Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Сентября 2014 в 09:47, курсовая работа
Целлюлоза (лат. cellula клетка) - клетчатка, основное вещество, из которого построены стенки клеток древесины, имеет волокнистую структуру, в чистом виде она белого цвета, без запаха, не растворяется в воде, спирте, ацетоне, эфире и других органических растворителях.
Целлюлоза — это высокомолекулярный полисахарид, имеющий общую формулу (С6Н10О5)n, которую, принимая во внимание три активных гидроксила в каждой структурной ее единице, можно записать в виде [С6Н7О2(ОН)3]n. Молекулы целлюлозы построены в виде цепей.
Серу или колчедан сжигают в специальных печах. Сернистый ангидрид при сжигании серы или колчедана образуется по реакциям
S + o2 = so2
4FeS, + 11 = 02 2 Fe2 03 + 8S02.
Из формулы следует, что из 11 объемов кислорода, участвующих в реакции, получается 8 объемов SO2, остальные 3 объема расходуются на образование огарка. Таким образом, из 21 %
Объемной части кислорода воздуха получится =15,3%
Объемной части S02. Общий объем полученной газовой смеси будет состоять из 79 частей азота и 15,3 части S02, а всего из 94,3 объемной части. Максимально возможное процентное содер-
15 3
Жание S02 в газовой смеси составит 94'3 100=16,2%. Однако
В связи с тем, что для горения колчедана приходится расходовать избыток воздуха, концентрация S02 в газе снижается до 9—11 % (объемн.), что очень затрудняет получение крепкой варочной кислоты. Получающийся газ имеет температуру 500—1000°. Перед поглощением газ необходимо охладить до температуры не выше 30—40° и очистить от механического уноса, частично образовавшегося при горении колчедана или серы, селена, сублимированной серы, соединений мышьяка и других примесей.
Применяются различные варианты очистки и охлаждения газа. Эти операции можно чередовать. Способы очистки и охлаждения газа следующие:
А) непосредственно за колчеданными печами устанавливают пыльные камеры для очистки газов от механических примесей, а охлаждается газ на поверхностных холодильниках;
Б) горючие газы пропускают через электрофильтры, где они очищаются от механических примесей, а затем подвергают охлаждению;
В) газы направляют в промывалки, где газ одновременно и очищается от механических примесей, и охлаждается до температуры 60—70°; из-за малой растворимости S02 в воде при указанной температуре потери газа с промывной водой невелики, a S03 из газа практически полностью поглощается водой.
Крайне нежелательным загрязнителем газа является селен. Это постоянный спутник серы, особенно в колчеданах. При сжигании он, подобно сере, образует селенистый ангидрид Se02, представляющий собой твердое тело с температурой плавления 340°. В газовой смеси селен присутствует в видеSeOj и легко восстанавливается до металлоида, окисляя сернистый ангидрид
Se02 + 2 SO, = 2 S03 + Se.
Проникновение селена в варочную кислоту может серьезно нарушить варку целлюлозы, так как его окисляющее действие проявляется даже при самых ничтожных концентрациях.
Мокрый электрофильтр является эффективным очистным аппаратом для очистки газа от селена. Охлаждают газ во всех случаях при помощи поверхностных холодильников.
Варочную кислоту на целлюлозных заводах получают двумя способами, отличающимися один от другого характером применяемого основания для получения раствора бисульфита кальция. Для этой цели может быть использован известняк или гашеная известь в виде известкового молока. В первом случае поглощение газа осуществляется в специальных башнях, или турмах, наполненных известняком, поэтому данный метод и называется башенным или турменным. Во втором случае поглощение газа осуществляется путем его контакта с известковым молоком; этот способ носит название известковомолочного. В обоих случаях основные химические реакции остаются одинаковыми. В них участвуют S02—газ, вода и реагент, содержащий кальциевое основание. Сначала как промежуточная форма образуется моносульфит кальция, который в избытке сернистого газа в водной среде дает растворимый в воде бисульфит. Но так как поглощение газа происходит не только путем его химического связывания, но и растворением в воде, состав кислоты будет следующий:
Ca(HS03b + S02 + Н, О.
Получаемую кислоту собирают в сборники-цистерны, откуда затем перекачивают в варочное отделение целлюлозного завода. Состав кислоты в значительной степени будет зависеть от температуры орошающей воды, так как растворимость S02 в воде зависит от ее температуры и парциального давления или концентрации газа. В табл. 38 показана растворимость S02 в воде при температурах от 0 до 20°. Из данных видно, насколько крепче кислота, полученная при низких температурах поглощающей воды.
Поскольку поглощение газа происходит в присутствии основания, то за счет образующегося бисульфита растворимость всего S02 повысится в соответствии с содержанием СаО в кислоте.
Таблица 38 Растворимость S02 в воде в зависимости от температуры воды и .концентрации газа
Пример. Содержание СаО в кислоте 0,85%, следовательно, связанного' 0,85-64 S02 в моносульфите будет =0,975%, а в бисульфите 1,95%. При |
Температуре воды 10° и концентрации S02 в газе 14%, согласно табл. 38, растворяется S02: в воде — 2,3%, плюс в бисульфите—1,95%, в кислоте — 4.25% всего S02. В том числе свободной 2,3 + 0,975 = 3,275% или 77% от всегоS02.
При повышении температуры увеличивается количество СаО в кислоте и уменьшается содержание свободного S02. Варочная кислота с низким содержанием S02 и высоким содержанием извести неблагоприятно влияет на некоторые процессы сульфитной варки целлюлозы и особенно на содержание сбраживаемых Сахаров в сульфитном щелоке.
Обычно приходится для питания турм пользоваться артезианской водой или охлаждать ее на специальных холодильных установках. Оптимальной температурой воды считается 10—12°,