение сульфатного варочного раствора из отработанного варочного раствора), страница 2

Варка. После закачки щелоков котел герметизируют и начинают варку. Варку целлюлозы проводят по определенному режиму, для характеристики которого используют температурный график, изображаемый в координатах продолжительность — температура.

На рис. 8 показан температурный график сульфатной варки жесткой небеленой целлюлозы. Подъем температуры в котле осуществляют нагревом щелока в подогревателе, через который его непрерывно прокачивают циркуляционным насосом. Количество пара, подаваемого в подогреватель, регулируется системой автоматического ведения процесса варки или же вручную варщиком по заданному заранее температурному графику. Все время варки условно разделяется на два периода: заварку — подъем температуры в котле от начальной (50 °С) до конечной температуры варки (168°С) — и стоянку на конечной температуре (собственно варку). Одновременно с подъемом температуры (кривая /) поднимается и давление пара в котле (кривая 2).

Назначение заварки —равномерная по всей толще пропитка щепы варочным щелоком до достижения конечной температуры варки. Заварка проходит при непрерывном нагреве щелока и его циркуляции в котле. Ускорению проникновения щелока в толщу щепы способствуют удаление воздуха из щепы в процессе пропарки, циркуляция щелока и постепенный подъем температуры в процессе заварки. При правильном ведении предшествующих операций (пропарки, заливки щелоков, постоянной циркуляции щелока) к концу заварки щепа оказывается полностью и равномерно пропитанной щелоком.

При варке такой щепы процесс делигнификации происходит одновременно по всей ее толще. Целлюлоза получается равномерно проваренной и высококачественной. При неудовлетворительной пропитке наружные слои щепы провариваются значительно быстрее внутренних , в результате чего получается целлюлоза с неравномерным проваром и неоднородного качества. Скорость пропитки зависит от размеров, однородности и влажности щепы, температуры и продолжительности заварки. Влажная древесина пропитывается быстрее сухой. Пропитка щепы щелочными варочными растворами происходит легко и сравнительно быстро и обычно заканчивается еще в период заварки при достижении температуры 120—130°С , после чего получают значительное развитие химические процессы, присущие собственно варке.

В период заварки из щепы удаляется воздух и образуются летучие продукты: скипидар, метиловый спирт, метилсернистые соединения, которые затрудняют подъем температуры до конечной. Поэтому часть парогазовой смеси удаляют через сдувочный патрубок — производят так называемую терпентинную сдувку. Начинают ее при температуре 120—130°С и продолжают до конечной, на что указывает излом ветви подъема температуры на графике (см. рис. 8). Продукты сдувки направляют на специальные установки, где из них выделяют скипидар, метиловый спирт и др. имеющие неприятный запах, относят к дурнопахнущим газам.

Эти газы обусловливают специфический неприятный запах сульфатцеллю-лозного производства. Во избежание загрязнения воздушного бассейна дурнопахнущие газы необходимо улавливать и обезвреживать. Конденсат, полученный при улавливании летучих метилсернистых соединений, под названием сульфана используют для придания запаха бытовому газу.

Процесс собственно варки начинается с момента достижения в котле конечной температуры, заданной по технологическому режиму (168°С). На конечной температуре котел выдерживается предусмотренное температурным графиком время. В период варки подача пара в подогреватель щелока сокращается, а циркуляция щелока продолжается до конца варки. Варка продолжается главным образом за счет тепла, выделяемого протекающими химическими реакциями. Свежий пар расходуется для компенсации потерь тепла и стабилизации процесса. В этот период интенсивно растворяется и переходит в варочный щелок лигнин клеточных стенок, межклеточного вещества и другие продукты разрушения древесины.

Перед заваркой щепа в котле, как показано на рис. 7, полностью не покрыта щелоком, а в верхней части орошается им. В процессе заварки и варки, по мере перехода в щелок веществ древесины, щепки постепенно уменьшаются в размере, сохраняя прежнюю форму. Уровень твердой фазы (щепок) за счет уплотнения снижается и к концу варки в котле образуется целлюлозная масса. Целлюлозные волокна в ней большей частью удерживаются в форме щепок, легко разделяющихся на отдельные волокна. Окончание варки определяют, руководствуясь температурой и временем заданного режима, а также по пробе массы, отобранной в конце варки через специальный штуцер. На многих сульфатцеллюлозных заводах варка целлюлозы в котлах периодического действия в настоящее время полностью автоматизирована.

