Материальный и тепловой баланс периодической сульфатной варки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Материальный и тепловой баланс периодической сульфатной варки

Исходные данные для расчёта материального баланса

1. Вид и марка целлюлозы - сульфатная белёная хвойная по ГОСТ 9571-89.

2. Степень делигнификации (жёсткость), п.е. (ед. Каппа) - 25.

3. Вид древесины - лиственница.

3.1. Объёмная условная плотность древесины,

4. Выход целлюлозы из древесины, % (В₁) -44,7.

5. Влагосодержание щепы, % (W) - 39.

6. Расход активной щёлочи на варку (в ед. Nа₂О),

% от абс. сухой древесины (А) - 18,2.

7. Концентрация активной щёлочи

в белом щёлоке (в ед. Na₂О), г/л (С_А) - 115.

8. Степень сульфидности белого щёлока, % (С_у) -25.

9. Степень каустизации белого щёлока, % (К) - 83.

10. Степень восстановления белого щёлока, % (В_с) - 93.

11. Объёмная плотность загрузки варочного котла,

пл. м³ древесины/м³ варочного котла (X) -0,42 [1, с. 93-94].

12. Гидромодуль варки (ГМ) - 5: 1.

13. Концентрация чёрного щёлока, заливаемого на варку, % сухих веществ (С_ЧЩ) - 14,6.

14. Плотность чёрного щёлока, т/м³ (р_чш) - 1,0785.

15. Доля органической части в сухом остатке чёрного щёлока, [1, с. 372-373, табл. 55], % (О_рг) - 70.

16. Доля минеральной части в сухом остатке чёрного щёлока, [1, с. 372-373, табл. 55], % (М) - З0.

17. Температура варки - 170°С.

18. Давление в варочном котле после конечной сдувки, Р_кон.сд. -5,3 кг/см².

19. Оборот котла, ч-мин - 6 ч 30 мин.

20. Объем котла [1, с. 80 - 82, табл. 5], 125 м³.

21. Производительность варочного цеха, тонн в.с. целлюлозы / сутки (Q) - 360.

Распределение времени по операциям в обороте котла и график варки

19.1. Осмотр 0-5 мин.

19.2. Загрузка щепой с уплотнением пропаркой 0-40 мин.

19.3. Закачка щелоков с циркуляцией 0-40 мин.

19.4. Заварка до температуры 171°С 2-25 мин.

19.5. Варка при температуре 171°С 1-35 мин.

19.6. Конечная сдувка 0-35 мин.

19.7. Выдувка массы 0-30 мин.

Итого: 6 ч 30 мин

Весь расчёт проводится на 1 тонну воздушно-сухой целлюлозы (1 т в.с.ц.) по варке

Расчёт проводится по следующим стадиям:

1. Загрузка щепы и закачка щелоков.

2. Заварка.

3. Варка.

4. Конечная сдувка.

5. Выдувка массы в выдувной резервуар.

1. Загрузка щепы и закачка щелоков

Количество абсолютно-сухой щепы, загружаемой в котёл на варку для получения 1 т воздушно-сухой целлюлозы (880 кг абсолютно-сухой целлюлозы) (Д)

Д 1968,68 кг а. с. древесины (кг а.с.д.).

Количество воды, поступающей на варку со щепой (V1) при заданной влажности щепы (W)

V₁=л,

Общее количество жидкости в котле при варке (V) при заданном
гидромодуле (ГМ)

V = Д * ГМ = 1968,68 * 5 = 9843,4 л,

Количество активной щёлочи, задаваемой с белым щёлоком на варку (Ai) при заданном расходе активной щёлочи от веса а.с.д.

A₁= кг Na₂O

Объём белого щёлока, закачанного на варку (V₂) при его заданной концентрации (С_а)

V₂= л

Объём чёрного щёлока, закачанного на варку (до заданного гидромодуля) V₃:

V₃ = V - (V₁ + V₂) = 9843,4 - (1258,7 + 3115,7) = 5469 л.

