Описание технологической схемы периодической варки сульфатной целлюлозы

 

 

 

                                      3.Расчет и выбор оборудования.

4.                           Варка сульфитной целлюлозы проводится в котлах периодического действия. Установка варочного котла состоит из стационарного варочного котла, теплообменника, бака-конденсатоотводчика, циркуляционного насоса, системы трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры. Установка оснащена необходимыми контрольно-измерительными приборами и системой автоматического регулирования технологического процесса.

Установки варочного котла укомплектованы теплообменником, т. е. рассчитаны на непрямой нагрев содержимого котла. Однако для увеличения надежности и повышения коэффициента использования установки

предусмотрена возможность работы котла и без теплообменника.

• »

Опорожнение варочного котла может осуществляться способом выдувки или вымывки.

Для варки сульфатной древесной целлюлозы по периодическому методу применяются стальные клепаные или сварные вертикальные варочные котлы. Варочные котлы рассчитывают на рабочее давление 1-1,25 МПа; толщина стенки составляет 25 - 30 мм. Внутренней футеровки котлы для щелочной варки, как правило, не имеют. Для обеспечения плотности клепаных котлов стыки и заклепочные головки по окончании клепки и чеканки обваривают изнутри электросваркой. В последние годы на сульфат - целлюлозных заводах устанавливают котлы исключительно сварной

конструкции.

»

Вертикальные котлы для сульфатной варки опоражниваются по способу выдувки и имеют сигарообразную форму с отношением высоты к диаметру (Н : D) в пределах от 2,8 до 4,5. Угол нижнего конуса близок к 60°, верхнего - к 90°; иногда верхний конус выполняется в форме полусферы. Котлы обязательно снабжаются системой принудительной циркуляции щелока.

 

 

 

Ранее мы оговорили, что варка ведется по ускоренному методу, с

непрямым обогревом и принудительной циркуляцией щелока. Так же примем

производительность 80 тонн в сутки.

Чтобы определить необходимое количество котлов, вычислим суточную производительность котла:

BV 24

M =              воздушно — сухой целлюлозы,

где V - объем котла, м ; В - выход воздушно-сухой целлюлозы из 1 м котла, кг; х - оборот котла нетто (без простоев), ч.

Таблица 6.

Целлюлоза i 1 i

Выход целлюлозы из древесины,

Расход активной Na:0

1 Оборот котла нетто, V I

i Выход воздушно- сухой целлюлозы из 1 м* котла, кг

Производительность 1 м' КОТЛА

 

абс. су- , хой древеса , не

кг на 1 т воздушно-сухой | целлюлозы

! кг воэдушио- ! сучой целлюлозы в сутки

т воздушному 40 «1 целлюлозы и год 1

Высокого выхода	55	12	190	3,0	то	800	2(i 7
Жесткая	48	15	275	4,0	87	52 2	174
Нормально жесткая	45	17	330	5,0	82	394	131
Среднемягкая (бели-	40	10	420	6,0	73	292	97
мая)
Прсдгндролизная	35	18	450	8,0	G4	192	64

 

Оборот котла равен 4 ч (табл. 6), тогда

85 • 110 • 24

М =: 1000• 4— = 56 т воздушно — сухой целлюлозы в сутки.

Таким образом, потребуется 2 котла, характеристики которых указаны ниже:

Объем варочного котла . 110м3

Площадь поверхности нагрева теплообменника 100 м2

Давление расчетное:

в верхней части котла 1,25 МПа

в циркуляционно-подогревательном устройстве 1,6 МПа

3

 

 

 

 

   Подача циркуляционного насоса 800 м /ч

Напор   24 м

Установленная мощность 73,5кВт

Масса 61,6 кг

Теплообменник устанавливается на линии внешней циркуляции щелока и предназначен для непрямого нагрева содержимого варочного аппарата. Наибольшее распространение получили кожухотрубчатые теплообменники.

Теплообменник состоит из корпуса, внутри которого расположен трубный пучок. Концы трубок заделаны (развальцованы и приварены) в трубные доски. Нижняя трубная доска соединена с корпусом теплообменника, верхняя вместе с крышкой образует замкнутую камеру - плавающую головку, которая при температурных расширениях элементов теплообменника может свободно перемещаться в корпусе.

Нам необходимо два теплообменника с плавающей головкой, площадь характеристик приведены ниже.

