книги / Отбелка целлюлозы

Расход хлора снижается на 38 %, диоксида хлора – на 26 %, расход воды – до 2,5 м3/т целлюлозы. Общая экономия воды для отбельной установки производительностью 700 т/сут составляет 15 тыс.м3/сут.

Недостатки способа отбелки: трудность транспортировки распушенной целлюлозы высокой концентрации, снижение эффективности промывки между ступенями отбелки, возможность неравномерности отбелки на различных участках.

Для отбелки в газовой фазе используется оборудование, которое применяется для отбелки кислородом при высокой концентрации.

На рис. 9 представлен реактор для обработки массы газообразными реагентами (хлором, диоксидом хлора и др.), разработанный НИИЦмашем.

Рис. 9. Реактор для обработки массы газообразным реагентом: 1 – конфузор; 2 – колонка; 3 – диффузор; 4 – рыхлитель массы; 5 – колонка реакционная; 6 – камера выдерживания; 7 – разгружатель; 8 – камера разбавления; 9 – устройстворазбавительное; 10 – устройствоперемешивающее

91

Принцип работы реактора следующий. Целлюлозная масса в виде пробки поступает в рыхлитель, который разделяет ее до состояния пушонки. Благодаря этому поверхность контакта целлюлозных волокон с газовой смесью увеличивается и улучшаются условия адсорбирования реагента на поверхности волокон. Из рыхлителя под действием силы тяжести целлюлозная пушонка опускается в реакционную колонну. Противотоком к ней движется газовая смесь. Для ввода и вывода газовой смеси диффузор и конфузор реакционной колонны имеют тангенциальные штуцеры. Встречный поток газа в реакционной колонне замедляет скорость падения волокон массы. Визуальное наблюдение за процессом ведется через два смотровых окна, расположенных друг против друга.

Обработанная газообразным реагентом пушонка поступает в камеру выдерживания, где задерживается на желобах разгружателя. Здесь реакция завершается и масса выгружается в камеру разбавления, где ее концентрация понижается до 2 %, а затем масса перемешивается и направляется на дальнейшую

Рис. 10. Установка отбелки целлюлозы высокой концентрации в газовых потоках: 1 – пресс обезвоживающий; 2 – реактор хлорирования; 3 – реактор щелочения; 4 – реакторы отбелки двуокисью хлора; 5 – смеситель-подогрева- тель; 6 – рыхлитель массы; 7 – устройство питающее;

8 – бассейнмассывысокойконцентрации

92

обработку. Камера разбавления представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд, по конструкции аналогичный нижней части отбельной башни с движением массы сверху вниз.

На рис. 10 приведена схема установки отбелки целлюлозы в газовых потоках. Ступень отбелки в газовой фазе включает следующее оборудование: обезвоживающий пресс барабанного типа, сгущающий массу от концентрации 3–5 % до 30–40 %; питающее устройство, обеспечивающее герметизацию реактора; реактор с рыхлителем массы и зоной разбавления.

6. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

6.1. БАШНИ ОТБЕЛЬНЫЕ

Отраслевым стандартом «Установки отбельные. Параметры» (ОСТ 26-08-928–74) в качестве основного параметра определен следующий ряд производительности установок непре-

рывного действия: 100, 160, 200, 315, 400, 630, 800 и 1250 т/сут.

Производительность установок принята по конечному продукту при расчетной влажности 12 %.

Отбельные установки для разных предприятий могут существенно отличаться друг от друга с учетом различия требований, предъявляемых к процессу и условиям размещения оборудования. Поэтому типы установок и их схемы не стандартизируются. Однако отбельные установки комплектуются преимущественно из стандартизированных типовых аппаратов

иузлов. Так, применение трех типоразмеров перемешивающих устройств позволяет создать отбельные башни любой производительности. Унифицированы также разбавительные устройства, смесители массы, гребковые устройства и др. В случае организации новых технологических процессов создают новое оборудование с частичным использованием унифицированных узлов и аппаратов.

Заводами химического машиностроения выпускаются комплектные отбельные установки с промывкой массы на барабанных фильтрах производительностью 160, 150, 250 т/сут

иотдельные комплекты оборудования для установок производительностью до 800 т/сут.