Расчёт состава белого щёлока по его характеристикам в единицах Na₂O:

C_NaOH/Na2O=г/л (по Na₂O)

C_Na2S/Na2O=г/л (по Na₂O)

C_Na2CO3/Na2O= C_NaOH/Na2O=г/л (по Na₂O)

C _Na2SO4/Na2O=C _Na2S/Na2O =г/л (по Na₂O)

Итого: C_общNa2O=86,25 + 28,75 + 17,67 + 2,13 = 134,8г/л в ед. Na₂O,

Состав белого щёлока в собственных единицах:

C_NaOH/се= C_NaOH/Na2Oг/л NaOH

Аналогично

C_Na2S/с.е.= C_Na2S/Na2Oг/л Na₂S

C_{Na2CO3/с.е.}= C_Na2CO3/Na2Oг/л Na₂CO₃

C _{Na2SO4/с.е.}= C _Na2SO4/Na2Oг/л Na₂SO₄

Итого: С_собств. = 111,29 + 36,17 + 30,21 + 4,88 = 182,55 г./л в собственных единицах.

Степень активности белого щёлока (А_кт)

А_кт=

Коэффициент пересчёта (Е) натриевых соединений белого щёлока из единиц Na₂O в собственные единицы

Е=

Количество «всей щёлочи» в собственных единицах, поступающей в котёл с белым щёлоком (M₁)

M₁=кг

Количество сухих веществ, поступающих в котёл с закачиваемым чёрным щёлоком (Ф₁) при заданной концентрации сухих веществ в чёрном щёлоке (С_чщ) и его плотности (р_чщ):

Ф₁ == 861,15 кг сухих веществ.

Количество минеральных веществ, поступающих в котёл с чёрным щёлоком (М₂)

М₂ = = 258,35 кг мин. в-в ч. щ.,

Или в единицах Na₂O 258,35 * 1,354 = 190,8 кг no Na₂O.

Количество органических веществ, поступающих с чёрным щёлоком на варку (S)

S = = 602,8 кг. мин. в-в,

S = Ф₁ - М₁ = 861,15 - 258,35 = 602,8 кг.

Общее количество минеральных веществ, поступающих с белым и чёрным щёлоком в варочный котёл (М₃)

М₃ = М₁ + М₂ = 568,7 + 258,35 = 827,05 кг мин. в-в.

Поступление веществ в варочный котел

Вещества	Со щепой	С белым щелоком	С черным щелоком	ИТОГО в котле
1	2	3	4	5
1. Вода, л(кг)	1258,7	3115,7	5469	9843,4
2. Органические вещества, кг: - древесина; - растворенные в черном щелоке	1968,68	-	-	1968,68
	-	-	602,8	602,8
3. Минеральные вещества, кг	-	568,7	258,35	827,05
ИТОГО:	3227,38	3684,	6330,15	13241,93
В т.ч. «всейNa2O», кг (при коэффициенте Е=1,354)	-	420	190,8	610,8

2. Заварка

Согласно имеющимся литературным данным [1] вовремя терпентинной сдувки выделяется 90 кг пара на 1 т а.с.д. Следовательно, в нашем случае выделится (P₁) кг пара:

P₁= =177,2 кг пара

При сдувке происходит также переброс щёлока, т.е. унос его с паром в капельно-жидкой форме. Примем, что переброс щёлока при терпентинной сдувке составляет 1% от начального объёма жидкости V в котле (Р₂):

Р₂ = V Ч 0,01 =9843,4 Ч 0,01 = 98,4 л (кг).

В результате испарения (Р₁) и переброса щёлока (Р₂) при терпентинной сдувке количество жидкости в котле к концу заварки составит (V₄)

V₄ = V - (P₁ + P₂) = 9843,4 - (177,2+ 98,4) = 9567,8 л (кг).

Среднеарифметическое количество жидкости во время заварки (V₅)

V₅= =9705,6 л (кг)

Согласно графику изменения выхода в процессе варки (рис. 2) на этой стадии - 65%. Тогда количество органических веществ растворяющихся за время заварки (S₁), составит 100% - 65% = 35%.

Соответственно:

S₁ = Д Ч 0,335 = 1968,8 Ч 0,35 = 689,04 кг органических веществ.

По литературным данным [2] при варке хвойной (сосновой) древесин во время сдувки уходят из котла летучие продукты:

Скипидар - 11 кг

Метиловый спирт - 5 кг Метилмеркаптан - 1 кг Диметилсульфид - 3 кг

Итого -20 кг

С учётом 20 кг летучих продуктов, уходящих при терпентинной сдувке при варке хвойной древесины, в раствор перейдёт (S₂) органических веществ

S₂= S₁ - 20 = 689,04 - 20 = 669,04 кг органических веществ в растворе.

