Загальна схема виробництва сульфатної целюлози

При виробництві сульфатної целюлози мають місце етапи, властиві сульфітним способам, але існують і відмінності, що полягають у повній регенерації лугів.

Сульфатне виробництво включає наступні блоки:

I. Підготовка деревної (рослинної) сировини:

II.Варка рослинної сировини;

III, Обробка технічної целюлози:

2. Цех промивання (відділення чорного лугу), очищення та сортування;

4. Цех зневоднення та сушіння;

ІІІ. Відділ переробки лугу, регенерації хімікатів та утилізації органічних речовин:

Склад і характеристика білого лугу. . До його складу входять різні натрієві сполуки:

NaOH + Na2CO3 – для натрону.

Їдкий натр та сульфід натрію – основні компоненти білого лугу, що беруть участь у реакціях варіння. Разом вони називаютьсяактивним лугом.Активний лугA= Na2S + NaOH

В результаті варіння в луг переходять органічні речовини деревини (лігнін, геміцелюлози, екстрактивні речовини). Такий луг після варіння називаютьчорнимлугом. У чорному лузі містяться сухі органічні речовини з деревної сировини та мінеральні речовини – це хімікати білого лугу та зола сировини. Органічні речовини горючі і використовуються як паливо при спалюванні чорного лугу.

Вплив основних факторів на сульфатну варіння.якість деревини.

Температура варіння - це легко змінюється і найбільш дієвий фактор, що впливає швидкість делігніфікації і, отже, визначає тривалість варіння. У практиці керуються наступним правилом: у разі підвищення температури варіння на кожні 10 °С тривалість варіння до однакового виходу напівфабрикату з деревини скорочується вдвічі. Інтервал температур, який використовується при сульфатних варіннях, дорівнює 165. 185 °С. Температура нижче цього інтервалу суттєво подовжує варіння, а вище значно знижує вихід та якість целюлози.

Теоретична витрата активного лугу на нейтралізацію всіх кислих продуктів реакції у перерахунку на масу вихідної абсолютно сухої деревини становить 12% од. Na2O. Однак для нормального перебігу варіння необхідно мати надлишок лугу, що становить 50. 100 % теоретично необхідного. Збільшення ступеня делігніфікації потребує підвищення витрати лугу (табл. 1.).

Таблиця 1.Вплив витрати лугу на ступінь делігніфікації

Підвищення витрати лугу в 2 рази в інтервалі виходів 40. 50% скорочує тривалість варіння до однакового ступеня делігніфікації вдвічі.

Концентрація активного лугу при варінні тісно пов'язана з витратою лугу та рідинним модулем варіння (гідромодуль). Зазвичай гідромодуль - відношення об'єму рідини у варильному апараті до маси а.с.д. змінюється мало і становить (4. 4,5):1. Тому підвищення витрати лугу веде до підвищення її концентрації та навпаки. Концентрація активного лугу у варильному лугу знаходиться в межах 30. 60 г/л Na2O або 40. 80 г/л NaOH. Збільшення концентрації лугу вдвічі, як і її витрати, скорочує тривалість варіння до однієї й тієї ж виходу вдвічі.

Способи варіння.Розрізняють періодичний і безперервний способи варіння.Періодичним методом варіння здійснюється у стаціонарних вертикальних котлах місткістю 100, 125, 160 та 200 м 3 . Безперервний спосіб є найбільш сучасним і більше 50% целюлози одержують цим способом.

Переваги безперервних способів:

велика продуктивність варильних установок за рахунок виключення операцій завантаження тріски, закачування лугів та вивантаження маси; одержання целюлози більш однорідної за якістю;
зниження витрати пари на варіння та її значне прискорення;
менша потреба у виробничих площах;
менша чисельність обслуговуючого персоналу, повна механізація та автоматизація всіх технологічних операцій.

Безперервне варінняцелюлози проводиться повільним способом в установках «Камюр» та швидким способом в установках «Пандія». У повільному методі зберігається розподіл варіння на заварку і власне варіння, а в другому - тріска потрапляє відразу в зону температури, що відповідає кінцевій температурі варіння.

Повільне варіння.Найбільшого поширення набула повільна варка в безперервно діючих установках «Камюр». В Україні використовують установки продуктивністю 300, 450. 500, 800. 900 т на добу.