Опоражнивание котла. После окончания варки котел опоражнивают выдувкой целлюлозной массы в выдувной резервуар или промывной диффузор с рабочего давления (1-й метод) или с пониженного давления (2-й метод). По 2-му методу давление в котле с рабочего 0,83—0,85 МПа снижают до 0,4—0,5 МПа, делают так называемую конечную сдувку, и с этого давления проводят выдувку. На большинстве целлюлозных заводов конечную сдувку не производят и выдувают массу из котла в выдувной резервуар с полного рабочего давления.

Выдувной резервуар — это приемная емкость, в которой накапливается перед промывкой масса из котлов и выделяются пары вскипания, образующиеся в большом объеме при выдувке. По форме выдувной резервуар напоминает варочный котел, состоящий из цилиндрической средней части высотой 6—8 м, заканчивающийся конусами — верхним высотой 5—7 м и нижним высотой 2—4 м. Общая высота резервуара 16—22 м. Рабочая вместимость его должна составлять не менее трех вместимостей варочного котла (от 600 до 1600 м3).

Группу варочных котлов (4—6) соединяют с выдувным резервуаром трубопроводом, который подведен по касательной к верху цилиндрической части. Масса из котла поступает в верхнюю часть резервуара по касательной к внутренней стенке. Пары вскипания отводятся в теплоулавливающую установку, а масса концентрацией 11—12% поступает в рабочий объем резервуара. В нижний конус подается черный щелок для разбавления массы до концентрации 3—5%. Разбавленную массу насосом откачивают на промывку. Выдувной резервуар рассчитан на рабочее давление 0,1 — 0,11 МПа. При большем числе варочных котлов устанавливают два выдувных резервуара.

Осмотр котла. Осмотр проводят с помощью переносного светильника, опускаемого внутрь котла. Цель осмотра — проверка готовности котла к варке.

Сумма продолжительностей перечисленных операций от загрузки котла щепой до его осмотра составляет полный оборот котла.

Режимы периодической сульфатной варки. В промышленности главным образом нашли распространение медленный и быстрый режимы сульфатной варки. Для медленной варки характерна невысокая конечная температура 165—168 °С. Целью такой варки, график которой рассмотрен на рис. 8, является получение высококачественной прочной целлюлозы с повышенным выходом из древесины (выход 52—55 %).

Быстрая варка применяется преимущественно для получения целлюлозы высокого выхода (ЦВВ) (55—65%) и целлюлозы нормального выхода — дреднежесткой (48—52 %) и мягкой (бели-мой ) — 35—40 %. Для нее характерны пропарка щепы, повышенный расход щелочи, быстрая заварка, повышенная конечная температура варки (174—178°С) и выдувка массы с полного давления. На сульфатцеллюлозных заводах оборот котла для варки различных видов целлюлозы составляет 4—8 ч. В табл. 4 приведены режимы варок некоторых видов целлюлозы на отечественных предприятиях.

Непрерывная варка. с ульфатной целлюлозы. Разработка непрерывного метода варки, впервые осуществленного в СССР проф. Л- . П. Жеребовым в 1936 г. и получившего воплощение в 50-е годы в установках Камюр и Хемипальпер-Пандия, явилась новой прогрессивной ступенью в развитии целлюлозного производства.

Большая производительность варочных установок за счет исключения операций загрузки щепы, закачки щелоков и выгрузки массы, получение целлюлозы, более однородной по качеству, компактность оборудования, снижение расхода пара на варку и ее значительное ускорение, меньшая потребность в производственных площадях, меньшая численность обслуживающего персонала, полная механизация и автоматизация всех технологических операций — вот преимущества, поставившие непрерывный мет8д в число передовых, по которому уже в настоящее время вырабатывается свыше 30 % целлюлозы и полуцеллюлозы [4].

Различают два метода непрерывной варки — медленный и быстрый. Принципиальное отличие их в том, что в первом методе сохраняется деление варки на заварку и собственно варку, а во втором — щепа попадает сразу в зону температуры, соответствующей конечной температуре варки.