Вместе с органическими веществами чёрного щёлока, закачанного в котёл, к концу заварки в растворе будет органических веществ (S₃)

S₃= S + S₂ = 602,8 + 669,04 = 1271,84 кг органических веществ в растворе.

Среднеарифметическое количество органических веществ, находящихся в растворе в период заварки (S₄)

S₄= =937,32 кг органических веществ,

Средняя концентрация растворённых органических веществ во время заварки (О1)

О₁= =96,57/л = 0,09657 кг/л органических веществ

Средняя концентрация минеральных веществ во время заварки (C_MИH1)

C_MИH1= = 85,41 г./л = 0,08541 кг/л

минеральных веществ.

Уходит органических веществ с перебросом щёлока (S₅)

S₅ = O₁ Ч P₂ = 0,09657 Ч 98,4 = 9,5 кг органических веществ.

Уходит минеральных веществ с перебросом щёлока (M₄)

М₄ = С_мин.1 Ч Р₂= 0,08541 Ч 98,4 = 8,4 кг минеральных веществ.

Остаётся в котле к концу заварки твёрдого вещества древесины (Д₁)

Д₁ = Д - S₁= 1968,68 - 689,04= 1279,64 кг древесины.

Остаётся минеральных веществ в чёрном щёлоке (М₅)

M₅ = М₃ - М₄ = 829,05 - 8,39 = 820,66 кг минеральных веществ.

Остаётся органических веществ в чёрном щёлоке (S₆)

S₆ = S₃ - S₅ = 1271,84 - 9,5 = 1262,34 кг органических веществ.

Итоговый материальный баланс заварки представлен в табл. 2

3. Варка

В период стоянки на конечной температуре после заварки происходит дальнейшее растворение древесины, и выход снижается до 46,2%, т.е. после заварки дополнительно растворяется древесины: Д = 65% - 46,2% = 18,8%.

Соответственно, в раствор переходит органических веществ древесины (S₇):

S₇ = Д Ч 0,207 = 1968,68 Ч 0,188 = 370,1 кг органических веществ древесины.

Остаётся твёрдого вещества древесины (Д₂) после стоянки на конечной температуре, т.е. после стадии «варка»

Д₂ = Д₁ - S₇ = 1279,64 - 370,1 = 909,54 кг древесного вещества (целлюлозы).

Всего растворено органических веществ в чёрном щёлоке (S₈)

S₈ = S₆ + S₇ = 1262,34 + 370,1 = 1632,44 кг органических веществ.

Материальный баланс процесса «Заварки»

Вещества	Перед началом заварки	По окончании процесса заварки
		Уходит при сдувке	Переходит в раствор	Итого уходит	Осталось в котле к концу заварки
		В виде паров	С перебросами
1	2	3	4	5	6	7
1. Вода, л(кг)	9843,4	177,2	98,4	-	275,6	9567,8
2. Органические вещества, кг: - древесина;	1968,68	-	-	669,04* v	-	1279,64
- летучие продукты;	-	20	-	-	20	-
- растворенные в щелоке	602,8	-	9,5	*>	9,5	1262,34*
3. Минеральные вещества, кг	829,1	-	8,4	-	8,4	820,66
ИТОГО:	13242	197,2	116,3	669,04*	313,49	12928,44
В т.ч. «всей Na2O», кг (при коэффициенте Е=1,354)	610,8	-	6,2	-	6,2	604,6

Итоговый материальный баланс стадии «Варка»

Вещества	Было в котле к концу заварки	По окончании стадии варка
		Переходит в р-р (в чщ)	Итого остаётся в котле
Вода, л (кг)	9567,8 1 ЛЛО «Л	- -	9567,8 8213,3
2. Органические вещества, кг: - древесина (ц-за) - растворённые в чёрном щёлоке	1279,64	370,1* v	909,54
	1262,34	*	1632,44
3. Минеральные вещества, кг	820,66	-	820,66
ВСЕГО:	12930,44	370,1*	12930,44
В т.ч. «всей Na2O»	604,6	-	604,6

4. Конечная сдувка

Температура варки (стоянки на конечной температуре) согласно исходным данным t_кон= 170 С⁰. Этой температуре в соответствии с «Таблицами термодинамических свойств воды и водяного пара» [3, стр. 24] или по Приложению П3.1. соответствует абсолютное давление пара (р_абс): p_{абс.t.кон.170} = 8,076 кг/см².

