Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Отбельный цех сульфитцеллюлозного завода по выпуску белёной целлюлозы марки Б-I

Пермский национальный исследовательский

политехнический университет

Кафедра технологии целлюлозно-бумажного производства

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Отбельный цех сульфитцеллюлозного

завода по выпуску белёной целлюлозы марки Б-I»

Выполнил студент: Марцинская Е.И.

Руководитель проекта: Ковтун Т.Н.

Проект защищён: Оценка:

2013 г.

Содержание

Введение………………………………………………………………….4

1. Характеристика белёной целлюлозы.

Назначение беленой целлюлозы………………………………………..5

2. Выбор и обоснование технологической схемы и типы основного оборудования 6

3. Описание технологической схемы……………………………………...7

4. Расчет баланса воды и волокна………………………………………...11

5. Технико – экономические показатели работы отбельного цеха……..38

Список использованных источников…………………………………..39

ВВЕДЕНИЕ

Задача процесса отбелки целлюлозы – придание целлюлозе стабильного белого цвета и определённых физико-химических свойств в соответствии с её целевым назначением.

Степень белизны небеленой сульфитной целлюлозы 60-65 %. Сульфитная целлюлоза отбеливаются значительно легче, чем сульфатная.

Отбелка целлюлозы достигается как путем обесцвечивания окрашивающих целлюлозу веществ, так и путем удаления их, главным образом, лигнина, который для этого должен быть переведен в растворимое состояние.

В настоящее время отбелку целлюлозы проводят преимущественно комбинированным многоступенчатым методом. В целлюлозно-бумажной промышленности отбелка является наименее экономичной и наиболее загрязняющей окружающую среду стадией производства.

Технология отбелки включает ряд химических и физических процессов, которые должны быть четко взаимосвязаны между собой. В связи с этим отбельные установки являются высокоавтоматизированным участком в технологической схеме производства целлюлозы.

Одной из основных задач процесса отбелки является максимальное удешевление его стоимости, что достигается снижением до минимума потерь целлюлозы при отбелке и выбором химикатов, позволяющих обеспечить требуемую степень белизны при минимальных затратах [1].

1. Характеристика небеленой и белёной целлюлозы.

Назначение белёной целлюлозы

Сульфитная белёная целлюлоза из хвойных пород древесины, вырабатываемая по ГОСТ 3914 предназначается для применения в производстве бумаги.

Таблица 1.1

Качественные показатели сульфитной белёной целлюлозы

из хвойной древесины марки Б-I (ГОСТ 3914)

Показатели	Нормы
Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА до 600ШР: разрывная длина, м, не менее излом, ч.д.п., не менее	6500 300
Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА в течение 10 мин: разрывная длина, м, не менее излом, ч.д.п., не менее	6000 200
Белизна, %, не менее	85
Массовая доля смол и жиров, %, не более	1,0
рН водной вытяжки	6-7
Сорность - число соринок на 1 м2: свыше 0,1-1,0 мм2 вкл., не более свыше 1,0-2,0 мм2 вкл., не более	- 120
Влажность при поставке, %, не более	20

Таблица 1.2

Качественные показатели сульфитной небеленой целлюлозы

из хвойных пород древесины марки Ж-5 (ГОСТ 6501-82)

Показатели	Нормы
Степень делигнификации: не более не менее	27 -
Разрывная длина, м, не менее	6500
Прочность на излом, ч.д.п., не менее	800
Массовая доля смол и жиров, %, не более	1,5
Сорность - расчетное число соринок на 1 м2: площадью от 0,1 до 1,0 мм2 вкл., не более площадью свыше 1,0 до 2,0 мм2 вкл., не более	750 10
рН водной вытяжки целлюлозы, не менее	5,5
Влажность, %, не более	20

2. Выбор и обоснование технологической

Для отбелки используется небеленая сульфитная целлюлоза.

Принимаем 4-х ступенчатую бесхлорную схему отбелки ЩП-Пд-К-П-К обеспечивающую получение целлюлозы с заданной белизной при понижении механических показателей в процессе отбелки примерно на 5% по сравнению с небеленой целлюлозой.

Данную схему можно разделить на две части, первая из которых это делигнификация целлюлозы, а вторая собственно отбелка (добелка). Делигнификация целлюлозы происходит на ступенях ЩП и Пд, а добелка на ступенях К и П.