 

Площадь поверхности 100 м

Количество трубок   ,.... 148 шт.

Давление расчетное:

в трубном пространстве 1,2 МПа

* ■ — * * .

в межтрубном пространстве 1,2 МПа

Температура расчетная:

в трубном пространстве 175 °С

в межтрубном пространстве 245 °С

Диаметр корпуса 800 мм

Масса   5,94 т

 

 

 

 

Выдувку массы из котла ведут в выдувной резервуар. На группу из двух - четырех котлов устанавливают один выдувной резервуар, поэтому полезный объем его должен быть достаточен, чтобы принять массу от двух- трех варок.

         Выдувной резервуар изготовляют сварным из листовой котельной

стали; по своей форме он напоминает варочный котел. Выдувные резервуары

рассчитывают на гидростатическое давление при полном заполнении их

массой плотностью около 1,2 г/см3 плюс избыточное давление при выдувке

0,3 МПа. Практически, с добавкой 3 мм на коррозию, толщина  стенки в верхней части резервуара  оказывается равной от 12 до 15 мм, в нижней — от 15 до 22 мм.

Таким образом, нам необходим один выдувной резервуар объемом 400 м3.Основные параметры выдувного резервуара объемом 400 м3:

Давление расчетное   0,3 МПа

Температура расчетная 130 °С

Диаметр корпуса   6,0 м

Высота по фланцам 18,21 м

Частота вращения мешалки 20 мин

Установочная мощность 22 кВт

Масса 63,6 т

 

       

  4.     Проблемы экологии и пути их решения.

Целлюлозно-бумажная промышленность относится к ведущим отраслям народного хозяйства, так как велика потребность в продукции этой отрасли, как в России, так и за рубежом, и это определяет большой объём выпускаемой продукции. Продукцией целлюлозно-бумажной промышленности являются различные виды волокнистых полуфабрикатов (в т.ч. сульфитная и сульфатная целлюлоза), бумага, картон и изделия из них. Побочные продукты отрасли: кормовые дрожжи, канифоль, скипидар, жирные кислоты и др.

С другой стороны, чем больше отрасль, тем сильнее её воздействие на

окружающую среду. И действительно, по воздействию на окружающую

* »

среду эта отрасль остаётся одной из проблемных по величине токсичных выбросов в атмосферу и сбросов в воду, и экологической опасности для природной среды.

Кроме того отличительной особенностью Российских промышленных предприятий являются устаревшие оборудование и технологический процесс. В связи с этим отрасль отличается большой отходностью, скудностью средств очистки и нейтрализации токсичных выбросов и сбросов, применением на производстве опасных химических веществ, наличием цехов, оказывающих вредное воздействие как на персонал, так и на окружающую среду. Также негативную роль играет тот факт, что многие предприятия отрасли являются предприятиями-гигантами. Это означает

большие объёмы выбросов и сбросов, а также огромные концентрации токсичных веществ в атмосфере и речных системах в районе работы предприятия. Все токсичные вещества отрасли можно разделить на вещества загрязняющие атмосферу и вещества загрязняющие гидросферу и педосферу.

Кроме того, токсичные вещества подразделяются на вещества используемые при производстве и вещества возникающие в процессе производства.

 

Основными источниками загрязнения атмосферы с сульфат- целлюлозном производстве являются: содорегенерационный, варочно- промывной, известерегенерационный, окислительная установка (таблица7).

В зависимости от принятой схемы производства могут возникнуть дополнительные источники загрязнения из отделений цеха переработки побочных продуктов (очистки и дезодорации скипидара, получение одоранта сульфана; ректификации скипидара; разложения сульфатного мыла; ректификации таллового масла и др.) Варочно-промывной цех. В этом цехе имеется несколько источников выбросов. При периодическом методе варки с терпентинной сдувкой, вместе с паром удаляются; остаточный воздух из щепы, скипидар, сероводород, метилмеркаптан (ММ), диметилсульфид (ДМС), диметилдисульфид (ДМДС). Парогазовая смесь терпентинной сдувки, от которой в щёлокоуловителях отделяются захваченные капельки щёлока, конденсируется в теплообменниках. Отсюда непрерывно удаляются несконденсировавшиеся газы, количество и состав которых зависит от вида вырабатываемой целлюлозы и связанного с этим расхода щёлочи на варку, а также от температуры воды, подаваемой на теплообменник.