Абсолютное давление (р_абс) равно сумме атмосферного давлении (р_атм) и избыточного давления (р_изб). В технике и технологических процессах практически всегда задаётся и контролируется избыточное давление, т.е. то, которое показывает манометр.

Атмосферное давление (р_атм), принятое в той или иной системе единиц, может быть точно установлено по данным «Таблиц…» (3) по соответствующему разделу - «Состояние насыщения (по температурам)» или по Приложению П. 3.1: р_атм= р_абс для t= 100°С В данном случае это давление равно р_атм = 1,0332 kг/cм² [3, с. 22] или по П.З, 1 (выделенные значения). Исходя из приведённых выше величин, избыточное давление (т.е. то, которое будет показывать манометр в верху котла в паровом пространстве) при температуре 170°С:

P_изб.170 ⁼ р_абс.171-p_атм.=8,076-1,0332 = 7,0428 ? 7,043 кг/см²,

или в барах:

P_изб.171 =7,0428 Ч 0,980665 = 6,9066 ? 6,907 бар.

Энтальпия (теплocoдержание) жидкости: i₁₇₀=719,2 кДж/кг [3, с. 214] или по Приложению П З.1

Обычно в технических расчетах атмосферное давление может быть принято равным 1,0 кг/см².

При конечной сдувке давлении в котле снижают до 5-6 кг/см². Пропорционально снижению давления в котле понижается и температура содержимого котла за счёт вскипания жидкости, часть которой переходит в пар и уходит из котла. При интенсивной сдувке часть жидкости подхватывается образующимся паром и уносится вместе с ним в виде капельного уноса.

Все технологические расчёты могут быть проведены с применением системы единиц, основанных на калории (или килокалории, ккал) или по системе СИ основанной на джоуле (или килоджоуле кДж). По современным нормативным требованием проектные расчёты проводят а системе СИ, хотя следует отметить, что предприятия свою технологическую отчётность проводят в гигакаллориях (Гкал = I0⁹ кал = 10⁶ ккал), Можно также отметить, что расчёт, выполненный в ккал для водно-паровых систем, выглядит ненаглядно, так как величина удельной теплоемкости воды в этой системе равна 1 ккал/кг-град.

Проведём теплотехнические расчёты в дачном разделе исходя из нормативных требований и заданных условий по температуре варки и давлению после конечной сдувки.

Установление температуры по заданному давлению при конечной сдувке. В нашем случае в процессе конечной сдувки давление в котле (манометрическое) снижается до 4,9 кг/см². Согласно изложенному выше это - избыточное давление. Для того, чтобы можно было применить «Таблицы…» [3] или таблицы Приложения П. 3.2 для определения температуры и других теплотехнических характеристик, необходимо привести это давление к абсолютному.

Здесь необходимо отметить следующее. Для определения теплосодержания жидкости при установленных температуре и давлении лучше использовать табличные данные по температуре, а не по давлению. Температура первична, а все остальные термодинамические характеристики (р; i'; r; i») являются производными от нее. Таким образом, это проще, точнее и в большей степени гарантирует от ошибок, так как «шаг» температур в таблицах равен 1°С, и при этом не надо следить за правильностью выбора давлении (Р_абс или Р_изб в kг/cm² или в барах).

Рассмотрим точный полный вариант расчёта. Для проведения расчета в системе СИ давление, заданное в кг/см² необходимо перевести в давление, выраженное в барах (1 бар= 10⁵ Н/м² =100 кПа),

Одна техническая атмосфера- 1 ат. = 1 кг/см² соответствует 0,980665 бар.

Для перехода к абсолютному давлению, к заданной величине избыточного давления (манометрического) необходимо прибавить величину атмосферного давления.

Одна физическая атмосфера 1 атм равна 1,03323 кг/см² или 1,01325 бар [3, с 20, табл. 6],

Соответственно исходным данным для нашего случая при давлении (манометрическом) после конечной сдувки - р_кон.сд. = 4,9 кг/см²,

Абсолютное давление будет равно:

- в системе кг/cм²; ккал:

р_абс.=р_{изб.маном.}+р_атм= 4,9+ 1_,0332 = 5,9332 кг/см²

- в системе СИ бар; кджоуль:

р_абс.=(р_{изб.маном.} Ч 0,980665)+ р_атм.бар=(4,9 Ч 0,980665)+1,0133= 5,82 бар.