На первой ступени применяем ЩП. В данной схеме щелочная обработка пероксидом водорода способствует более глубокой делинификации целлюлозы за счет разрушения лигнина, а так же обесцвечиванию хромофорных групп лигнина

На второй ступени отбелки применяем пероксид водорода. На данной ступени проявляются делигнифицирующие свойства пероксида что позволяет удалить 50-60% лигнина без заметной окислительной деструкции целлюлозы. Такое свойство пероксида водорода позволяет провести отбелку сульфитной целлюлозы только пероксидом без существенного снижения механических свойств целлюлозы. Так же в состав отбельного раствора кроме пероксида водорода и гидкоксида Na необходимо вводить силикат Na, который наряду с NaОН служит для забуферевания среды до нужной щелочности способствую протеканию реакций диссоциации пероксида, а так же силикат Na связывает свободные радикалы разложения пероксида, тем обрывая цепные реакции его разложения.

На третьей ступени отбелки проводим кисловку массы раствором SO2. Кисловка проводится для: нейтрализации избытка щелочи после ступени пероксидной отбелки; восстановления карбонильных групп целлюлозы сернистой кислотой для повышения стабильности белизны целлюлозы.

На четвертой ступени отбелки применяем пероксид водорода. На данной стадии он применяется для добелки целлюлозы, при этом повышается белизна и стабильность белизны при сохранении механических показателей целлюлозы. В конце отбелки всегда должен оставаться избыток пероксида (10-20%), так как при его отсутствии в щелочной среде и при высокой температуре происходит пожелтение целлюлозы.

На заключительной стадией отбелки мы проводим кисловку массы раствором SO2. Кисловка проводится для: стабилизация белизны целлюлозы за счет более полного удаления окрашенных продуктов; нейтрализации избытка щелочи после ступени пероксидной отбелки; восстановления карбонильных групп целлюлозы сернистой кислотой для повышения стабильности белизны целлюлозы.

3. Описание технологической схемы

На рисунке 3.1 представлена технологическая схема отбелки сульфитной хвойной целлюлозы.

Небеленая целлюлоза после варки поступает в двухвальный смеситель (1). В смесителе масса смешивается с H2O2, NaOH, масса подогревается паром, из смесителя масса подается в верхнюю часть башни ЩП (2) с концентрацией массы 10%. Внутри башни в нижней части установлен конус и перемешивающее устройство для лучшего перемешивания массы с оборотной водой. Условия ЩП: температура - 80 0С, продолжительность 60 минут, концентрация массы - 10%, рН – 9-10. Расход химикатов: H2O2 – 0,6 %, NaOH – 2 %. В нижней части башни масса разбавляется до концентрации 2 – 3% оборотной водой, которая подается из бака оборотной воды (9) вакуум-фильтра №4 и затем массным насосом (11) подается на вакуум-фильтр №1 (3).

В ванну вакуум-фильтра №1 подается оборотная вода для разбавления массы до концентрации 2 %. Затем масса поступает на барабан вакуум-фильтра для промывки и сгущения. Для промывки подается свежая вода. Оборотная вода с вакуум-фильтра удаляется в сток.

Промытая масса с концентрацией 11% поступает в двухвальный смеситель (1) где смешивается с H2O2, NaOH и Na2SiO3, масса подогревается паром до температуры 85 0С.

Из смесителя с помощью насоса высокой концентрации (10) масса подается в башню Пд (5) с ходом массы сверху вниз. Условия отбелки Пд: температура - 85 0С, продолжительность 120 минут, концентрация массы - 10%, рН – 10-10,5. Расход химикатов: H2O2 - 1,8%, NaOH - 2%, Na2SiO3 - 3%. В нижней части башни находится перемешивающее устройство, где масса разбавляется до концентрации 2 – 3%. Оборотная вода для разбавления подается с бака оборотной воды (8) вакуум-фильтра №3 и далее массным насосом (11) перекачивается на вакуум-фильтр №2 (3) для промывки и сгущения.

В ванну вакуум-фильтра №2 подается оборотная вода для разбавления массы до концентрации 2 %. Затем масса поступает на барабан вакуум-фильтра для промывки и сгущения. Для промывки подается свежая вода. Оборотная вода с вакуум-фильтра удаляется в сток. В шнек вакуум-фильтра №2 (14) подается водный раствор SO2 для кисловки массы.

