варка (Периодическая варка сульфатной целлюлозы)

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (УГЛТУ)

Кафедра технологий целлюлозно-бумажных производств и переработки полиь

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология и оборудования для получения и переработки волокнистых полуфабрикатов»

Тема: «Периодическая варка сульфатной целлюлозы».

Выполнила:

«___»г.

Проверила:

Екатеринбург

Содержание

РЕФЕРАТ

Крушина Д.С.: Периодическая варка сульфатной целлюлозы

Курсовая работа. УГЛТУ, ИХПРС и ПЭ, кафедра ТЦБП и ПП. Руководитель: А.Р. Минакова – Екатеринбург 2019 г. – ПЗ 24 с., использован 1 источник, 1 рисунок, 2 части.

Объект исследования: Сульфатная целлюлоза.

Цель работы – изучить процесс периодической варки сульфатной целлюлозы.

Задача – изучить оптимальную технологию для варки сульфатной целлюлозы.

Результат работы – изучены процессы периодической варки сульфатной целлюлозы.

Выявлено, что сульфатная целлюлоза обладает высокими прочностными свойствами, используется для выработки прочных видов бумаги.

Важнейшие достоинства периодической варки: возможность использования практически всех пород древесины, выделяемые в процессе варки побочные продукты могут быть использованы в различных сферах жизни.

Недостатки: образование газовых выбросов в атмосферу.

Введение

Цель работы – изучить химию и технологию периодической варки сульфатной целлюлозы.

Задача – изучить технологию периодической варки сульфатной целлюлозы.

Сульфатный процесс — один из ведущих промышленных методов щелочной делигнификации древесины, целью которого является получение целлюлозы. Основная стадия этого термохимического процесса заключается в обработке древесной щепы водным раствором, содержащим гидроксид и сульфид натрия. Целлюлозу, производимую сульфатным методом, называют сульфатной целлюлозой.

Достоинством метода является возможность использования в нём практически всех пород древесины, а регенерация химикатов делает процесс экономически очень эффективным.

В процессе сульфатной варки, помимо собственно целлюлозы, образуется множество отходов и побочных продуктов, из которых получают кормовые дрожжи, сульфатный лигнин, сульфатное мыло, фитостерин, талловое масло, канифоль, сернистые соединения, метанол, скипидар.

В отличие от другого щелочного способа производства, натронного, где используется только гидроксид натрия, сульфатный процесс позволяет получить целлюлозу большей механической прочности.

В настоящее время сульфатный метод является самым распространённым способом производства целлюлозы в мире.

Белый щёлок — водный раствор, предназначенный для варки целлюлозы и содержащий в качестве основных компонентов гидроксид натрия (NaOH) и сульфид натрия (Na2S).

Чёрный, или сульфатный щёлок — отработанный раствор, образующийся после завершения варки целлюлозы и представляющий собой сложную смесь органических и неорганических веществ;

Технологическая схема варочного процесса

Рисунок 1 – Технологическая схема варки

1 - терпентинный конденсатор; 2 – несконденсировавшиеся газы; 3 – горячая вода; 4 – чистая холодная вода; 5 – конденсат; 6 – варочный котел; 7 - щепа; 8 – теплообменник; 9 – греющий водяной пар; 10 – конденсат водяного пара; 11 – терпентинная сдувка; 12 – конечная сдувка; 13 – бак-мерник; 14 – белый щелок из цеха каустизации; 15 – бак-мерник черного щелока; 16 – выгружаемая из котла волокнистая масса; 17 – выдувной резервуар; 18 – циклон-ловушка; 19 – волокна и щелок в бак черного щелока; 20 – пары самовскипания щелока; 21 – волокнистая масса в промывной отдел; 22 – черный щелок из промывного отдела; 23 – струйный конденсатор; 24 – горячий конденсатор; 25 – бак-аккумулятор; 26 – грязный конденсат в сток; 27 – спиральный теплообменник; 28 – охлажденный конденсат; 29 – вентиляция; 30 – пар для уплотнения щепы.

1. Материальный баланс варки

Абсолютная влажность древесины рассчитывается по формуле:

Wабс = , т.к. Wабс >30%, содержание а.с. древесины в 1 м плотной древесины может быть принято равным 500 кг/ м .

Количество а.с. древесины, загружаемой в 1 м котла (при степени объемного наполнения котла щепой g=0,43),

Выход целлюлозы из 1м котла (при принятом выходе целлюлозы из древесины 43%):

кг;

Воздушно сухой древесины кг.

Для получения 1 т в.с. целлюлозы X4.8 в котел нужно загрузить а.с. древесины

кг;

с этой древесиной поступит воды в виде влаги

Y1.2 = кг;

на 1 м котла поступит воды со щепой кг (дм ).

Расход пара на уплотнение щепы принят 0,20т/т целлюлозы, т.е.

0,20*102,72=20,544 кг (дм )

на 1 м котла, или кг (дм ) на 1 т целлюлозы.

Общее количество воды, поступающей в котел со щепой и конденсатом на 1 т целлюлозы

дм ;

Объем щелоков, закачиваемых на 1 м котла

115-0,129-0,200=114,671 дм ,

или на 1 т целлюлозы

дм ;

в том числе: белого щелока (при расходе Na2O = 215*0,19=40,85)

355,21 дм ,

что составляет

от общего объема щелоков; черного щелока, что составляет 100-31,81=68,19%

дм ,

Таблица 1 – Расчет состава белого щелока

Степень активности белого щелока

Количество содопродуктов, поступающих на 1 т целлюлозы:

кг;

коэффициент b для пересчета количества содопродуктов из единиц Na2O в собственные единицы

b = 167,29 : 126,093 = 1,32;

количество содопродуктов на 1 т целлюлозы, поступающих в котел с белым щелоком, в собственных единицах

N5.2 = 351,6*b = 361,6*1,32 = 477,312 кг.

Общее количество сухих веществ, поступающих в котел с черным щелоком

Y6.2*c6.2 = 761,135*0,183 = 139,287 кг,

в том числе растворенных органических веществ

Z6.2= 139,287*0,7 = 97,5 кг;

минеральных веществ (содопродуктов) в собственных единицах

N6.2=139,287*0,3 = 41,7 кг;

минеральных веществ в единицах Na2O

N6.2:b = 41,7:1,32 = 31,65 кг.

Всего в котел загружается: воды

∑Y = Y1.2 + Y0.2 + Y5,2 +Y6.2 = 1395 + 200 + 355,21 + 761,135 = 2711,345 кг;

минеральных веществ ∑N = N5.2 + N6.2 = 477,312+139,287 = 616,599 кг.

1.1 Заварка

Во время терпентинной сдувки из котла уходит 90 кг водяного пара. В пересчете на 1 т в.с. целлюлозы это составит

X1.2.*90*0,001 = 2093*90*0,001 = 188,37 кг (дм ).

Переброс щелока можно принять равным 1% от объема жидкости в котле:

0,01*∑Y = 0,01*2711,345 = 27,11 кг (дм ).

Всего с терпентинной сдувкой уходит воды

Y2.7 = 188,37 + 27,11 = 215,48 кг (дм ).

Таблица 2 – Баланс загрузки щепы и заливки щелоков на 1 т целлюлозы

Количество летучих органических веществ (скипидар, метанол, диметилсульфид), уходящих из котла со сдувками, можно принять равным Z2.7 = 20 кг на 1 т целлюлозы.