Исходя из полученных величин абсолютного давления (р _абс), определяем температуру, которая установится в котле к концу конечной сдувки (методом интерполяции по таблице Приложения П 3.2 для давления выраженного в барах) Соответственно, в этом же приложении П 3.2 находим теплотехнические характеристики для насыщенного водяного пара и жидкости (в кДж/кг). Проводим соответствующие расчёты с использованием полученных величин.

Конечному манометрическому (избыточному) давлению конечной сдувки р_{кон.сд.маном.} = 4,9 кг/см², как было рассчитало выше, соответствует абсолютное давление р_{абс.кон.сд.} =5,82 бар. Этому абсолютному давлению соответствуют по приложению П. 3.2, определенные интерполяцией; температура t_кон.сд = 157,6°С и энтальпия жидкости i_157,6= 665,3 кДж/кг.

При конечной сдувке выделится тепла (Q₁) за счёт изменения теплосодержания жидкости в варочном котле:

Q₁=V₄ (i₁₇₀-i_157,6)=9567,8 Ч (719,2-665,3)=515704,42 кДж

Некоторое количество тепла выделится также за счёт охлаждения
целлюлозы, органических и минеральных веществ (Q₂). При средней их
теплоёмкости q = 1,34 кДж/кг х С^о:

Q₂ = (Д₂ + S₈ + М₅) Ч q Ч (t_K0H - t_K0H._СД) = (909,54+ 1632,44 + 820,66) Ч 1,34 Ч (170° -157,6°) = 55873,6 кДж.

Всего выделится тепла во время конечной сдувки (Q₃):

Q₃ = Q₁ + Q₂ = 515704,42 + 55873,6 = 571578,02 кДж.

Среднее манометрическое давление при конечной сдувке

Р_{ср.кон сд} = = 5,97 кг/см², или в

барах = 5,97 Ч 0,980665 = 5,86 бар.

Соответственно этому, среднее абсолютное давление при конечной сдувке (в барах):

Р_{абс.ср.кон сд} = Р_{ср.кон сд} +Р_{атм. бар} = 5,86 + 1,0133 = 6,8733 бар.

Этому давлению соответствует теплота парообразования, рассчитанная интерполяцией: r_ср._консл = 2068,05 кДж/кг пара (3, с 220) или по П. 3.2.

Образуется пара при конечной сдувке (Р₃):

P₃ =Q₃: r_ср._консл = 571578,02: 2068,05 = 276,4 кг пара.

При конечной сдувке помимо испарения жидкости, происходит переброс шелока. В виде переброса уносится вместе со сдувочными парами примерно 2% жидкости (Р₄)

Р₄=V₄ Ч0,02=9567,8 Ч 0,02=191,356 л (кг)

Количество жидкости в котле, остающейся к концу сдувки (V₆)

V₆=V₄ - (P₃+P₄) =9567,8 - (276,4+191,356)=9100,04 л (кг)

Среднее количество жидкости в котле за время конечной cдувки (V₇)

V₇= =9333,9 л

Во время конечной сдувки выход снижается с 46,2% до 44,7% согласно кривой выхода на рис. 2, то есть на этой стадии растворяется ещё 1,5% органического вещества древесины (S₉)

S₉ = Д Ч 0,015 = 1968,68 Ч 0,015 =29,5 кг.

Остаётся твёрдого вещества древесины (целлюлозы) (Дз) - целлюлоза по варке

Д₃ = Д₂ - S₉ = 909,5 - 29,5 = 880,00 кг.

Количество органических веществ в чёрном щёлоке на стадии конечной cдувки (S₁₀)

S₁₀ = S₈ + S₉ = 1632,44 + 29,5 = 1661,94 кг.

Среднее количество органических веществ в чёрном щёлоке на стадии конечной cдувки (S₁₁)

S₁₁= =1647,2 кг.

Средняя концентрация растворённых органических веществ во время конечной cдувки (О₂)

О₂ = S₁₁: V₇ = 1647,2: 9333,9 = 0,1765 кг/л.

Количество органических веществ, уходящих из котла с перебросом (S₁₂)

S₁₂=O₂ Ч P₄=191,356 Ч 0,1765=33,7 кг

Средняя концентрация минеральных веществ во время конечной сдувки (С_мин2)

С_мин2=М₅: V₇=820,66: 9333,9 = 0,0879 кг/л

Количество минеральных веществ, уходящих из котла с перебросом (М₆)

М₆= С_мин2 Ч P₄=0,0879 Ч 191,4=16,8 кг

Остаётся органических веществ в щёлоке к концу конечной сдувки (S₁₃)

S₁₃=S₁₀-S₁₂=1661,94-33,7=1628,24 кг.