Из шнека вакуум-фильтра №2 с помощью насоса высокой концентрации масса подается в верхнюю часть башки К (6) с ходом массы сверху вниз. Условия кисловки: температура потока, продолжительность 30 минут, концентрация массы - 5%, рН – 4,5-5,5. Расход SO2 - 1%. В нижней части башни находится перемешивающее устройство, где масса разбавляется до концентрации 2 – 3%. Оборотная вода для разбавления подается с бака оборотной воды (9) вакуум-фильтра №4. В ванну вакуум-фильтра №3 подается оборотная вода для разбавления массы до концентрации 2 %. Затем масса плступает на барабан вакуум-фильтра для промывки и сгущения. Для промывки подается свежая вода.

Оборотная вода с вакуум-фильтра поступает в бак оборотной воды (8). Промытая масса с концентрацией 10% поступает в двухвальный смеситель (1), где смешивается с H2O2, NaOH и Na2SiO3, масса подогревается паром до температуры 80 0С.

Из смесителя с помощью насоса высокой концентрации масса подается в башню П (7) с ходом массы сверху вниз. Условия отбелки П: температура - 80 0С, продолжительность 120 минут, концентрация - 10%, рН – 10-10,5. Расход химикатов: H2O2 - 1%, NaOH - 1,8%, Na2SiO3 - 2%. В нижней части башни находится перемешивающее устройство, где масса разбавляется до концентрации 2 – 3%. Оборотная вода для разбавления подается из отдела сортирования беленой целлюлозы и далее массным насосом (11) перекачивается на вакуум-фильтр №4 (3) для промывки и сгущения.

В ванну вакуум-фильтра №4 подается оборотная вода для разбавления массы до концентрации 2%. Затем масса поступает на барабан вакуум-фильтра для промывки и сгущения. Для промывки подается свежая вода. Оборотная вода с вакуум-фильтра поступает в бак оборотной воды (9). В шнек вакуум-фильтра №4 (13) подается водный раствор SO2 для кисловки массы, которая является заключительной стадией процесса отбелки.

Кисловка массы протекает в бассейне высокой концентрации (12), куда масса подается с помощью насоса высокой концентрации (10). Условия кисловки: температура потока, концентрация массы - 10%, рН – 4,5-5,5. Расход химикатов: SO2 – 1%. Далее в нижней части бассейна высокой концентрации масса разбавляется до концентрации 3,5% оборотной водой, которая подается из отдела сортирования беленой целлюлозы, и массным насосом подается в отдел сортирования беленой целлюлозы.

Обозначения к технологической схеме (Рис 3.1)

Двухвальный смеситель;
Башня отбелки ЩП;
Вакуум – фильтры;
Башня отбелки Пд;
Башня К;
Башня отбелки П;
Бак оборотной воды вакуум-фильтра №3;
Бак оборотной воды вакуум-фильтра №4;
Насос высокой концентрации;
Массный насос;
Бассейн высокой концентрации.

4 Расчёт баланса воды и волокна

Режим отбелки сульфатной целлюлозы по схеме ЩП-Пд-К-П-К приведён в табл. 4.1

Таблица 4.1

Режим отбелки целлюлозы

Ступень отбелки	Реагенты	Расход химикатов, % от а.с.в.	Темпера-тура, 0С	Время, мин.	Концент-рация массы, %	рН	Потери волок-на, %
ЩП	H2O2 NaOH	0,6 2	80	60	10	9-10	3
Пд	H2O2 NaOH Na2SiO3	1,8 2 3	85	120	10	10-10,5	1,5
Кисловка	SO2	1	t0 потока	30	5	4,5-5,5	0,5
П	H2O2 NaOH Na2SiO3	1 1,8 2	85	120	10	10-10,5	1
Кисловка	SO2	1	t0 потока	-	10	4,5-5,5	-

Исходные данные для расчёта приведены в табл. 4.2

Таблица 4.2

Исходные данные

Показатели	Единицы измерения	Коли-чество
1. Расход воды на спрыски вакуум-фильтров	м3/т	10
2. Концентрация массы, поступающей на вакуум-фильтр	%	2
3. Концентрация волокна в фильтратах вакуум-фильтров	г/м3	50
4. Концентрация массы в бассейне белёной целлюлозы	%	10
5.Концентрации растворов: NaOH Н2О2 Н2SO3 (ед.SO2) NaSiO3	г/л г/л % г/л	100 350 2,0 200

Расчёт ведём на 1т воздушно-сухой целлюлозы (880 кг абсолютно-сухого волокна).