Основные элементы отбельных установок – отбельные башни. Они предназначены для обработки целлюлозной массы различными белящими реагентами. Конструктивное исполне-

94

ние башен, применяемых напредприятиях целлюлозно-бумажной промышленности, показано схематично на рис. 11. Отраслевым стандартом ОСТ 26-08-1455–76 «Башни отбельные. Типы и основные параметры» предусмотрено проектирование и изготовление следующих трех типов башен, отличающихся по конструктивным признакам:

–без поглотительной колонки (рис. 11, а–д);

–с внутренней поглотительной колонкой (рис. 11, е–ж);

–с наружной поглотительной колонкой (рис. 11, з). Основными элементами отбельных башен являются уст-

ройства перемешивающие, разбавительные, гребковые и смесители радиальные.

Рис. 11. Типы отбельных башен: 1 – устройство перемешивающее; 2 – устройство разбавительное; 3 – устройство гребковое; 4 – смеситель радиальный

95

Вбашнях без поглотительной колонки может быть движение массы как сверху вниз, так и снизу вверх. Конструкция башен, показанных на рис. 11, а–б, обеспечивает движение отбеливаемой массы сверху вниз. В нижней части аппарата расположены разбавительное и перемешивающее устройства, предназначенные для прерывания реакции и выгрузки массы. Конструктивные отличия этих башен касаются днищ. В башне, показанной на рис. 11, б, можно вести обработку массы при избыточном давлении.

Вбашнях, показанных на рис. 11, в–д, обрабатываемая масса движется снизу вверх. Башня, изображенная на рис. 11, г, имеет в нижней части устройство для смешивания массы концентрацией 4–12 % с химикатами, а в верхней части – разбавительное и гребковое устройства для выгрузки массы из аппарата.

Башни, показанные на рис. 11, д, не имеют каких-либо устройств, их используют как поглотительные колонки при обработке массы концентрацией ниже 4 %.

Конструкция отбельных башен с внутренней поглотительной колонкой обеспечивает комбинированное движение массы: в поглотительной колонке – снизу вверх, в основной башне – сверху вниз. В башне, изображенной на рис. 11, е, можно вести обработку массы с концентрацией выше 8 %. В верхней части основной башни расположено гребковое устройство, служащее для облегчения переливания массы в кольцевое пространство между корпусом аппарата и колонкой, а в нижней части – разбавительное и перемешивающее устройство.

Башня, изображенная на рис. 11, ж, имеет в нижней части колонки перемешивающие устройства для дополнительного смешивания массы концентрацией ниже 4 % с химикатами,

авнизу основной башни – разбавительное и перемешивающее устройства, обеспечивающие выгрузку массы из аппарата.

Конструкция отбельных башен с наружной поглотительной колонкой, как и с внутренней, обеспечивает комбинированное движение массы. Колонка обычно выполняется пусто-

96

телой. По конструкции башня идентична башне, обеспечивающей движение массы сверху вниз. Конструкция аппарата, показанная на рис. 11, и (сдвоенная башня), представляет собой одну из разновидностей отбельных башен с комбинированным движением массы.

Каждый тип рассмотренных башен имеет свои преимущества и недостатки. Так, в башнях с движением массы сверху вниз продолжительность реакции регулируют изменением уровня массы в башне при сохранении концентрации. Они более удобны в обслуживании, позволяют осуществлять визуальное наблюдение за массой, но не обеспечивают эффективного поглощения газа-реагента, выделяющегося из реакционной смеси. Бурное выделение газа из-за перепада давления или подъема температуры возможно в начальной фазе отбелки массы газообразными реагентами (хлором, диоксидом хлора).

Башни с движением массы снизу вверх лишены отмеченных недостатков и обеспечивают более полное поглощение выделяющегося газа столбом вышележащей целлюлозной массы. В обслуживании эти башни менее удобны, они не позволяют гибко регулировать продолжительность обработки массы.

Башни с поглотительными колонками обеспечивают более полное поглощение химикатов при движении массы снизу вверх в колонке и возможность регулирования продолжительности отбелки при движении массы сверху вниз в самой башне. Однако их конструкция и обслуживание сложнее, чем у башен без поглотительных колонок. Башни с наружной поглотительной колонкой должны иметь специальные элементы для самокомпенсации температурных расширений при необходимости подогрева массы до 40–80 °С, поскольку колонка соединена с выносным одновальным смесителем массы и с самой башней, которые располагаются на жестком фундаменте. Этого недостатка лишены башни с внутренней поглотительной колонкой, имеющие только одну защемленную сторону. Вторая сторона колонки может свободно перемещаться при нагреве и охлаждении.