Мал. 2. Схема варильної установки «Камюр»:

I – варильний котел; 2, 3 та 4 - насоси високого тиску;

5 - регулюючий бак варочного лугу; 6 - живильник високого тиску;

7 - пропарювальна цистерна; 8-живильник низького тиску; 9 - витратомір;

II – магнітний сепаратор; 12 - живильний трубопровід; 13 - завантажувальний пристрій; 14 гвинт; 15-циліндрова сітка; 16, 17, 22 та 23 - підігрівачі; 18, 19 - циклони-випарники; 20 - видувний пристрій;

21 - розвантажувальний пристрій

Основним елементом установки єварильний котел циліндричної форми продуктивністю 450. 500 т на добу; діаметр котла 4,7 м, загальна висота 45 м. У варильному котлі встановлені ситові поясиа, б, в і р.За висотою котла розрізняють три температурні зони: заварки - від завантажувального пристрою до рівня ситового поясаа;варіння - від рівня ситового поясабдо рівня ситового пояса; дифузійної промивки - від рівня ситового пояса а і до низу котла.

Живильник високого тиску здійснює живлення котла тріскою і одночасно є запірним клапаном, що розділяє область високого тиску в котлі (1,0. 1,2 МПа) від області низького тиску в пропарювальній камері (0,07. 0,15 МПа).

На початку зони заварювання температура підтримується 110. 115 ° С (надходить пропарена тріска і гарячий луг). У міру просування тріски до ситового поясуатемпература підвищується до 150 °С за рахунок нагріву в підігрівачі лугу, що безперервно циркулює через нього. Луг забирається насосом із зони ситаі, пройшовши підігрівач, повертається до цієї зони. До кінцевої температури варіння 170. 172 ° С постійно циркулюючий луг нагрівається в іншому підігрівачі. Луг забирається насосом із зонибі також повертається до цієї зони.

Для промивання целюлозної маси в нижню частину котла подається слабкий чорний луг з температурою не вище 80 °С, який рухається знизу вгору назустріч масі, що спускається. Слабкий луг, витісняючи міцний чорний луг, поступово зміцнюється та нагрівається. Целюлозна маса внизу варильного котла охолоджується слабким лугом до температури 80. 85 °С, варіння припиняється, і при концентрації 14. 16 % через розвантажувальний пристрій целюлоза надходить у видувний пристрій і далі у видувний резервуар.

Швидке варіння.Здійснюється в безперервнодіючих установках «Пандія» (рис. 3). Установка складається з варильних труб, обладнаних гвинтовими транспортерами. Труби розташовані горизонтально одна над іншою у вертикальній площині. Число варильних труб залежить від виду напівфабрикату, що виробляється, і продуктивності установки і становить 2. 8 шт. Діаметр труб 0,6. 1,2 м-код , довжина 6. 12 м-код .

В установках «Пандія» тріска з бункера, пройшовши дозатор, живильником високого тиску гвинтового типу подається в просочну трубу. Гвинтовий живильник у напрямку до завантажувального патрубка труби просочування звужується, за рахунок чого тріска ущільнюється і виключає прорив пари з труби в живильник.

Мал. 3. Схема варильної установки «Пандія»:

1 – бункер; 2 - живильник високого тиску; 3 - просочувальна труба;

4 - бак циркулюючого лугу; 5 – бак білого лугу;

6 - завантажувальний пристрій; 7 - варильні труби; 8 - дозатор

Спресована тріска (пробка) потрапляє в просочувальну трубу, де, переміщаючись до протилежного кінця труби, під дією гвинта, пари і лугу розсипається, добре змішується з лугом і просочується. Проходячи потім послідовно варильні труби, тріска проварюється і через розвантажувальний пристрій пересувається у видувний резервуар. Температура варіння у всіх варильних трубах підтримується 160...180 °С, тривалість варіння 15...60 хв.

В установках «Пандія» отримують різні волокнисті напівфабрикати, але найчастіше вони використовуються для отримання ЦВВ та напівцелюлози з листяної деревини або целюлози з тростини та соломи. Продуктивність таких установок при виробленні листяної напівцелюлози з виходом 75% становить 200. 250 т на добу. При переробці очеретяної січки з виходом 60. 70% продуктивність установки досягає 145. 175 т на добу.

Основніпереваги: швидкість варіння; простота конструкції; невеликий розмір; можливість отримувати напівфабрикати з різним виходом та рівномірним проваром. Донедоліківможна віднести: нижчий вихід і меншу міцність целюлози через інтенсифікацію варіння; відсутність промивання одночасно з варінням в одному апараті; низьку продуктивність.