Для расчета принимаем следующие обозначения:

М – масса, кг

А – волокно, кг

В – вода, кг

К – концентрация, %

Расчетные формулы:

А * 100

М = ------------

В = М - А

Принципиальная схема отбелки целлюлозы по схеме ЩП-Пд-К-П-К приведена на рис 4.1

Бассейн высокой концентрации

Со шнека вакуум-фильтра № 4

М1=? (8791,824 кг)

А1=? (879,182 кг)

В1=? (7912,642 кг)

К1=10%

Об. вода из отдела сорт.

белёной целлюлозы

М2=? (25142,857 кг) М3=? (16351,033 кг)

А2= 880 кг А3=? (0,818 кг)

В2=? (24262,857 кг) В3=? (16350,215 кг)

К2=3,5% К3=0,005 %

белёная целлюлоза

Проверка:

Приход	масса	волокно	вода
со шнека	8791,824	879,182	7912,642
с оборотной водой	16351,033	0,818	16350,215
Итого	25142,86	880	24262,86
Расход	25142,86	880	24262,86

Шнек вакуум-фильтра № 4

с вакуум-фильтра № 4

М1=? (8352,224 кг)

А1=?(879,182 кг)

В1=?(7473,042 кг)

К1=?(10,526 %)

водный раствор SO2

М2=8791,824 кг М3=В3=? (439,6 кг)

А2=879,182 кг

В2=7912,642 кг

К2=10 %

в бассейн высокой концентрации

В шнек вакуум-фильтра для проведения кисловки подаётся водный раствор SO2. Расход SO2 – 1 % от массы абсолютно сухого волокна. Так как потери при кисловке незначительны, то их не учитываем и тогда А1=А2.

Расход SO2 составит:

Раствора (при концентрации 2 %) в шнек поступит:

Проверка:

Приход	масса	волокно	вода
с вакуум-фильтра	8352,224	879,182	7473,042
с химикатами	439,6	-	439,6
Итого	8791,824	879,182	7912,642
Расход	8791,824	879,182	7912,642

Вакуум-фильтр № 4

с разбавления после отбелки П

М1=?(44072,054кг)

А1=?(881,44кг)

В1=?(43190,614кг)

К1=2,0%

Свежая вода в бак ОВ №4

М4=В4=10000кг

М2=8352,224кг М3=?(45719,83кг) А2=879,182кг А3=?(2,258кг)

В2=7473,042кг В3=?(45717,572кг)

К2=10,526% К3=0,005%

В шнек вакуум-фильтра № 4

Проверка:

Приход	масса	волокно	вода
со свежей водой	10000	-	10000
с разбавления	44072,054	881,44	43190,614
Итого	54072,054	881,44	53190,614
Расход
в шнек	8352,224	879,18	7473,042
с оборотной водой	45719,83	2,258	45717,572
Итого	54072,054	881,44	53190,614

Разбавление после отбелки П

Из башни отбелки П

М1=?(8796,773кг)

А1=?(879,677кг)

В1=?(7917,096кг)

К1=10%

ОВ из отдела сортирования

белёной целлюлозы

М2=44072,054кг М3=?(35275,281кг)

А2= 881,44кг А3=?(1,763кг)

В2=43190,614кг В3=?(35373,518кг)

К2=2% К3=0,005%

На вакуум-фильтр №4

Проверка:

Приход	масса	волокно	вода
с оборотной водой	35275,281	1,763	35273,518
из башни П	8796,773	879,677	7917,096
Итого	44072,054	881,44	43190,614
Расход	44072,054	881,44	43190,614

Башня отбелки П

Из смесителя перед башней отбелки П

М1=?(8805,659кг)

А1=?(888,563кг)

В1=?(7917,096кг)

К1=?(10,091%)

ХП

М2= 8796,773кг А3=М3=?(8,886кг)

А2= 879,677кг

В2= 7917,096кг

К2=10%

На разбавление после отбелки П

С учётом химических потерь волокна (1%) в башню поступит волокна

Химические потери составят:

Проверка:

Приход	масса	волокно	вода
из смесителя	8805,659	888,563	7917,096
Расход
химические потери	8,886	8,886	-
на разбавление	8796,773	879,677	7917,096
Итого	8805,659	888,563	7917,096

Смеситель перед башней отбелки П

С вакуум-фильтра №3

М1=?(8226,346кг)

А1=?(888,563кг)

В1=?(7337,783кг)

К1=?(10,8%)

H2O2, NaOH, Na2SiO3 пар

М3=В3=?(274,4кг) В4=М4=?(304,913кг)

Отбельный цех сульфитцеллюлозного завода по выпуску белёной целлюлозы марки Б-I 📙 Курсовая → 🆔 169347