Остаётся минеральных веществ в щёлоке к концу конечной сдувки (М₇)

М₇ = М₅-М_б = 820,66-16,8 = 803,86 кг.

Материальный баланс конечной сдувки

Вещества	Было в котле к концу стадии «варка»	По окончании конечной сдувки
		уходит со сдувкой	переходит в раствор в ч.щ.	Итого уходит	Осталось в котле перед выдувкой
		в виде паров	с перебросами
1	2	3	4	5	6	7
1. Вода, л (кг)	9567,8	276,4	191,4	-	467,8	9100
2. Органические вещества - целлюлоза;	909,5	-	-	29,5* v	-	880,00
- растворённые в чёрном щёлоке	1632,44	-	33,7	*>	33,7	1628,24 *
3. Минеральные вещества	820,66	-	16,8	-	16,8	803,86
ВСЕГО:	12930,4	276,4	241,9	29,5*	518,3	12412,1
В т.ч. «всей Na2О», кг	604,6	-	12,4	-	12,4	592,2

5. Выдувка массы

Сваренная целлюлоза выдувается из варочного котла в выдувной резервуар под действием избыточного давления в варочном котле. Выдувной резервуар находится под атмосферным давлением. Соответственно, избыточное давление при выдувке падает до 0. В нашем случае с 4,9 кг/см² до 0 кг/см². В результате этого жидкость, имеющая в варочном котле температуру выше 100°С, оказывается перегретой относительно давления в выдувном резервуаре это вызывает её интенсивное вскипание. Выделяется большое количество пара, с которым уносится избыточное тепло, в результате температура массы (жидкости, целлюлозы и растворённых веществ) снижается примерно до 99-100°С; вскипание, соответственно, прекращается.

Как было определено выше (п. 4.2.), избыточному давлению после конечной сдувки, т.е. перед выдувкой, равному 5,3 кг/см², соответствует абсолютное давление Р_абс = 5,9332 кг/см² = 5,82 бар и температура

t_{кон. сд}=157,6 C⁰ Энтальпия жидкости в этих условиях i_157,6=665,3 кДж/кг.

Температура массы в выдувном резервуаре t= 99°С избыточного давления нет т.е. оно равно 0. Энтальпия жидкости в этих условиях i₉₉=414,9 кДж/кг.

Таким образом, при выдувке выделится тепла жидкостью(Q₄)

Q₄=V₆ Ч (i_158,91 - i₉₉)=9100Ч(665,3-414,9)=2278640 кДж

Выделится тепла целлюлозой и сухими веществами чёрного щёлока при их

Q₅= (Д₃ + S₁₃ + М₇)ЧqЧ(t_{кон. сд}-t_{выд.рез})= (880 + 1628,24 + 803,86) Ч 1,34 Ч (157,6° - 99°) =260079 кДж

Суммарное количество выделившегося тепла (Q₆)

Q₆=Q₄ + Q₅ = 2278640 + 260079 = 2538719 кДж.

Среднее манометрическое давление пара при выдувке (P_ср.выд)

P_ср.выд= =2,45 кг/см²

или в барах = 2,45 Ч 0,980665 = 2,4 бар.

Соответственно, среднее абсолютное давление при выдувке (Р_{абс.ср.выд})

В барах:

Р_{абс.ср.выд} = Р_ср.выд + Р_{атм.бар} = 2,4 +1,0133 =3,4133 бар.

Этому давлению соответствует теплота парообразования (вычисленная интерполяцией по П. 3.2): r_ср._выд =2148,4 кДж/кг.

Образуется паров вскипания при выдувке массы (Р₅)

P₅ = Q₆: r_ср._выд = 2538719: 2148,4 = 1181, 7 кг пара.

Таким образом, из котла при выдувке уходит жидкости с массой (V₈):

V₈ = V₆ - Р₅ = 9100 - 1181,7 = 7918,3 л.

щелок сдувка конечный варочный

Концентрация органических веществ в чёрном щёлоке (О_з)

O₃ = S₁₃: V₈ =1628,24: 7918,3 = 0,2056 кг/л.

Концентрация минеральных веществ в чёрном щёлоке (С_мин.₃)

С_мин.₃= М₇: V₈ = 803,86: 7918,3 = 0,102 кг/л.