97

Компоновку с внутренней поглотительной колонкой применяют при разнице диаметров башни и колонки не менее 2 м. Как показывает опыт проектирования, при меньшей разнице диаметров ухудшается работа перемешивающего устройства в зоне выгрузки массы и конструкция становится не оптимальной. В таком случае применяют башни с наружной поглотительной колонкой.

Отношение площадей сечения колонки и башни принимают около 0,45 для обработки массы с концентрацией ниже 4 % и около 0,2 для массы с концентрацией выше 8 %. Высоту цилиндрической части отбельных башен выбирают из расчета обеспечения требуемой вместимости аппарата и отношения высоты Н к внутреннему диаметру D не менее 3. Такое отношение Н/D, установленное из опыта эксплуатации, создает оптимальные условия перемещения массы в аппарате. С учетом указанных выше особенностей конструкций определяют область применения отбельных башен. Отбельные башни без поглотительной колонки с движением массы сверху вниз применяют для ступеней щелочения, нейтрализации, горячего облагораживания, гипохлоритной обработки в щелочной среде и т.п., т.е. в тех случаях, когда используют хорошо растворимый в воде отбеливающий реагент.

Башни с поглотительными колонками и с движением массы снизу вверх применяют для обработки массы хлором,

диоксидом	хлора,	гипохлоритом в кислой среде и т.п.,
т.е. в тех	случаях,	когда используют плохо растворимый

в воде отбеливающий реагент. Конструкцию башни выбирают, исходя из технологической схемы отбельной установки и условий ее работы.

В отраслевом стандарте ОСТ 26-08-1455–76 в качестве основных параметров, характеризующих отбельные башни, назначены номинальный объем и внутренний диаметр башен. Численные значения этих параметров приведены в табл. 3,4 и 5.

98

Башни этого типоразмерного ряда обеспечивают потребность целлюлозно-бумажной промышленности в отбельных установках производительностью от 100 до 1250 т/сут.

Таблица 3

Основные параметры отбельных башен без поглотительной колонки

Объем	Внутренний	Объем	Внутренний
номинальный,	диаметр башни,	номинальный,	диаметр башни,
м3	м	м3	м
80	3,0	500	4,5; 5,0; 6,0
100	3,0	630	5,0; 6,0
125	3,0; 3,6	800	6,0; 7,0
160	3,0; 3,6; 4,0	1000	6,0; 7,0
200	3,0; 3,6; 4,0	1250	7,0; 8,0
250	4,0; 4,5; 5,0	1600	8,0
320	4,0; 4,5; 5,0	2000	9,0
400	4,0; 4,5; 5,0	2500	10,0

Таблица 4

Основные параметры отбельных башен с внутренней поглотительной колонкой

Объем	Внутренний	Внутренний
номинальный, м3	диаметр башни, м	диаметр колонки, м
200; 250	5,0	2,2; 3,0
320; 400	5,0	2,2; 3,0
500; 630	5,0	2,2; 3,0
	6,0	2,6; 4,0
800	6,0	2,6; 4,0
	7,0	3,0; 4,5
1000	7,0	3,0; 4,5
1250	7,0	3,0; 4,5
	8,0	3,6; 5,0
1600	8,0	3,6; 5,0
2000	9,0	4,0; 6,0
2500	10,0	4,5; 7,0

99

Таблица 5

Основные параметры отбельных башен с наружной поглотительной колонкой

Объем	Внутренний	Внутренний
номинальный, м3	диаметр башни, м	диаметр колонки, м
80	2,6	0,9; 1,6
	3,0	1,2
100; 125	2,6	0,9; 1,6
	3,0	1,2; 2,0
	3,6	1,6
160; 200	2,6	1,6
	3,0	1,2; 2,2
	3,6	1,6; 2,2
250	3,0	2,0
	3,6	1,6; 2,2
	4,0	2,6
320	3,6	2,2
	4,0	2,6
400; 500	4,0	2,6

6.2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

В 1980 г. на шведском заводе «Думшье» для уменьшения содержания смолы в сульфитной целлюлозе, предназначенной для химической переработки, был использован метод пропускания массы через фротапульперы. Фротапульпер представляет собой размалывающий аппарат, через который масса проходит при высокой концентрации (25–30 %) и одновременно подвергается щелочной обработке. Рабочая его часть состоит из двух параллельных валов, вращающихся в горизонтальном кожухе навстречу друг другу. Питательная секция валов представляет собой сдвоенные винты, подающие массу в протирочную секцию, где шаг винтов значительно меньше и на витках винтов закреплены пальцеобразные выступы (рис. 12).

100