Загрузка щепы и заливка щелоков.
На 1 т воздушно-сухой целлюлозы, получаемой из котла (880 кг абсолютно сухой), в котел необходимо загрузить абсолютно сухой древесины
880 : 0,35 = 2514 кг.
С древесиной в котел поступит воды
2514 – 30 : 70 = 2514 * 0,43 = 1081 кг.
Расход активной щелочи в единицах Na2O на 1 т целлюлозы должен составить
2514 * 0,18 = 453 кг.
Объем заливаемых белых щелоков:
453 : 100 = 4,53 м3, или 4530 дм3,
Общее количество жидкости при загрузке котла составляет:
2514 * 3 = 7542 кг.
что составит
100 = 57,5 % от общего количества щелоков.
Объем черных щелоков (по разности):
4950—2840=2110 дм3, или
100 = 42,5 % от общего количества.
Для расчета состава белых щелоков примем следующие соотношения;
степень сульфидности 0,25, степень каустизации 0,88, степень восстановления
0,92. Соответствующий этим соотношениям состав белого щелока приведен
в табл. 23.
Степень активности щелока:
110,0: 112,4=0,89.
Следовательно, всей Na2O поступит в котел с белым щелоком
284:0,89 = 315,0 кг.
Коэффициент пересчета единиц Na2O в собственные единицы натриевых
соединений равен
150,7: 112,4=1,34.
Тогда количество минеральных солей, поступающих в котел с белым ще-
локом, составит
315-1,34 = 423 кг.
Наличие в белом щелоке других минеральных солей, кроме N328,
Na2COs и Na2SO4, можно не принимать во внимание.
С черным щелоком плотностью 1,09 (при 15 °С) поступит в котел сухих
веществ (см. табл. 50 в гл. 6):
2110-0,183=386 кг.
Примем, что сухой остаток черного щелока состоит из 70 % органи-
ческих веществ и 30 % минеральных. Вводим с черным щелоком: органиче-
ских веществ 386-0,70=270 кг; минеральных веществ 386-0,30=116 кг. Со-
держание щелочи в минеральной части черного щелока принимаем таким
же, как и для белого; таким образом, в черном щелоке будет содержаться
всей Na20 116:1,34=87 кг.
В табл. 24 подсчитано общее количество веществ, поступающих в котел
при загрузке щепы и закачке щелока на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.
З а в а р к а . Во время терпентинной сдувки, по имеющимся данным
[15, с. 288], выделяется около 90 кг пара на 1 т абсолютно сухой древесины.
В пересчете на 1 т воздушно-сухой целлюлозы в нашем случае это составит
90-1,853= 167 кг.
Выход летучих продуктов, уходящих из котла со сдувками, можно при-
нять на 1 т воздушно-сухой целлюлозы из сосны, кг:
скипидара сырого
метилового спирта
метилмеркаптана
диметилсульфида
Итого 20
Переброс щелока, увлекаемого из котла со сдувками, примем около 1 %
от объема жидкости в котле:
6172-0,01=62 дм3.
Для подсчета количества органических веществ, уходящих с этим ще-
локом, определим среднюю концентрацию их в растворе за время заварки.
113-
Согласно намеченной кривой выхода (см. рис. 42) к моменту достижения
конечной температуры выход составляет 63 % от древесины, или, иными
словами, в раствор переходит 37 % веществ древесины. На 1 т воздушно-
сухой целлюлозы это составит
1833-0,37 = 678 кг.
За вычетом 20 кг летучих продуктов, ушедших со сдувками, в растворе
остается органических веществ 678-—20=658 кг. Вместе с органическими ве-
ществами черного щелока, залитого в котел, к концу заварки в растворе
будет органических веществ
658 + 270 = 928 кг.
Среднеарифметическое количество растворенных органических веществ
в котле за время заварки
(270+928) : 2 = 599 кг.
Жидкости к концу заварки остается в котле
6172—(167+ 62) =5943 дм2.
Среднеарифметическое количество жидкости за время заварки
(6172 + 5943) : 2 = 6058 дм3.
Средняя концентрация органических веществ в растворе
599:5943 = 0,101 кг/дм3.
Уходит органических веществ с перебросом щелока
0,101-62 = 6 кг.
Средняя концентрация минеральных веществ в щелоке за время за-
варки
539:5943=0,091 кг/дм3.
Уходит минеральных веществ с перебросом щелока
0,091-62 = 6 кг,
в том числе всей Na2O
6: 1,34 = 4 кг.
В табл. 25 приведен итоговый материальный баланс заварки (на 1 т
воздушно-сухой целлюлозы).