Концентрация сухих веществ в чёрном щёлоке (С_Ф2)

С_Ф2=(S₁₃+M₇): V₈=(1628,24+803,86):7918,3=0,307 кг/л

Примем, что переброс щёлока при выдувке составляет 1,5%. Тогда вместе с паром в конденсатор смешения уйдёт и будет потеряно чёрного щёлока (Р₆)

Р₆= V₈ Ч 0,015= 7918,3 Ч 0,015=118,7 л

С этим перебросом черного щёлока при выдувке будет потеряно сухих веществ (Ф₂)

Ф₂=С_Ф2 Ч Р₆=0,307Ч 118,7=36, 44 кг сухих веществ чёрного щёлока

С перебросом уйдёт и будет потеряно органических веществ (S₁₄)

S₁₄=О₃ Ч Р₆=0,2056 Ч 118, 7=24, 4 кг органических веществ чёрного щёлока

С перебросом уйдёт и будет потеряно минеральных веществ (М₈)

М₈= С_мин.₃ Ч Р₆ = 0,102 Ч 118,7 = 12,1 кг минеральных веществ чёрного щёлока.

В пересчёте на Na₂O (Е - см. п. 1.10.) потери составляют

М₈: Е = 12,1: 1,354 = 8,94 кг «всей Na₂O».

Количество чёрного щёлока с целлюлозой в выдувном резервуаре (V₉)

V₉=V₈-P₆=7918,3-118,7=7799,6 л

В нём растворённых органических веществ (S₁₅)

S₁₅ = S₁₃ - S₁₄= 1628,24 - 24, 4 = 1603,84 кг органических веществ.

В нём растворённых минеральных веществ (М₉)

М₉= М₇ - М₈ = 803,86 - 12,1 = 791,76 кг минеральных веществ, или в пересчёте на Na₂O = М₉: Е = 791,76: 1,354 = 584,8 кг «всей Na₂O».

Таблица 5

	Было	Уходит	Остаётся
Вещества	в котле в конце сдувки	в виде паров	с перебросом	Итого уходит	в выдувном резерву аре
1	2	3	4	5	6
1. Вода, л(кг)	9100	1181,7	118,7	1300,4	7799,6
2. Органические вещества, кг: - целлюлоза;	880,00				880,00
-растворённые в чёрном щёлоке	1628,24	-	24,4	24,4	1603,84
3. Минеральные вещества, кг	803,86	-	12,1	12,1	791,76
ИТОГО	12412,1	1181,7	155,2	1336,9	11075,22
В т.ч. «всей Na2O», кг	592,2	-	8,94	8,94	584,8

Переходит в чёрный щёлок в состав растворённых органических веществ и учитывается там (*), т.е. из системы не выводится. Материальный баланс системы: Е гр. (12+11) = 8815,43 + 1822,12 =10637,55 кг = гр. 5 = гр. (13 - 6*).

Библиографический список

Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. Т. 2. Производство сульфатной целлюлозы. М. лесная промышленность 1990 г. 597 с.

Богомолов Б.Д., Соколова А.А. Побочные продукты сульфатно-целлюлозного производства (Химия н технология). - М. Гослесбумиздат. 1962, 436 с.

Вукапович М.П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. - Изд. 7-е. - М, - Л.: Энергия, 1965,400 с.

Инструкция по нормированию расхода древесины в производстве целлюлозы и древесной массы. - М: Лесная промышленность, 1982.65 с.

Болдырев Ю.Н., Зорин А.А., Попов В.В. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств. - 2-е изд.-М.: Лесная пром-сть, 1984,224 с.

Оборудование целлюлозно-бумажного производства Т. 1. Оборудование для производства волокнистых полуфабрикатов / Под ред. В.А. Чичаева М.: Лесная промышленность, 1981. 368 с.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения. - каталог ВНИИнефтемаш - М,: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991.72 с.

Оборудование для целлюлозно-бумажного производства. Книга 1. Оборудование для производства целлюлозы. Химическое оборудование. Каталог АО «Петрозаволскмаш». - Петрозаводск. 1994.259 с.

9. Технология целлюлозно-бумажного производства. Справочные материалы. В 3 т., Т.1, Сырьё и производство полуфабрикатов. Ч. 2. Производство полуфабрикатов. - С-Пб.: Политехника, 2003. 633 с.

Размещено на Allbest.ru