Выпарной цех. Главным источником выбросов в этом цехе является

парогазовая смесь, которая удаляется вакуум-насосом из межтрубного

«

пространства корпусов. Основной компонент, загрязняющий воздух, - сероводород. Кроме того, в выбросах содержится также метилмеркаптан и, в

незначительных дозах, диметилсульфид, диметилдисульфид и метанол. Появление сероводорода и метилмеркаптана обусловлено изменением рН при упаривании и воздействием температуры и разрежения. Это приводит к разложению сульфида и меркаптида натрия и выделению этих кислых газов в паровое пространство.

Окислительная установка. Общее количество выбрасываемой ею газовоздушной смеси зависит от расхода воздуха на окисление, количества

газов, подаваемых на установку, и типа окислительной установки.

 

 

 

Содорегенерационный цех. Дурнопахнущие компоненты в дымовых газах появляются в тех местах, где чёрный щёлок соприкасается с газами: в топке и в газоконтактном испарителе. Перегрузки содорегенерационных котлоагрегатов (СРК), также способствую повышению количества выбросов дурнопахнущих компонентов с дымовыми газами. В дымовых газах СРК содержатся не только газообразные соединения, но и твёрдые частицы, составляющие пылевой унос. Содержание пылевого уноса в дымовых газах СРК перед газоочистным аппаратом изменяется в зависимости от количества сульфата натрия, добавляемого к щёлоку перед сжиганием, от схемы СРК и аэродинамического режима его работы, а также от соотношения органической и минеральной частей сухого вещества чёрного щёлока и

* •

выхода целлюлозы из древесины.

Газоконтактный испаритель. Он предназначен для уплотнения чёрного щёлока 50 - 65 % сухих веществ. Щёлок, находясь в газоконтактном испарителе, поглощает из дымовых газов углекислый газ, сернистый и серный ангидриды, обуславливающие выделение сероводорода и метилмеркаптана вследствие понижения рН; выделению сероводорода при газоконтактной выпарке способствует также повышение концентрации остаточного сульфида натрия в чёрном щёлоке. Чем выше сульфидность белого щёлока, тем большее количество остаточного сульфида натрия и сероорганических соединений оказывается в чёрном щёлоке и тем

загрязнённее дымовые газы.

Растворитель плава (РП). Плав, образующийся при сжигании чёрных

щёлоков в СРК и состоящий из карбоната и сульфида натрия с небольшой

примесью невосстановленного сульфата натрия, поступает в растворитель.

Здесь плав растворяется в щёлоке. При контакте щёлока с плавом выделяется

значительное количество парогазовой смеси, которая удаляется из

растворителя плава через вытяжные трубы и выбрасывается в атмосферу.

Пылевой унос из растворителя плава на 90 % состоит из соды. В зелёном

 

 

 

щёлоке содержится значительное количество сульфида и меркаптида натрия,

что предопределяет содержание сероводорода в газовой фазе.

Известерегенерационные печи (ИРП). В печах при обжиге каустизационного шлама и природного известняка образуются дымовые газы. Основными компонентами дымовых газов являются пыль кальциевых

Л

солей (12 г/нм ), образующаяся в результате механического уноса газовым потоком, и сернистый ангидрид (0.86 г/нм3 сухого газа), образующегося при сжигании высокосернистого мазута, а также сероводород и другие серосодержащие газы.

Одним из наиболее опасных с точки зрения охраны окружающей среды

 

объектов производства является содорегенерационный котлоагрегат и его

технологический узел - бак-растворитель плава (РП СРК).

* •

Из результатов обследования количества и состава парогазовых выбросов РП СРК ведущих предприятий сульфат-целлюлозного производства следует, что расходы выбросов зависят от мощности котлоагрегата, высоты и диаметра вытяжной трубы, по которой они выводятся из бака растворителя в атмосферу, угла раскрытия шиберных устройств на этих трубах, состава слабого белого щёлока и уровня его в баке- растворителе, времени года и региона расположения производства.

Кроме того, режим работы, состав и количество выбросов из РП СРК зависят от:

• мгновенного выделения значительного количества парогазовой смеси, особенно при больших стоках плава;
• непрерывности и неравномерности подачи плава и белого щёлока в РП и отведения зелёного щёлока, что приводит к изменению свободного объёма над растворяющей жидкостью и влияет на количество подсосов воздуха.