В а р к а . В период стоянки на конечной температуре происходит даль-
нейшее растворение древесины до достижения выхода 50% (см. рис. 42),
т. е. за период варки растворяется 63—50=13% веществ древесины или
—6
,о
гя
1833-0,13 = 238 кг органических веществ. Таким образом, к концу варки
в котле будет находиться, кг:
воды 5943
целлюлозы 1155—238= 917
органических веществ в растворе 922 + 238 = 1160
минеральных веществ 533
Итого
В том числе всей Na2O
К о н е ч н а я с д у в к а . Считаем, что вскипание в котле, начнется тотчас
после открытия сдувочного вентиля и что параллельно снижению давления
с 0,75 до 0,5 МПа (см. рис. 42) будет происходить снижение теплоты жид-
кости с 729 до 668 кДж/кг (по таблицам насыщенного водяного пара). За
счет охлаждения жидкости в котле выделится тепла
5943(729—668) =353 700 кДж.
Кроме того, за счет охлаждения от 172 до 158 °С (см. рис. 42) целлю-
лозы и растворенных органических и минеральных веществ, теплоемкость ко-
торых можно принять одинаковой и равной 1,34 кДж/(кг-°С), выделится
дополнительное количество тепла
(917+1160+533)1,34(172—158) =49800 кДж.
Всего выделяется тепла во время спуска давления
353 700+49 800=403 500 кДж.
Среднее давление за время конечной сдувки:
=0.625 МПа.
Этому давлению по таблицам насыщенного пара отвечает теплота паро-
образования 2065 кДж/кг. Следовательно, образуется пара
403500:2065=200 кг.
Во время спуска давления выход целлюлозы понижается с 50 до 48 %
(см. рис, 42), т. е. растворяется дополнительно 2% веществ древесины, или
1833-0,02=37 кг.
Переброс щелока со сдувочными парами примем около 2 % от объема
жидкости, или 5943-0,02=119 дм3.
Подсчитаем количество растворенных веществ, уходящих с переброшен-
ным щелоком, по их средним концентрациям. Количество жидкости в котле
к концу спуска давления
5943—(200+119) =5624 дм8.
Среднее количество жидкости за время конечной сдувки
5943 + 5624 ,_„, ,
= 5784 дм3.
Количество органических веществ в растворе к концу сдувки
1160+37=1197 кг.
Среднее количество органических растворенных веществ:
-Л60+"97 =.478 кг.
Средняя их концентрация 1178:5784 = 0,204 кг/дм3.
Количество органических веществ, уходящее из котла с перебросом ще-
лока, 0,204-119=24 кг.
Средняя концентрация минеральных веществ в щелоке за время конеч-
ной сдувки 533 : 5784=0,092 кг/дм3.
Количество минеральных веществ с переброшенным щелоком 0,092-119 =
= 11 кг. Из них всей Na2O 11 : 1,34=8 кг.
Материальный баланс конечной сдувки приведен в табл. 26.
В ы д у в к а . При выдувке давление падает от 0,5 МПа до нуля, чему
соответствует падение теплоты жидкости с 668 до 415 кДж/кг и падение
температуры со 158 до 100 "С. Тепла выделится: жидкостью
5624(668—415) = ! 421 000 кДж,
целлюлозой и сухим остатком щелока
(880+ 1173+522) 1,34(158—100) =200 200 кДж.
Всего 1 421 000+200200=1 621 200 кДж.
содержание минеральных веществ:
1173 + 522
100 = 30,7
Примем, что потери щелока с перебросом в конденсатор при выдувке
составляют 1,5 %, или 4872-0,015=72 дм3.
С ним будет потеряно сухого остатка 72-0,348= 25 кг, из которых ор-
ганических веществ 25-0,693=17 кг и минеральных 25-0,307 = 8 кг. В том чи-
сле теряется всей Na2O 8 : 1,34=6 кг.
Тогда в выдувной резервуар с массой поступит (на 1 т воздушно-сухой
целлюлозы) :
воды (щелока), дм3 .................. 4872—72 = 4800
абсолютно сухой целлюлозы, кг ........... 880
органических веществ в щелоке, кг ......... 1173 — 17= 1156
минеральных веществ в щелоке, кг .......... 522 — 8 = 514
Итого, кг .................... 7350
В том числе Na2O, кг ................ 390—6 = 384
Содержание Na2O в сухом остатке щелока
1156 + 514
100 = 23
Сводный материальный баланс процесса варки для рассмотренного при-
мера представлен в табл. 27. Потери щелока со сдувками (в том числе
щелочи) не являются безвозвратными, так как почти весь щелок, увлекае-
мый сдувками, улавливается щелокоуловителями. Потери с перебросом при
выдувке большей частью теряются безвозвратно.