Медленная варка. Наибольшее распространение получила медленная варка в непрерывно действующих установках Камюр, мировое производство целлюлозы в которых превысило 50 млн. т в год. В СССР эксплуатируются установки с суточной производительностью 300, 450—500, 800—900 т целлюлозы. На рис. 9 показана схема варочной установки Камюр с горячей диффузионной промывкой целлюлозы в котле. Основным элементом установки является варочный котел цилиндрической формы производительностью 450—500 т в сутки; диаметр котла 4,7 м, общая высота 45 м. В варочном котле установлены ситовые пояса а, б, в и г. По высоте котла различают три температурные зоны: заварки — от загрузочного устройства до уровня ситовых поясов а; варки — от уровня ситовых поясов б до ситовых поясов в; диффузионной промывки — от уровня ситовых поясов в и до низа котла.

Варка целлюлозы в непрерывно действующих котлах Камюр осуществляется при полностью заполненном щелоком варочном котле и избыточном гидравлическом давлении (на 0,1—0,2 МПа больше, чем давление, соответствующее температуре кипения варочного раствора). Рабочее давление в котле, таким образом, оказывается равным 1—1,2 МПа. Применяемый прием позволяет предотвращать кипение щелока и тем самым создавать различные температурные зоны по высоте котла.

После удаления из щепы металлических включений с помощью магнитного сепаратора щепа поступает в бункер и далее через расходомер в питатель низкого давления, а из него в пропарочную цистерну, где винтовым конвейером перемещается к питателю высокого давления.

Щепа пропаривается парами вскипания, образующимися в циклоне-испарителе, и свежим паром низкого давления. Давление в пропарочной цистерне 0,06— 0,17 МПа, температура 105—120 °С. Время пропаривания 5—6 мин. Воздух, вытесняемый из щепы, и пары скипидара (терпентинные сдувки) из пропарочной цистерны вместе с парами вскипания из другого циклона-испарителя направляются на теплоулавливаю-щую установку (конденсатор) и далее на переработку. Пропаренная щепа из цистерны поступает в питатель высокого давления роторного типа.

Питатель высокого давления осуществляет питание котла щепой и одновременно является запорным клапаном, разделяющим область высокого давления в котле (1—1,2 МПа) от области низкого давления в пропарочной камере (0,07—0,15 МПа). Питатель состоит из корпуса и ротора, в теле которого имеются сквозные бочкообразные накопители (от 2 до 8). Когда очередной накопитель оказывается в вертикальном положении, происходит его загрузка щепой из пропарочной цистерны. Для удержания щепы в накопителе вход в патрубок для отвода избытка щелока закрыт металлической сеткой. После загрузки ротор поворачивается в горизонтальное положение и щепа из накопителя вымывается в питательный трубопровод щелоком, подаваемым насосом высокого давления. Щелок транспортирует щепу в загрузочное устройство варочного котла. Процесс загрузки повторяется поочередно со всеми накопителями. Чем больше накопителей, тем равномернее загрузка щепы в котел.

Загрузочное устройство котла состоит из цилиндрической сетки и вращающегося в ней вертикального винта. Щепа из питательного трубопровода попадает к винту и им подается в зону заварки, а избыток щелока отфильтровывается через цилиндрическую сетку и опять возвращается насосом к питателю высокого давления. Необходимые для варки количества белого и черного щелоков подаются насосами в верхнюю часть котла. Соотношение их строго регулируется. Щепа под действием собственной массы медленно продвигается вниз и последовательно проходит зоны заварки, варки и, превратясь в целлюлозную массу,— зону диффузионной промывки. В начале зоны заварки температура поддерживается ПО—115°С (поступает пропаренная щепа и горячий щелок). По мере продвижения щепы к ситовому поясу а температура повышается до 150°С за счет нагрева в подогревателе непрерывно циркулирующего через него щелока. Щелок забирается насосом из зоны сит а и, пройдя подогреватель, возвращается в эту же зону. До конечной температуры варки 170— 172°С постоянно циркулирующий щелок нагревается в другом подогревателе. Щелок забирается насосом с уровня сит б и также возвращается в эту зону. Массы абсолютно сухой древесины в зависимости от жесткости целлюлозы.